淺談自動控制在電力系統(tǒng)中的發(fā)展應用

周小貝 把金平

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)逐漸變成人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活不可或缺的一部分。電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)結(jié)合計算機網(wǎng)絡信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)以及通信技術(shù)，把電力綜合自動化系統(tǒng)推向可視化集中管理，自動控制也成為電力系統(tǒng)不可或缺的一部分。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)自動控制；集中監(jiān)控數(shù)據(jù)服務器SCADA系統(tǒng)；三級系統(tǒng)MES

電的發(fā)現(xiàn)和應用是人類科技發(fā)展最重要的環(huán)節(jié)，它最極大的提高了人類的生產(chǎn)力水平，使人類的力量長上了翅膀，使人類的信息觸角不斷延伸。由于電力系統(tǒng)的應用非常廣泛，促使電力系統(tǒng)中的各項技術(shù)也在飛速發(fā)展，特別是自動控制系統(tǒng)發(fā)展，并配合繼電保護技術(shù)成為電力系統(tǒng)的不可或缺的一部分，其技術(shù)發(fā)展和應用是整個電力系統(tǒng)運行質(zhì)量的應用的重要保障。

下面以本人所在的電力系統(tǒng)為例，談談自動控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的發(fā)展應用，主要對現(xiàn)在電力系統(tǒng)當中的自動控制系統(tǒng)技術(shù)應用現(xiàn)狀進行了分析，并對其未來的發(fā)展趨勢進行了探討，以期能夠不斷推動電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行。

電力系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)，主要有三部分組成：直接監(jiān)控電力運行的微機保護裝置、集中監(jiān)控數(shù)據(jù)服務器SCADA系統(tǒng)、用于調(diào)度管理的遠程監(jiān)控中心MES、三部分之間通過modbus、TCP/IP、Profibus-DP等通信方式進行數(shù)據(jù)交換，滿足監(jiān)控、操作、管理的要求。微機保護裝置的通信的發(fā)展，催生了遠程監(jiān)控的發(fā)展，其與自動控制系統(tǒng)的配套使用，極大提高了自動化水平，減少了值班人工作量，使各個高壓配電室實現(xiàn)無人值守，遠程監(jiān)控，并自動記錄電力運行信息。其主要工作模式為在主控室配置服務器來存儲數(shù)據(jù)，并通過光纖，網(wǎng)絡交換機等將微機保護裝置的監(jiān)控的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)椒罩?，同時接受服務器發(fā)出的指令，服務器再與客服端實時數(shù)據(jù)交換，并記錄各種運行、操作信息，結(jié)構(gòu)如下圖所示：

微機保護裝置作為整個自動控制系統(tǒng)最核心的部分，要求高可靠性，性能也在不斷提高，從西門子7SJ600功能相對單一只有四組保護，不具有故障錄波功能，顯示屏很小，通信手段也比較簡單，支持單一，僅modbus通信方式；發(fā)展到現(xiàn)在西門子7SJ68，控制功能強大，可以記錄32組故障錄波，大液晶屏直觀顯示、附帶modbus、TCP/IP、通信方式，并帶光纖通信口。當然微機保護裝置品牌很多，進口如賽揚、AAB、斯奈德等品牌，隨著微機保護裝置作為電力系統(tǒng)在自動控制中的核心基礎(chǔ)部分，發(fā)展迅猛，國產(chǎn)的比如南自、許繼等也可以滿足使用需求，總體上微機保護裝置的向發(fā)展：計算機化、網(wǎng)絡化、智能化、保護控制測量數(shù)據(jù)通信一體化；其發(fā)展為集中監(jiān)控數(shù)據(jù)服務器SCADA系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)構(gòu)建，滿足集中監(jiān)控的要求。

集中監(jiān)控數(shù)據(jù)服務器SCADA系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的DCS與電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)；在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它在遠動系統(tǒng)中占重要地位，可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，即我們所知的"四遙"功能.RTU（遠程終端單元），F(xiàn)TU（饋線終端單元）是它的重要組成部分。同時它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平方面有著不可替代的作用。在現(xiàn)今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用。

本公司應用的SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采用深圳匯港科級有限公司自主研發(fā)Vi-S2000/PowerSCADA電力綜合自動化系統(tǒng)，其系統(tǒng)是在FIX基礎(chǔ)上開發(fā)而成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由中央控制層、通訊層、間隔層組成，集成了報文數(shù)據(jù)監(jiān)控，遠程操控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)整個電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的集中監(jiān)控。具體控制過程是變電站GIS開關(guān)站進線、母聯(lián)、變壓器采用西門子SIOROTEC 7SJ63系列保護裝置，通過232串口通訊與SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，下面各個10KV配電室的保護裝置、測控裝置，計量儀表通過modbus通信進入串口服務器NPORT 5630后轉(zhuǎn)光纖信號與SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，主控室兩臺兩臺上位機，通過組態(tài)與SCADA數(shù)據(jù)服務器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，配以巴可公司大屏幕顯示，實現(xiàn)站內(nèi)220KV、10KV開關(guān)設備及整流機組的遠程自動監(jiān)控功能，組成整個變電站綜合自動化系統(tǒng)。

SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、PLC 的發(fā)展，伴隨著網(wǎng)絡通信的不斷進步，促成管理系統(tǒng)MES的生成，也就是企業(yè)生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，俗稱三級系統(tǒng)。其中SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的實時數(shù)據(jù)源，通過OPC通信方式與其進行數(shù)據(jù)交換，為MES系統(tǒng)提供大量的實時數(shù)據(jù)。

公司現(xiàn)有是三級系統(tǒng)MES，采用Wonderware InTouch工控軟件，是世界第一家推出組態(tài)軟件的公司。 其的應用程序瀏覽器，為您提供了一種強有力的圖形方法來瀏覽和配置InTouch應用程序。它使您可以輕易地訪問WindowMaker最常用的命令和功能，應用程序瀏覽器會顯示所有安裝的附加程序，例如SQL訪問管理器、SPC Pro和配方管理器，并為您提供了一種可自定義的應用程序啟動工具。InTouch軟件是一個高開放的、可擴展的人機界面，為定制應用程序設計提供了靈活性，同時為工業(yè)中的各種自動化設備提供了連接能力。整個分子公司絕大多數(shù)重要的控制系統(tǒng)都進入其系統(tǒng)，DELTAV的DCS系統(tǒng)，ABB的DCS系統(tǒng)，和利時DCS系統(tǒng)，WINCC系統(tǒng)，西門子系列PLC，歐姆龍系列PLC等。其中電力系統(tǒng)的SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)Vi-S2000電力綜合自動化系統(tǒng)也進入其系統(tǒng)，在調(diào)度中心，實現(xiàn)完整監(jiān)控。

當然，此套系統(tǒng)已穩(wěn)定運行十多年之久，也有些不足或者不能滿足國家對電網(wǎng)系統(tǒng)的保護要求等，比如雙回220kV進線后臺微機保護系統(tǒng)僅在電網(wǎng)公司出線端（220kV沾益變電站）設置一套主保護，站內(nèi)只有測控裝置，不符合《中國南方電網(wǎng)公司繼電保護配置技術(shù)規(guī)范》220kV系統(tǒng)需配置雙重保護的相關(guān)要求。

總之，隨著計算機、網(wǎng)絡通信等不斷發(fā)展，自動控制在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣，可靠性越來越高，逐步開始向著數(shù)字化、智能化、可視化、集中方向發(fā)展，其極大的減少電力系統(tǒng)運行中工作量，提高工作效率，減少供電故障，確保電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行，在現(xiàn)今的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1]楊奇遜黃少鋒.微型機繼電保護基礎(chǔ)第二版.北京中國電力出版社2011.

（作者單位：云南馳宏鋅鍺股份有限公司）