電力系統及其自動化的“全景”透析

周曉麟

浙江省電力公司衢州電力局，浙江衢州 324000

電力系統及其自動化工作流程就是在中心地帶安裝計算機系統，實施對中心發電站和變電站周圍系統的監控，形成立體的網絡監控系統，使信息的傳達和指令的傳輸能夠及時、暢通。中心計算機負責總體的指揮和調控，以及各種數據的處理、異常事故的自動回復等，通過計算機與軟件之間的結合，使自動化的程度不斷的加深，達到系統合理可靠的運行目的[1]。隨著技術發展，電力系統及其自動化技術得到廣泛應用，電力系統及其自動化技術的數據共享、數據整合能力，安全監視、安全保障能力得到提高，日漸成熟的電力系統及其自動化技術改變了電力行業的舊有格局，開辟著電力行業的現代化新篇：電力系統及其自動化的安全性能和穩定性的提高滿足著老百姓的高要求的同時，也因為電力系統及其自動化插上了信息化的翅膀，實現了電力工作人員對電網及電力系統的有效實時監控，電力故障能得到及時排除解除，電力系統有更足夠的安全保障。但是就中國的情況講，電力系統及其自動化的方向是全面布局DMS系統，高效提高電氣管理水平，適應電力系統及其自動化技術的發展。為此，本文就電力系統及其自動化從規劃與設計到建成后的科技投入與管理及要放長遠眼光考慮的“多重效益”進行“全景”式透析，力求解讀出個中味道。

1 “近景”：規劃與設計奠基電力系統及其自動化

電力系統及其自動化與電能生產、輸送及分配密切相關，通過對電力系統及自動化的規劃與設計是為了實現電力系統及其自動化的效率的最高化，設備功能的全面釋放，使電力系統對電能傳輸的效率得到提升，為國家創造電能利用的隱形財富。因此，規劃與設計是布局一個新的電力系統及其自動化最首要考慮的一個問題，不然等工程上馬，系統正常投入運行就得不償失了。

首先，為滿足社會企業及用戶對電能的高需求狀況 ，對早期電力系統重新規劃是一項綜合性的改造活動 ，可顯著提高原先系統的運行功能[2]。在我國，電力系統的規劃與設計就擔負著這樣一個歷史包袱：這就是我國幅員遼闊，電網建設極為復雜，電力需求量也極大，還有不可繞過的一點是電力系統及其自動化改革晚，傳統技術和設備仍舊掣肘著我國的電力系統及其自動化的步伐。如此，在追趕美英等先進技術的同時，對傳統電力系統及其自動化的再規劃與設計也成為奠基我們現代電力系統及其自動化的重要課程；

其次，包括對傳統電力系統的再規劃與設計在內，電力系統的規劃與設計包含了發電、輸電、變電與配電、用電等多環節，通過對風能、核能、熱能、潮汐能等電能生產方式產生的原始電能的轉化及供應輸送做電力系統及自動化的科學高效綠色生態設計與規劃，滿足用戶對用電、用電設備的運行要求，同時也減少資源消耗。例如，這種規劃與設計的過程可體現在電力系統在各環節或者不同層次都具有的信息控制系統，為電能的生產進行測量、控制、調節、通信、保護及調度；

第三，電力系統及其自動化的規劃設計還與電力工程的打造緊密相關，電力工程是融合電工技術、電工理論及有關技術、工藝、材料、制造因素的集中反映，是電力系統及其自動化先進不先進的決定性元素。電力工程的規劃與設計重點在電源、電網、負荷中心，為了打造優質的電力工程項目，設計時就可以用計算機作控制中心，對電力工程各個部分進行全面調控，保證其可行，經得起時間的檢驗；

最后，電力系統及其自動化的規劃與設計需要遵循成本原則，以少投入，從元件、設備等方面控制造價，成本原則直接影響到產品的定價，經濟效益高是客戶接受的必然因素；堅持安全原則，電力系統及其自動化首要考慮的要素就是安全，其安全性和穩定性涉及電力設備、電力設備的安全使用，網絡的操作安全及數據安全方面。此外，電力系統還應堅持配備系統監測的模塊等措施以落實安全性的要求；堅持周期原則，在規定期間內完成，考慮詳細，有嚴格方案，不影響用戶對產品的使用。

2 “中景”：科技與管理提質電力系統及其自動化

電力系統的集成度提高，電力系統及其自動化的形成發展由市場需求所驅動，市場需求對電力系統及其自動化的質量提升起著關鍵性作用。為此，打破傳統的信息孤島，進行數據方面的整合與應用，實現相關信息與多源信息的無縫對接，多維度多側面展示數據間的關聯，成為電力系統及其自動化未來的發展趨勢。這就趨勢的破冰與形成是一種對電力系統及其自動化大幅提質的過程。這其中莫不與電力系統及其自動化專業人才的培養，專業的改革與實踐相關。就人才培養與專業課程的而言，筆者認為，要應用課程學建設思路，加強應用型教學、減少對理論的依賴，對電力系統及其自動化的專業的建設方案系統性和創新性的改革；類似衢州這類浙江省的欠發達地區還應該充分運用仿真技術、網絡資源教學及當地水利企業的優勢，加強專業的“接地氣效應”。但科技與管理更是電力系統及自動化提質的兩把利劍。

2.1 技術科技化——提質“硬劍”

1）先進化的科技裝備。先進技術裝備為我國電力系統及其自動化的生產運營提供了良好平臺，給予了很大支撐?？煽毓枵餮b置的問世，代表了電力系統傳動技術的一次巨大的跨越，從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構成的變流器時代[3]。以電力電子器件變革經歷的三個階段為契機，電力科技裝備一次比一次先進，電力系統及其自動化的裝備已經呈現高頻技術的發展趨勢，不僅自動化的色彩越發濃厚，更增加了環保、節能、智能化等特點。以電力科技裝備在風力發電中的運用為例，諸如發動機組的設備對發電量損耗大，出于節約能源的出發點，在高低壓電的轉化中，用風機水泵變頻機替代原先使用的變頻器，就改變了電能轉化中耗能大、效率低等問題?？傊?，我們要從電力系統及其自動化的科技設備革新和技術的不斷發展上謀求新路，探索發展科技設備對提高電力的生產質量；

2）科技裝備的信息化。電網的壯大，實現對電網高效地實時監控需要憑借電力系統及其自動化所用科技裝備的信息化水準。依托電力裝備的信息化，實現對電網的綜合監控不說，電站工作人員能更加詳細準確地了解電力系統運行狀況，快速準確判斷故障位置及故障原因，遙控操作變的容易，對各種數據的分析變得簡便。電力系統及其自動化在科技裝備的信息化的各種案例，如體現在對包括測量儀表、自動裝置及遠動裝置等變電站二次設備的功能進行組合和優化，利用計算機技術、通信技術等信息化技術實現對變電站輸、配電線路，設備的監視、測量、控制等。

2.2 管理現代化——提質“軟劍”

一方面是日常管理要做到“優化提質”。電網的發展帶來企業管理思想、管理方法的創新，及其在電力系統及其自動化的應用，促進電力系統管理水平的提升。換句話說，如何提高電網信息的采集、加工等環節的速度及準確性需要管理；電力工程的施工、監管過程涉及的部門多，電力施工人員的工作技能參差不齊，工程選用什么樣的物料、工程的進度有什么安排，工程技術管理的流程等很多方面需要管理； 在電力系統及其自動化的具體運用中，繼電保護的保護元件經常會出現異常情況，影響供電秩序，產生安全隱患甚至安全事故，這就需要對電力系統進行有效地安全管理。這些都是電力系統及其自動化日常涉及到得一些管理，對這些日常管理就要做到“優化提質”。

另一方面是應急管理要做到“優中見質”。電力系統及其自動化的發展， 電網的規模獲得擴大，電網的緊密度比以往更令人咋舌，由此也帶來了電網的穩定問題，一些小概率的聯級事故、外部災害也可能引起系統失穩，進而引發系統癱瘓，造成不必要災難性停電事故。為此，電力系統及其自動化的應急管理考驗著管理者的管理智慧。如何做到應急管理的“優中見質”，例如，電力系統故障后，工作人員應就近在故障元件邊上的區域搜索緩解故障情況的負荷削減節點，幫助系統恢復到安全狀態，并將故障影響降低到最小范圍。而工作人員采取的方法可以很多：利用慢同調分群算法將系統中的發電機組聚合成若干虛擬發電機群節點，最大限度地減小割集的搜索空間，在考慮拓撲結構和潮流方向的基礎上，將網絡中的其他節點向虛擬發電機群節點聚合，并在 Laplace分區策略的基礎上提出了一個新的權重指標來衡量兩個相鄰節點之間的“距離”，以改進 Laplace 分區策略[4]。這就是一種有效應急“優中見質”的方法。

3 “遠景”：多重效益注腳電力系統及其自動化

電力系統及其自動化“近景”與“中景”的布局都是為了實現電力系統及其自動化的“多重效益”，環保效益、社會效益、經濟效益多多重效益并重是電力系統及其自動化的最好注腳，電力系統及其自動化之于經濟的功效自不必多言，它對中國經濟結構的調整，產業的轉型都有特殊的意義，本文就“碳排放”和“可再生”兩個關鍵詞進行簡述。

3.1 關鍵詞“碳排放”——重構 “綠色目標”

2006年來，我國碳排放超美國成為世界第一碳排放大國，在能源保障供應充足及為社會提供強勁發展動力的基礎上，實現經濟低碳可持續發展成為各方共識，可持續發展意味著作為碳排放最大部門電力行業的需要轉型。換句話說，全球多變的氣候和焦灼的能源問題為電力系統及其自動化的“綠色重構”提供了歷史性的機遇。怎樣實現電力系統及其自動化對電力產業的“綠色重構呢”？電力系統及其自動化首先依據電力碳排放及強度作為評價內容評價各地電力低碳發展。但是僅以碳排放強度及碳排放總量不能客觀評價各地電力低碳工作，還需要根據各地的能源特征、電源機構、居民用電習慣等特點，對電力系統及其自動化的碳排放做結構分解，透徹分析各地電力碳排放的成因等因素，最后依據電力系統及其自動化的系統特點和自動化的程度對各地低碳發展線路做針對性部署。

3.2 關鍵詞“可再生”——造?！皬V普大眾”

電力系統及其自動化在其建設、生產運營中，投資、成本、產量等因素會因為內外環境的變化而變化，進而與我們對其所作出經濟評價的預測值有一定差異，對項目能產生的經濟效益產生影響。但是基于利用“可再生”能源基礎上的電力系統及自動化，無疑能造福到“廣普大眾”。這是因為可再生能源的能源密度低，資源分布廣，適宜小規模開發利用。比如，在資源、條件允許的情況下，電力用戶能安裝小型的光伏發電系統，在城市的空閑場地和建筑屋面，農村荒山荒坡，農民房前屋后都可利用光伏電站發電，按人均1千瓦光伏發電，全國超過10億千瓦，看上去數字有點大，但是每千瓦的光伏發電系統安裝個位數的太陽能電板就行，利用好這樣的可再生能源是電力系統及其自動化未來的額一個方向。

[1]王四明.電力系統及其自動化技術的應用探析[J].現代閱讀，2012(7)：18.

[2]許文杰.電力系統規劃與電力工程設計的研究[J].科技傳播，2012(1)：13.

[3]萬鑫.電力電子技術在電力系統中的應用及發展[J].電工研究，2012(2)：69-71.

[4]宋洪磊，吳俊勇，吳林峰.電力系統緊急情況下的動態分區和自主解列策略[J].電工技術學報，2012(27)：224-230.