電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)初探

陳凱

【摘 要】從電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際情況來(lái)看，雖然系統(tǒng)的建設(shè)初見(jiàn)功效，電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到了一定的提升，但電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)仍然面臨諸多的技術(shù)和管理問(wèn)題，這說(shuō)明在未來(lái)一段時(shí)間，電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)將面臨更大的挑戰(zhàn)，需要通過(guò)不斷地探索和嘗試來(lái)優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的道路，以促進(jìn)電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的充分實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】電力；綜合化系統(tǒng)；功能

1電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

綜合自動(dòng)化技術(shù)是多種技術(shù)共同組合形成的整體，要實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，就必須立足于計(jì)算機(jī)技術(shù)這一基礎(chǔ)，構(gòu)建分層式架構(gòu)，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充當(dāng)信息傳播的媒介，以達(dá)到控制自身的目標(biāo)。在綜合自動(dòng)化控制技術(shù)中，計(jì)算機(jī)工作效率往往很高，能夠滿足運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析需求，并及時(shí)作出準(zhǔn)確判斷。借助于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，綜合自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的有效管理，電力系統(tǒng)的各個(gè)項(xiàng)目和環(huán)境都囊括其中，并對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)施無(wú)人化操作，許多人工操作不可避免的問(wèn)題就能得到合理解決，比如，響應(yīng)遲緩、信息傳遞效率較低，判斷失誤等，都會(huì)影響變電站的電力調(diào)度。就綜合自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)而言，其功能模塊主要有：計(jì)算機(jī)以及單片機(jī)，這些設(shè)備一旦投入使用，就能為電力系統(tǒng)提供有效保護(hù)，提高系統(tǒng)獲取信息和數(shù)據(jù)的能力。同時(shí)，利用綜合自動(dòng)化控制技術(shù)，還能編制出電壓報(bào)表，實(shí)現(xiàn)合理控制，負(fù)荷調(diào)整也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，避免人為干預(yù)。更重要的是，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并加以有效解決，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了有效保障。

2電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1在變電站的應(yīng)用

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用集中監(jiān)控、分散布置的模式，分層、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的基礎(chǔ)上，使得系統(tǒng)實(shí)施、維護(hù)和擴(kuò)展更方便、靈活。按照分層式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要由站內(nèi)主控層、通信管理層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。站內(nèi)主控層主要由系統(tǒng)軟件、通信控制器、監(jiān)控工作站等設(shè)備組成，采用基于客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）模式的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)集中控制室對(duì)各變電站內(nèi)供配電設(shè)備的監(jiān)視、操控、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，并負(fù)責(zé)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。通信管理層主要由工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、智能通信控制器、綜合布線系統(tǒng)提供的通信鏈路和介質(zhì)等組成，具備數(shù)據(jù)采集、規(guī)約轉(zhuǎn)換、通信故障診斷、路由等功能，實(shí)現(xiàn)主控層與設(shè)備層之間的通信，是系統(tǒng)與其監(jiān)控對(duì)象的橋梁?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集來(lái)源，主要由微機(jī)綜合測(cè)控保護(hù)裝置、直流屏、智能儀表等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量、分析、記錄等功能。

2.2在發(fā)電廠的應(yīng)用

結(jié)合我國(guó)發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了分層分布式架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠的監(jiān)控和運(yùn)行管理。（1）間隔層。作為電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的底層，間隔層主要是系統(tǒng)的控制和保護(hù)測(cè)控裝置。該層次實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)、保護(hù)以及預(yù)處理功能，并可以實(shí)現(xiàn)分布式的嵌入式8CADA的HMI服務(wù)。間隔層的設(shè)備在進(jìn)行連接時(shí)，采用冗余現(xiàn)場(chǎng)總線接口，通過(guò)雙網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)了雙網(wǎng)運(yùn)行，且可以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的無(wú)障礙切換。一旦其中一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)仍然可以正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）監(jiān)控層。監(jiān)控層是電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能核心。電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的SCADA/HMI功能一般采用PowerView系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；保護(hù)管理功能則采用PMS實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，采用雙以太網(wǎng)，根據(jù)發(fā)電廠的相關(guān)功能和數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。一般情況下，監(jiān)控層的主要功能是：對(duì)外完成對(duì)ECS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)的接口功能；對(duì)系統(tǒng)間隔層設(shè)備進(jìn)行間隔和管理，并對(duì)系統(tǒng)本身進(jìn)行自檢，查看是否存在故障。主要管理功能通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)、對(duì)間隔層的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和修改實(shí)現(xiàn)的，并記錄、分析和管理歷史信息。自診斷功能則是借助監(jiān)控層實(shí)現(xiàn)對(duì)本身的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢查以及故障的診斷。

3優(yōu)化電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)策略

3.1制定統(tǒng)一的電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行是確保系統(tǒng)各項(xiàng)功能正常、穩(wěn)定發(fā)揮的前提和基礎(chǔ)。鑒于當(dāng)前電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的標(biāo)準(zhǔn)化不高的問(wèn)題，要從相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制定著手來(lái)加以解決。首先，要確定適合各子系統(tǒng)連接的統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)和接口，使各系統(tǒng)能夠更好地配合，確保電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)秩序和效率的良好實(shí)現(xiàn)；其次，要在電力系統(tǒng)中配備各種防故障設(shè)備，確保各生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的設(shè)備能夠達(dá)到統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；最后，各種設(shè)備生產(chǎn)廠商要根據(jù)電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需要來(lái)對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備的性能達(dá)到最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2提升電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式的科學(xué)性

首先需要注意的是，在對(duì)電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的組織模式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵循科學(xué)、合理、有效的原則，以系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行為模式組建的基本條件和要求。其次，電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式的構(gòu)建要做到因系統(tǒng)而異，即根據(jù)電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求來(lái)選擇合適的組織模式。從目前電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建的實(shí)際情況來(lái)看，可供選擇的組織模式主要有分布式設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展性與兼容性設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單可靠設(shè)計(jì)三種模式。其中分布式設(shè)計(jì)主要是指所涉及的系統(tǒng)的控制、測(cè)量、保護(hù)、報(bào)警等信號(hào)均通過(guò)處理好的數(shù)據(jù)信號(hào)的形式傳遞給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并且處理數(shù)據(jù)的單元之間是一種相互獨(dú)立的關(guān)系，彼此之間不會(huì)產(chǎn)生相互的影響；而可擴(kuò)展性與兼容性系統(tǒng)是指電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要由標(biāo)準(zhǔn)化程度高的軟硬件組成，并配備有標(biāo)準(zhǔn)化的接口，確保用戶可以根據(jù)自己的需要來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的靈活配置和使用；簡(jiǎn)單可靠模式是指系統(tǒng)中的線路被大幅度地簡(jiǎn)化為二次接線，借助多功能的繼電器來(lái)替代傳統(tǒng)的繼電器，從而使系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。

4電力綜合自動(dòng)化的發(fā)展方向

電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目前滿足了電力系統(tǒng)快速的運(yùn)行狀態(tài)，為促進(jìn)電力系統(tǒng)的更大發(fā)展，支持與日上升的供電需求，今后還會(huì)朝著多狀態(tài)運(yùn)行的方向發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)運(yùn)行，電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須滿足實(shí)時(shí)態(tài)、研究態(tài)和調(diào)試態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。如此一來(lái)，便能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)、圖形之間的快速轉(zhuǎn)換。首先是實(shí)時(shí)態(tài)。實(shí)時(shí)態(tài)為電網(wǎng)正常監(jiān)視狀態(tài)，在此狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)當(dāng)前時(shí)態(tài)的監(jiān)視分析，運(yùn)用各種電網(wǎng)分析工具協(xié)助進(jìn)行電網(wǎng)的監(jiān)視、分析以及控制等。其次是研究態(tài)。在研究態(tài)下可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬測(cè)試，也可以在已有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的擴(kuò)展，開(kāi)展相應(yīng)的計(jì)算研究。可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)切換某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入某個(gè)研究態(tài)，跳出某個(gè)時(shí)段的電網(wǎng)模型以及歷史反演數(shù)據(jù)，進(jìn)行事故反演和分析。最后是調(diào)試態(tài)。調(diào)試態(tài)為新廠站投運(yùn)或是新的軟件功能投入時(shí)的信息調(diào)試和功能調(diào)試，在調(diào)試態(tài)下進(jìn)行的各種操作不能影響對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行和監(jiān)視，在調(diào)試態(tài)下確定無(wú)誤后可以無(wú)縫地將相應(yīng)內(nèi)容部署到實(shí)時(shí)態(tài)下。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)科學(xué)、合理、安全運(yùn)行的重要保障性措施，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)代化發(fā)展的推動(dòng)性因素。而針對(duì)當(dāng)前電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)處于初級(jí)階段所遭遇的各種問(wèn)題和挑戰(zhàn)，要通過(guò)相關(guān)技術(shù)和管理手段的優(yōu)化提升來(lái)加以有效解決，從而保證整個(gè)電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能的良好實(shí)現(xiàn)。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司）