電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)中計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

嚴(yán)田銀

（南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211102）

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)涵

1.1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分。第一，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，該部分主要負(fù)責(zé)采集和處理電網(wǎng)數(shù)據(jù)。第二，控制系統(tǒng)，該部分負(fù)責(zé)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，如電壓偏差控制、諧波控制等。第三，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，該部分負(fù)責(zé)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行管理。在實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)主要是通過(guò)電力系統(tǒng)監(jiān)控單元將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控中心的管理人員通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠及時(shí)了解電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并采取相應(yīng)的措施。此外，通過(guò)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓偏差、頻率偏差和三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，提高電能質(zhì)量控制效果[1]。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)不僅可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率、降低發(fā)電成本、提高供電質(zhì)量，而且還可以降低電網(wǎng)損耗。因此，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制。

1.2 繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置

繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成部分，是確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)線(xiàn)路故障或者設(shè)備故障，就會(huì)導(dǎo)致輸電線(xiàn)路中斷，從而對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致大面積停電現(xiàn)象發(fā)生，因此繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置的應(yīng)用顯得尤為重要。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置主要包括主保護(hù)和后備保護(hù)兩個(gè)方面，其中主保護(hù)主要是指斷路器、母線(xiàn)、變壓器等設(shè)備發(fā)生故障時(shí)所采取的一系列保護(hù)措施；后備保護(hù)則是指當(dāng)線(xiàn)路或者設(shè)備發(fā)生故障時(shí)所采取的一系列措施，一般采用距離、零序、負(fù)序等方式。從目前電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展情況來(lái)看，繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛[1]，包括對(duì)輸電線(xiàn)路、變壓器等設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和控制，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，確保供電可靠性。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，例如，繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較高，需要對(duì)其進(jìn)行有效處理；此外還需要加強(qiáng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置的日常維護(hù)和管理工作。

2 遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的自動(dòng)化主要包括電力調(diào)度自動(dòng)化和配電自動(dòng)化。其中，電力調(diào)度自動(dòng)化是指將傳統(tǒng)的人工操作逐步轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制和管理。而配電自動(dòng)化是指將配電裝置進(jìn)行自動(dòng)化改造，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電能進(jìn)行合理分配和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制[2]。在電力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是通過(guò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，并采取必要的措施避免故障發(fā)生；二是在出現(xiàn)事故時(shí)可以迅速采取有效措施解決問(wèn)題，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。例如，某地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的自然災(zāi)害，導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電。在這種情況下，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)電網(wǎng)中存在多個(gè)變電站，通過(guò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以迅速掌握其運(yùn)行情況。在利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的分析，快速確定斷電發(fā)生的位置和原因，為快速恢復(fù)供電提供依據(jù)。

3 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)等結(jié)合起來(lái)構(gòu)建一種自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高效性、穩(wěn)定性、可靠性的特點(diǎn)。通過(guò)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，顯著提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和自動(dòng)化水平。例如，在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行采集，并將其傳輸?shù)秸{(diào)度中心，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，利用遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理[3]。采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)可將電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況直觀地顯示出來(lái)，便于調(diào)度中心及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和處理問(wèn)題，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。此外，通過(guò)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，通過(guò)分析數(shù)據(jù)了解電網(wǎng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題并及時(shí)解決。同時(shí)，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)可以為調(diào)度中心提供數(shù)據(jù)支持，調(diào)度中心根據(jù)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后再將結(jié)果反饋給電力系統(tǒng)的各個(gè)部分，為電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行提供重要支持。

3.1 智能化

（1）人工智能。它是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，它是以專(zhuān)家系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)，具有智能化、自主性、自學(xué)習(xí)能力等特點(diǎn)。人工智能的目的是讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有智能，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)選擇最優(yōu)方案，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和判斷，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改善。未來(lái)人工智能技術(shù)將朝著智能化方向發(fā)展，將智能技術(shù)引入計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制中，使計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)更加智能化。

（2）自適應(yīng)控制。它是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)與人工智能相結(jié)合所產(chǎn)生的一種技術(shù)。這種技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的控制方案，在達(dá)到目的的同時(shí)又不影響系統(tǒng)性能。

（3）自學(xué)習(xí)能力。這種信息處理系統(tǒng)可以通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高自身的處理能力。例如，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以通過(guò)智能控制技術(shù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

3.2 數(shù)字化

數(shù)字化是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)的出現(xiàn)是由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)和電力系統(tǒng)的特點(diǎn)決定的。在電力系統(tǒng)中，通過(guò)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，因此需要對(duì)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。同時(shí)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)還需要通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將其傳輸?shù)秸{(diào)度中心，這就需要使用利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸。電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜，這就需要計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)能夠及時(shí)采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)[4]。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度中心，這就需要利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并將處理結(jié)果反饋給調(diào)度中心。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)控制中，采用的是集中控制的方式，通過(guò)將各種不同的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備連接起來(lái)形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。這種方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，但在實(shí)際應(yīng)用中存在許多弊端。首先，由于電力系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在信號(hào)傳輸不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸速度慢、傳輸距離短等問(wèn)題。其次，由于采用集中控制的方式將各個(gè)設(shè)備連接起來(lái)形成一個(gè)復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備之間相互獨(dú)立，一旦出現(xiàn)問(wèn)題容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因此，在未來(lái)的遠(yuǎn)動(dòng)控制中，應(yīng)該充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。此外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，未來(lái)還將出現(xiàn)多種遠(yuǎn)程控制方式。

4 通信功能實(shí)現(xiàn)

在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸功能是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要功能。通常情況下，數(shù)據(jù)傳輸功能包括兩個(gè)方面：一是與主站之間的通信；二是與后臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信。主站與后臺(tái)計(jì)算機(jī)之間采用以太網(wǎng)作為通信介質(zhì)，兩者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起。當(dāng)主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)連接在一起后，就能夠?qū)崿F(xiàn)通信功能。當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)需要采集現(xiàn)場(chǎng)信息時(shí)，通過(guò)以太網(wǎng)將采集信息發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)；當(dāng)主站計(jì)算機(jī)需要接收現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)以太網(wǎng)將采集信息發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)。在具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸方式。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，數(shù)據(jù)傳輸方式一般包括兩種類(lèi)型：一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式；另一種是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式主要應(yīng)用于遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集裝置，通過(guò)數(shù)據(jù)接口和遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備連接在一起；點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遙測(cè)、遙控以及調(diào)度自動(dòng)化等遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中[5]。

4.1 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信方式

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信方式主要是指遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)采用多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)與主站進(jìn)行通信，主站負(fù)責(zé)控制和采集各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

主站計(jì)算機(jī)與各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信。在電力系統(tǒng)中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集裝置采集的數(shù)據(jù)信息將通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到主站計(jì)算機(jī)，然后主站計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)將采集信息發(fā)送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)采集裝置而言，其能夠?qū)⒉杉降默F(xiàn)場(chǎng)信息通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)。此外，如果遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，則可以通過(guò)以太網(wǎng)將采集信息發(fā)送給主站計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[6]。

在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，后臺(tái)計(jì)算機(jī)通常安裝于電力系統(tǒng)調(diào)度中心內(nèi)，以確保調(diào)度中心能夠及時(shí)掌控電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理；當(dāng)電力系統(tǒng)需要進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可以通過(guò)以太網(wǎng)將維護(hù)信息發(fā)送給后臺(tái)計(jì)算機(jī)。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹瓌t

（1）可靠性。它是指通信過(guò)程中不發(fā)生通信故障，或?qū)⒐收显斐傻挠绊懡抵磷钚〕潭?。由于遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的信息是由各種不同類(lèi)型的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)采集而來(lái)的，當(dāng)存在故障時(shí)，傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)將無(wú)法正常工作，從而對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允菍?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)控制的重要前提。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸话惆▋煞矫妫阂皇乾F(xiàn)場(chǎng)采集裝置不發(fā)生故障；二是后臺(tái)計(jì)算機(jī)不發(fā)生故障。只有當(dāng)兩個(gè)方面均不發(fā)生故障時(shí)，才能保證遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）實(shí)時(shí)性。它是指遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集裝置采集到的信息快速判斷事故發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，并及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，實(shí)時(shí)性主要包括兩方面：一是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)采集裝置采集到信息后，能夠?qū)⒉杉降男畔⒓皶r(shí)傳送給后臺(tái)計(jì)算機(jī)；二是當(dāng)后臺(tái)計(jì)算機(jī)接收到現(xiàn)場(chǎng)采集裝置傳送來(lái)的信息后，能夠及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行處理。

（3）安全性。它是指遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)不發(fā)生數(shù)據(jù)泄露或者丟失的情況。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，數(shù)據(jù)傳輸涉及大量信息，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露或丟失情況，將會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，必須采取有效措施確保信息的安全性。一方面，確保遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行；另一方面，在傳輸過(guò)程中不出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或泄露情況。

（4）靈活性。它是指遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在采集現(xiàn)場(chǎng)信息時(shí)，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整或處置。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)具有高效性、穩(wěn)定性、可靠性的特點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合后，能提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并將會(huì)發(fā)揮更大的作用?！?/p>