電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

摘 要：電力系統(tǒng)自動(dòng)化表現(xiàn)在對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)、控制、決策實(shí)施上，從而實(shí)現(xiàn)人工成本的節(jié)約和電力系統(tǒng)供應(yīng)效率的提高，為社會(huì)提供穩(wěn)定、安全、及時(shí)可持續(xù)性的電能，這對(duì)于社會(huì)的發(fā)展與國(guó)民的生活水平的進(jìn)一步提高都具有非常重要的意義。本文分析了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化控制技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0074-02

引 言

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行的保障。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行為。電力系統(tǒng)不僅要有自動(dòng)決策、控制和檢測(cè)功能的裝置，而且要利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)對(duì)電力的全系統(tǒng)、局部系統(tǒng)或各個(gè)元件的遠(yuǎn)程或就地自動(dòng)控制。

1 電力系統(tǒng)智能化控制技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)智能化控制技術(shù)也在不斷發(fā)展。從簡(jiǎn)單函數(shù)的單輸入、輸出控制發(fā)展為線性、非線性控制及多級(jí)協(xié)調(diào)控制再到智能化控制。而針對(duì)這種動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制對(duì)于電力系統(tǒng)工程具有非常重要意義，智能化控制技術(shù)是在智能化分析電力系統(tǒng)的變化參數(shù)的基礎(chǔ)上采取的相應(yīng)的控制策略提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率。比如，遠(yuǎn)動(dòng)控制自動(dòng)化技術(shù)、光電互感技術(shù)等。遠(yuǎn)動(dòng)控制自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)能推動(dòng)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化進(jìn)程。其中，遠(yuǎn)動(dòng)控制自動(dòng)化技術(shù)主要有遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等技術(shù)。遠(yuǎn)動(dòng)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種集數(shù)據(jù)采集、信道編碼、通信傳輸?shù)纫惑w的自動(dòng)化技術(shù)，其中，信道編譯碼技術(shù)是將信道的編碼和譯碼、信息傳輸協(xié)議等信息通信信道傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的一種技術(shù)。而通信傳輸技術(shù)采用的是調(diào)制技術(shù)和解調(diào)技術(shù)。數(shù)據(jù)采集是利用變送器技術(shù)和A/D技術(shù)。遠(yuǎn)動(dòng)控制自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅能有效減少故障的發(fā)生率，提高了設(shè)備的使用率，同時(shí)該技術(shù)的使用能有效節(jié)約資源，降低成本。

2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1 自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化由主站端、廠站端和信息通道三部分組成。其中，安裝于調(diào)度側(cè)的是主站端。安裝于各發(fā)電廠及變電站節(jié)點(diǎn)的是廠站端。根據(jù)功能分析，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化由采集信息、傳輸信息、執(zhí)行信息、處理信息和人機(jī)聯(lián)系這五個(gè)子系統(tǒng)組成。其中，由于處理信息系統(tǒng)含有大量的用以完成從采集信息到人機(jī)聯(lián)系的各種分析及計(jì)算的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，所以，處理信息系統(tǒng)是整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化除了具有監(jiān)視和測(cè)量電力系統(tǒng)的功能外，還有對(duì)電力系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行控制和評(píng)估的功能。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化還體現(xiàn)在電力系統(tǒng)潛在隱患分析上及預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷和功率自動(dòng)控制等。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電廠中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)發(fā)電廠自動(dòng)化包括發(fā)電廠內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的安全檢測(cè)的自動(dòng)化和有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和自動(dòng)增減。此外，還有電壓控制和無(wú)功功率的自動(dòng)增減等。發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中分散控制系統(tǒng)的運(yùn)用是最為普遍的。分散控制系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)將各個(gè)控制站的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制參數(shù)傳輸?shù)狡渌刂普旧?，以?shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)分散處理多個(gè)控制回路的目的。因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)在數(shù)字技術(shù)支持下能讓電站中相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)變成控制功能分散、監(jiān)控參數(shù)集中、各子系統(tǒng)信號(hào)聯(lián)系緊密的整體，給發(fā)電廠帶來(lái)巨大進(jìn)步。

2.3 自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)變電站中的應(yīng)用

智能設(shè)備在變電站中使用實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化。這些智能設(shè)備由于是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)出的設(shè)備，所以它除了能分析出現(xiàn)場(chǎng)不能直接測(cè)量得到的數(shù)據(jù)外，還能利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能和數(shù)據(jù)通信接口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)記錄。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，變電站就利用這三大技術(shù)實(shí)現(xiàn)重組和優(yōu)化變電站設(shè)備并且對(duì)變電站系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備實(shí)施監(jiān)測(cè)和協(xié)調(diào)，以此達(dá)到對(duì)變電站全部設(shè)備的監(jiān)視和控制。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)在變電站中的應(yīng)用是現(xiàn)代化電力生產(chǎn)的一次重大突破。

2.4 自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用

配電系統(tǒng)由饋線、降壓變壓器、繼電保護(hù)裝置、測(cè)量和計(jì)量?jī)x表以及通信和控制設(shè)備等構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各配電設(shè)備的監(jiān)視和協(xié)調(diào)操作。配電網(wǎng)系統(tǒng)引入現(xiàn)代電子通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化。配電網(wǎng)自動(dòng)化是通過(guò)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息、用戶用電信息及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的集成實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能的。配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)不僅能減少配電設(shè)備的故障，而且出來(lái)故障也能縮短處理故障的時(shí)間，供電質(zhì)量能大大提高。與此同時(shí)，配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

3 應(yīng)用了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備

3.1 光電式電力互感器的應(yīng)用

光電式電力互感器是一種將輸電線路中的大電流和高電壓按一定比例降為可測(cè)量的小電流和低電壓的一種變電設(shè)備。然而光電式電力互感器在使用過(guò)程中，也存在一定的缺陷。比如，光電式電力互感器的絕緣性能會(huì)隨著電壓等級(jí)的升高而降低。再比如，電流互感器由于信號(hào)范圍并不大，會(huì)很快飽和而發(fā)生信號(hào)變形以及光電式電力互感器的輸出信號(hào)不能接口微機(jī)計(jì)量設(shè)備。

而對(duì)舊的光電式電力互感器進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，需要克服以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。①要確保材料的穩(wěn)定性。因?yàn)椴牧系姆€(wěn)定性會(huì)隨溫度而發(fā)生改變。②由于光電式電力互感器的輸出信號(hào)比電磁式互感器輸出信號(hào)要小的多，所以，

光電式電力互感器的輸出信號(hào)不能通過(guò)電纜線直接送到保護(hù)和測(cè)控裝置處，而應(yīng)先實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后再通過(guò)光纖接口送出。然后，電子電路的供電電源在絕緣、電磁兼容下也存在技術(shù)問(wèn)題。為此，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研制出了新型光電式電力互感器，而我國(guó)的各大院校和科研機(jī)構(gòu)也在致力于光電式電力互感器的研發(fā)并取得了一定成果。

3.2 電力一次設(shè)備的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的一次設(shè)備不僅包括發(fā)電機(jī)以及汽輪機(jī)，而且還包括斷路器、開(kāi)關(guān)以及變壓器。對(duì)以此設(shè)備實(shí)際工作狀況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，一方面可以實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)關(guān)鍵信息的目標(biāo)，另一方面能夠結(jié)合不同重要數(shù)據(jù)信息變化狀況來(lái)分析判斷一次設(shè)備是否會(huì)發(fā)生故障，這對(duì)于有效控制故障的發(fā)生，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行及提高設(shè)備的利用率有重要意義。目前，我國(guó)電力部門(mén)不僅加大了這方面的施工成本的投入（人力與資金），同時(shí)和各種科研機(jī)構(gòu)以及相關(guān)高校展開(kāi)密切合作，共同對(duì)線上檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新與完善。不僅如此，因?yàn)橐淮卧O(shè)備線上狀態(tài)檢測(cè)不僅施工難度大，而且具有較高的技術(shù)性，所以，要開(kāi)發(fā)出適應(yīng)惡劣氣候條件的一次設(shè)備還需要時(shí)間。

3.3 和光電互感器技術(shù)有關(guān)的二次設(shè)備的應(yīng)用

光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備主要包括繼電保護(hù)等裝置。一方面設(shè)備的靈敏性有了大幅提升，另一方面監(jiān)測(cè)控制設(shè)備的功能更加全面。要想保證光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，不僅需要設(shè)計(jì)高效、快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議，而且需要統(tǒng)一抽樣采集不同互感器的數(shù)據(jù)以滿足計(jì)算數(shù)值的需要。

3.4 智能電力一次設(shè)備的應(yīng)用

因?yàn)槠胀娏σ淮卧O(shè)備的施工地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，所以不同施工連接的方式主要是信號(hào)傳輸較強(qiáng)的電力電纜以及大電流的控制電纜。同時(shí)智能電力一次設(shè)備，比如，智能化開(kāi)關(guān)柜、開(kāi)關(guān)和智能化箱式變電站等。由于是一種能夠自行檢測(cè)以及自我保護(hù)的裝置，可以完全替代普通二次設(shè)備的裝置，所以，不需要用大電流控制電纜與強(qiáng)信號(hào)的電力電纜，節(jié)約了大電流控制電纜與強(qiáng)信號(hào)的電力電纜。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)也在不斷發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電、配電、變電過(guò)程中的應(yīng)用，不僅提高了一次設(shè)備和光電互感器相關(guān)的二次設(shè)備的自動(dòng)化以及程序化操作能力，而且有效提高了電力設(shè)備的操作正確性、安全性與可靠性。此外，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)時(shí)，不僅能提高電能質(zhì)量，而且還能降低生產(chǎn)成本和減少了生產(chǎn)強(qiáng)度。自動(dòng)化技術(shù)支持了電力系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)電力事業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。

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收稿日期：2018-8-9

作者簡(jiǎn)介：石 磊（1984-），工程師，本科，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，主要從事電力工程概預(yù)算工作。