關于電力系統自動化技術的探索

陳琳

（江蘇省電力公司江陰市供電公司，江蘇 江陰214400）

電力系統自動化簡單說來，就是根據電力系統本身特有的規律，應用自動控制原理，采用自動控制裝置來自動地實現電力生產的安全可靠運行。換句話說有了自動化，就可以保證電力系統安全可靠運行，有了自動化，就可以大大減輕人的勞動強度，提高生產效率。

1 電力系統自動化分類

1.1 電力系統自動監視和控制系統

系統主要是為電網調度服務的。我們知道，電力系統是由許許多多發電廠、變電所、輸電線以及用戶所組成的，這些發電廠、變電所的實際運行狀況、線路的有功無功潮流，以及母線電壓等信息，一般是通過裝設在各廠站的遠動裝置送至調度所。調度所有大有小，我國一般分為五級調度，即國家調度、大區調度、省級調度、地區調度和縣級調度，各級調度的職能和管轄范圍是不同的，這些遠動信息送至調度后，由調度中心的運行人員和計算機系統，對當前系統運行狀態進行分析計算，最后再將計算結果及決策命令通過遠動的下行通道送至各個廠所，從而實現電力系統的安全經濟運行。因此，電力系統調度的主要任務可以概括為，控制整個電力系統的運行方式，使整個電力系統在正常狀態下能滿足安全優質和經濟地向用戶供電的要求，在事故狀態下能迅速消除故障的影響和恢復正常供電。

1.2 電廠動力機械自動控制系統

系統主要是為電廠的動力機械自動控制服務的。動力機械隨電廠的類型不同而不同，如火電廠需要控制的是鍋爐汽機等熱力設備。大容量火力發電機組自動控制系統主要有計算機監視和數據系統，機爐協調主控系統，鍋爐自動控制系統，汽機自動控制系統，發電機電氣控制系統以及輔助設備自動控制系統等。水電廠則需要控制的是水輪機、調速器以及水輪發電機勵磁自動控制系統等。

1.3 變電站自動控制系統

變電站的自動控制系統是在原來常規變電二次系統的基礎上發展起來的，隨著微機監控技術在電力系統和電廠自動化系統中的不斷發展，微機監控監測技術也開始引入變電站，目前已實現了變電站的遠方監視控制，遠動和繼電保護已實現了微機化，各地正大力開展無人值班變電站設計改造工作。無人值班變電站將會使變電站綜合自動化程度推向一個更高的階段，其功能包括變電站的遠動、繼電保護、遠方開關操作、測量及故障、事故順序記錄和運行參數自動打印等功能。

1.4 電力系統自動裝置系統

系統主要是為電力系統安全可靠經濟運行服務的，它主要是指發電機組的自動控制裝置如發電機組的自動并列裝置，自動勵磁裝置，自動解列裝置，發電廠變電所主接線操作和運行的自動控制裝置，以及電力系統的安全自動控制裝置如低頻減載裝置，自動重合閘裝置，繼電保護裝置等，這些裝置都是直接為電力系統的安全可靠、經濟運行服務的。

2 綜合自動化系統

電力系統結構圖紙設計完成之后，電力自動化得到了開放式的管理與lED并網，可實際相關的靈活系統的運行，已不能滿足高類別的變電站的運行需求了。

2.1 變電站電網自動化系統結構功能

電力自動化系統結構的功能：

(1)微機保護。含母線保護、多次重合閘、電容器保護、變壓器的保護、備用電源能的自投。

(2)電力數據采集與采集的狀態。

①電力模擬量的采集：每個系統進出線的電力回路功率與電力的電流值、各階段母線電壓；配電網相位及電力頻率等電力的電量的參數以及變壓器的壓力，溫度等非電參數。

②狀態的采集：有變壓器分、接地刀閘狀態、開關的狀態、斷路器狀態等，信號多數使用光電隔離方式開關量中斷進行輸入。

(3)關于時間上的記載和障礙點的記錄。包括保護行動序列記錄，及開關跳閘的記錄，可存放100個時間記錄。

(4)規劃整定保定值。對保護裝置，可以是設置多方面的定值，顯示需要進行切換。

(5)操作與控制。可以對變壓器進行分別接頭調節控制，對進行控制隔離開關合與分，還可對斷路器調換。

(6)電容器自動調控、電壓的自動調控以及備用電源的自動投入，電容器可以自動的切換通過電壓和功率因子的自控變壓器。如果主電源失效，可以自動投入備用的電源。

(7)和遠程調控中心互相通信。可以將采集的狀態量實時送往遠程調控中心，方便裝置的遠程調控，接受遠程調控中心所發來的一些指令。

(8)數據統計以及記錄。整點數據日報表、每日峰值以及谷值、輸電線的功率、電壓等數據被系統所采集，主要是一些脈沖量、狀態量以及數字量等，對這些進行一些處理，并送往監控系統的調控中心，對這些數據進行操作控制以及進行修改和對記錄的歸檔等操作。

(9)人機通信功能。無論變電站有無人值班，都可以對系統進行實時的監控，有人時可以在當地的后臺機上進行操作，無人時可以在遠方的調控中心進行遠程的調控，通信界面主要是屏幕以及鍵盤和鼠標等。

2.2 變電站自動化常見的通信方式

變電站的自動化系統通常采用的接口有以太網數據以及串行數據的接口等。

3 電力系統自動化技術發展方向

現代社會對電能供應的"安全、可靠、經濟、優質"等各項指標的要求越來越高、相應地，電力系統也不斷地向自動化提出更高的要求。電力系統自動化技術不斷地由低到高、由局部到整體發展。當今電力系統的自動控制技術正趨向于:

(1)在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展。

(2)在認計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題。

(3)在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。

(4)在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。

(5)在研究人員的構成上日益需要多"兵種"的聯合作戰。

整個電力系統自動化的發展則趨向于:

(1)由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制)。

(2)由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統)。

(3)由單個元件向部分9域及全系統發展，例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展。

(4)由單一功能向多功能、一體化發展.例如變電站綜合自動化的發展。

(5)裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變。

(6)追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制。

(7)由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展。

結語

近幾十年以來，隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發展，現代電力系統已成為一個計算機、控制、通信和電力裝備及電力電子的統一體。其內涵不斷深入.外延不斷擴展。電力系統自動化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環控制的對象越來越豐富。因此我們的從業者們要下大力氣研究，不斷的深入，全面的掌握，從而使電力系統自動化技術可以為我們所用。

[1]付周興.電力系統自動化[M].中國電力出版社 ，2006.

[2]汪晉寬 .高等院校自動化新編系列教材自動化概論 [M].北京郵電大學出版社 ，2006.

[3]劉家軍.微機遠動技術[M].中國水利水電出版社 ，2001.