計算機在電力系統實時控制中的應用

□熊方揚 陳 凱

電力系統的計算機控制系統是由數據模型、控制算法、傳感器、控制元件、計算機系統和電力系統等組合而成。電力系統實時控制是指計算機對外來的信號能夠快速處理，并在規定的時間內迅速地作出響應或控制。現代化的電力系統自動監視和控制系統是以計算機為中心的在線實時控制系統。

電力系統的自動監視和控制系統由三部分組成：以計算機系統為核心的中央控制（調度）中心、被控對象的控制系統和遠程通訊系統。遠程通訊系統將被控對象（如發電廠、變電所等）運行狀態的各種信息傳遞給計算機系統，計算機對電力系統運行的實時信息進行綜合分析，作出調度決策，形成控制信息，通過遠程通訊系統發送到被控對象。

為了確保電力系統實時控制系統的安全、可靠，通常由兩臺以上的計算機與相應的外圍設備構成,一般采用體積小、價格低、可靠性高的多臺微型機。計算機系統配置方案大致有以下三種：

雙機系統。通常用于中、小型電力系統。平時由一臺計算機擔負在線實時控制功能，另一臺進行離線計算。當在線計算機出現故障時，可以手動切換（切換時間允許在十分鐘內完成）。也可以由一臺計算機擔負主要的在線任務，另一臺擔負次要的任務，它們之間保持緊密的聯系。當一臺計算機發生故障時，所有的功能都轉到另一臺計算機上，可在10—15秒內完成切換。

主機—前置機系統。將一些簡單的計算和監控 （如遠程信息的收集與處理、負荷—頻率控制、屏幕顯示等）任務，用微型機來處理，作為系統前置機。較復雜的計算任務，可集中到高速、大容量的計算機，作為系統主機。為了保證系統可靠性，主機和前置機采用雙機。

分層控制多機系統。該系統適用于大型電力系統。分層控制就是將監視和控制任務分組管理。在每個區調內裝設微型計算機，由它收集本地區各廠、站的遠程信息，經過整理加工后轉發給裝在中調所的主計算機。主計算機監視主網的運行情況，也控制一部分直調廠、站。主計算機的控制命令經過高速通道發送給每臺微型機，再由它監控本地區的每一個發電廠、變電站、集控站。采用分層控制，可減輕主機負擔。在緊急狀態下，可將電力系統分成幾個孤立系統單獨運行，提高了可靠性。

實時控制系統應配備實時時鐘、完善的多級優先權中斷系統和中斷服務程序，使系統在規定時間內，周期性、快速地響應被控對象所提供的信息（是隨機信息，也稱為外部事件）。若存在幾個外部事件，實時控制可以根據它們的輕重緩急（或不同的優先級別）進行處理，主機響應優先級別較高的外部事件所提出的中斷請求，立即轉入該外部事件的中斷服務程序。

電力實時控制系統的軟件應能適應系統龐大、復雜和快速的要求。程序設計的工作量是很大的，應包括系統軟件、數據庫和應用程序的設計。系統軟件（包括實時操作系統和過程控制語言）應結合電力系統實時控制的特點，進行多道程序分時操作，便于修改和增加功能塊，能處理非標準外圍設備的信息，硬件故障的自動診斷，多機系統之間信息的交換等。實時控制系統中，所有應用程序需要使用一組共用的數據（包括實時數據和固定數據）。通常，把這些數據存放在數據庫內進行管理，便于修改、檢索、交換和保護。

近年來，電力系統實時控制的應用程序發展較快，大致可分為兩大類：面向安全的應用程序和面向經濟的應用程序。前者主要有安全監視、安全分析和安全對策；后者主要有自動調頻和經濟調度。

電力系統遠程通訊裝置是直接為電力監控系統服務的，應滿足精度高、速度快、設備可靠性高、抗干擾能力強、易維護等要求。數字式遙測裝置能滿足上述要求，現已逐漸取代模擬式遙測裝置。我國生產的WYZ型遠程裝置，采用串行編碼方式，一臺發送器可傳送32、64或128個遙測量，使每個通道能夠傳遞的信息量大大增加。每2.5—3秒就可以收集一次全系統信息，如電力系統各母線電壓、相角，各線路與變壓器的有功、無功功率狀況，各斷路器與隔離開關的實時狀態等。近年來出現的數字式遠程裝置與微處理機技術相結合，大大提高遠程信息處理的可靠性和精度。