電力自動(dòng)控制技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用探究

高峰

（西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司發(fā)電分公司 山西 太原 030022）

引言

狹義的電力自動(dòng)化技術(shù)主要分兩大塊：一是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化；二是發(fā)、變、配電系統(tǒng)自動(dòng)化。變配電系統(tǒng)中的自動(dòng)化早已廣泛運(yùn)用，比如繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)重合閘裝置，發(fā)電系統(tǒng)中有自動(dòng)勵(lì)磁裝置等。而電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)則倚靠可靠的通信系統(tǒng)，在對(duì)全系統(tǒng)運(yùn)行信息進(jìn)行采集分析的基礎(chǔ)上，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控和邏輯計(jì)算分析做出綜觀全局的明智判斷和控制決策。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以和電廠自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化等各種自動(dòng)裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)、融匯、整合，實(shí)現(xiàn)更高層次電網(wǎng)綜合自動(dòng)化，即智能電網(wǎng)[1-2]。

1 電力自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直接與用戶相連。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)、智能控制技術(shù)將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域。一般認(rèn)為配電系統(tǒng)自動(dòng)化有以下內(nèi)容：配電調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、配電工作管理系統(tǒng)、用電管理自動(dòng)化、地理信息系統(tǒng)、配電網(wǎng)能耗管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)分析、其余系統(tǒng)接口等。從全國(guó)看來，自動(dòng)化智能電網(wǎng)工作剛剛興起，正處于逐步推廣應(yīng)用階段。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，已經(jīng)出現(xiàn)了與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)集成在一起的SCADA/EMS/DMS系統(tǒng)[3]。

2 電力自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)

要想實(shí)現(xiàn)運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)，首先要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，其主要依賴于SCADA/EMS系統(tǒng)的建立建設(shè)。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制是SCADA的主要功能，配合RTU（遠(yuǎn)程終端單元）可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度與配電網(wǎng)的配合協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙感、遙調(diào)的各項(xiàng)功能。這樣的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也稱能量管理系統(tǒng)。SCADA/EMS是集多種復(fù)雜功能于一體的大系統(tǒng)，這套系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)、圖形管理子系統(tǒng)、報(bào)表管理子系統(tǒng)和安全管理子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)的前置機(jī)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著與廠站RTU和各分局的數(shù)據(jù)通信、通信規(guī)約解釋等任務(wù)，是SCADA/EMS系統(tǒng)的橋梁和基礎(chǔ)，因此前置機(jī)系統(tǒng)的容量、穩(wěn)定性、可靠性和靈活性都十分重要。前置機(jī)的遙測(cè)信號(hào)主要經(jīng)過RTU送來的“生數(shù)據(jù)”，經(jīng)公式(1)、(2)算法變成實(shí)際值：

遙信參數(shù)則規(guī)定以“1”表示開關(guān)合閘，“0”表示開關(guān)分閘。而RTU遠(yuǎn)方終端，則是作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)設(shè)備，安裝于各變電站和發(fā)電廠內(nèi)，作為基層的“耳目”和“手腳”，其主要任務(wù)是將實(shí)時(shí)運(yùn)行信息送給調(diào)度控制中心，將調(diào)度的控制、調(diào)節(jié)等命令送給廠站執(zhí)行。而SCADA系統(tǒng)則實(shí)時(shí)采集RTU各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)向各廠站RTU發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息及控制命令[4]。

2.2 通訊組網(wǎng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用和構(gòu)建

構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要組成部分還有數(shù)據(jù)通訊與通信規(guī)約。電網(wǎng)是由眾多發(fā)電廠、變電站（所）、輸配電線路及大量用戶組成的統(tǒng)一整體。電網(wǎng)調(diào)度需要采集各廠站的實(shí)時(shí)信息，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并發(fā)送各種操作命令。這些信息的交換都靠通信系統(tǒng)完成。因此，通訊與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)一起構(gòu)成現(xiàn)代智能化電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。電力專用通信網(wǎng)是包括微波通信、載波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和移動(dòng)通信在內(nèi)的覆蓋電網(wǎng)的多種類、功能齊全的通信網(wǎng)絡(luò)。模擬信號(hào)因?yàn)榭垢蓴_能力差，通信質(zhì)量差，難以還原信號(hào)逐步被數(shù)字信號(hào)取代。而電網(wǎng)組成所需要大容量、高精度、高速率的通信系統(tǒng)作為聯(lián)絡(luò)和傳輸基礎(chǔ)，在實(shí)際中，常常使用交換機(jī)和光纖作為工具實(shí)現(xiàn)，而在布局中，由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和常見的局域網(wǎng)構(gòu)建通信框架，通過不同的串口、交換機(jī)，加上一些特定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)約形成通信組網(wǎng)循環(huán)。

2.3 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

構(gòu)成智能電網(wǎng)的核心技術(shù)部分，即電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，它由電力系統(tǒng)頻率控制，電力系統(tǒng)電壓控制，電力系統(tǒng)安全控制和電力系統(tǒng)運(yùn)行成本控制等組成。電力系統(tǒng)的頻率始終須保持在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)發(fā)電機(jī)而言，其頻率f與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為f=pn/60，（p為發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)，汽輪發(fā)電機(jī)一般為1）電力系統(tǒng)電壓控制則是防止電壓過多偏離額定值，對(duì)用戶和電力系統(tǒng)本身產(chǎn)生很大的不良影響[5]。

3 結(jié)束語

隨著電力自動(dòng)控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的大力推廣和發(fā)展，國(guó)內(nèi)很多電力廠家也加大了研發(fā)力度，以國(guó)家電網(wǎng)為首的大型企業(yè)相繼將電力自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)用到了電網(wǎng)系統(tǒng)，逐步形成了以智能化，精確化，快速化和簡(jiǎn)單化為目標(biāo)的智能電網(wǎng)，相信未來運(yùn)用電力自動(dòng)控制技術(shù)的智能電網(wǎng)在方便簡(jiǎn)化電力運(yùn)行工作的同時(shí)也能確保電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定安全的運(yùn)行，在資源配置方面和節(jié)能環(huán)保方面也會(huì)為社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來更大的收益。