對電力自動化系統(tǒng)的控制分析

摘要：現(xiàn)代的電力自動化系統(tǒng)通過采取現(xiàn)代電子信息技術(shù)對電力系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控和管理，同時可以通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。文章分析了當(dāng)前電力自動化系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)情況，闡述了電力系統(tǒng)的信息技術(shù)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化系統(tǒng)；變壓器；變電站

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0079-02

隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平得到了大幅度的提高，電力系統(tǒng)的安全有序運(yùn)行已經(jīng)越來越被人們所關(guān)注。電力自動化系統(tǒng)是通過利用網(wǎng)絡(luò)通訊及自動化控制等手段，為用戶提供現(xiàn)代化的設(shè)備監(jiān)視管理和遠(yuǎn)程在線監(jiān)測服務(wù)，從而確保電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地為用戶提供電力服務(wù)，同時還能夠?yàn)橛脩籼峁┳顑?yōu)化的電力負(fù)荷管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。隨著電子信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動化，從而更好地促進(jìn)了我國電力系統(tǒng)的自動化進(jìn)程。

1 電力自動化系統(tǒng)的概述

自20世紀(jì)90年代末開始，我國的電力自動化系統(tǒng)就得到了飛速發(fā)展，無論是在產(chǎn)品種類、服務(wù)質(zhì)量還是生產(chǎn)規(guī)模上都得到了大幅度的提高，電力自動化系統(tǒng)已經(jīng)步入高速發(fā)展的時期。電力系統(tǒng)主要是由幾個重要環(huán)節(jié)所構(gòu)成的，它包括發(fā)電、輸電、配電和用電等。電力自動化系統(tǒng)包括控制和管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大的系統(tǒng)功能，具體包括實(shí)時一次設(shè)備的檢測和維護(hù)管理、優(yōu)化負(fù)荷管理及操作安全和可靠管理的系統(tǒng)仿真模擬功能等。電力自動化系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，其優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）具有安全而穩(wěn)定的系統(tǒng)平臺；（2）具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想和模塊化的系統(tǒng)功能；（3）具有高度可靠的冗余方式；（4）具有良好的開放性。

當(dāng)前變電站的自動化系統(tǒng)主要是將變電站的二次設(shè)備進(jìn)行功能和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)對變電站的監(jiān)控和協(xié)調(diào)等，具體可以劃分為以下三個系統(tǒng)：

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)

電力自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)字量輸入、模擬量輸入及控制輸出量等功能，它的主要任務(wù)是：（1）對變電站內(nèi)的所有線路和變壓器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)視，對斷路器及變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)整等；（2）實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)內(nèi)部的計算機(jī)間的有效通信；（3）實(shí)現(xiàn)變電站和電網(wǎng)之間的自動化系統(tǒng)間的通信。

1.2 斷路器的閉鎖系統(tǒng)

理論上變電站的自動化系統(tǒng)具有一個防誤的操作系統(tǒng)，它能夠全方位地防止錯誤的發(fā)生，同時通過閉鎖的功能，有效地實(shí)現(xiàn)了“五防”的目標(biāo)，從而有效地保證了整個電力網(wǎng)的安全及人生命財產(chǎn)安全。

1.3 保護(hù)系統(tǒng)

在電力自動化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)具有相對的獨(dú)立性，其具體包括輸入量、跳閘、測量、保護(hù)的啟動及邏輯功

能等。

2 電力自動化系統(tǒng)控制的可靠性

2.1 遠(yuǎn)程電力自動化系統(tǒng)

隨著科技的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)學(xué)科也得到了不斷的發(fā)展，變電站的自動化管理也成為了今后電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前變電站的自動化系統(tǒng)已經(jīng)集合了自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)。變電站采用了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它不僅滿足了操作的可靠性、可控性和自動化，還從根本上解決了傳統(tǒng)的人力、物力、財力的“浪費(fèi)”的現(xiàn)象。變電站無人值班實(shí)現(xiàn)了對站內(nèi)的所有的電氣化的設(shè)備的計算機(jī)監(jiān)控，提高了整個變電站運(yùn)行的安全性，同時達(dá)到了無人值班的要求，改善了工作環(huán)境，滿足了電網(wǎng)調(diào)度的自動化，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的自動化，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。例如變電站的遠(yuǎn)程的桌面系統(tǒng)對于無人值班的變電站十分合適，它能夠?qū)ψ冸娬镜脑O(shè)備運(yùn)行狀況、發(fā)熱情況以及操作情況都實(shí)施實(shí)時監(jiān)視。調(diào)度人員發(fā)出下行控制命令，站控操作運(yùn)行人員發(fā)出操作命令，通過交互式對話過程，從而實(shí)現(xiàn)整個操作過程的全部要求。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時候，就可以通過就地操作的后備控制方式，實(shí)現(xiàn)就地控制。

2.2 實(shí)現(xiàn)整個操作過程中軟件的多次返校

第一，變電站的自動化系統(tǒng)的操作員要想發(fā)送一個指令，就必須經(jīng)過一系列的操作步驟，包括選擇、校正、執(zhí)行等，要想執(zhí)行到下一個步驟必須在返校通過后送至該點(diǎn)。一旦在這個過程中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了錯誤或指令被中斷的情況，會有相應(yīng)的警告提示，并且在每次的操作流程結(jié)束后，自動化系統(tǒng)會自動將相應(yīng)的操作過程詳細(xì)地記錄并存盤。

第二，通過設(shè)置密碼以防止一些非法操作。為了防止操作者或他人對電力自動化系統(tǒng)實(shí)行了錯誤的操作或非法的操作，我們采取了設(shè)置操作員權(quán)限密碼。

第三，選取技術(shù)較為成熟的監(jiān)控系統(tǒng)。因?yàn)橐恍┘夹g(shù)成熟完善的監(jiān)控系統(tǒng)，無論是在硬件設(shè)備還是在軟件設(shè)備上都有較好的容錯能力，對運(yùn)行操作人員出現(xiàn)的一般性的錯誤都能夠進(jìn)行系統(tǒng)的自我恢復(fù)，而不會引起系統(tǒng)的任何功能的破壞或自動化系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀況。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中突發(fā)遇到一些意外故障，該系統(tǒng)都能夠進(jìn)行較好的系統(tǒng)功能的自我恢復(fù)。

第四，對變電站的自動化系統(tǒng)作雙機(jī)雙網(wǎng)配置。當(dāng)前變電站的監(jiān)控主站一般采取的是以太網(wǎng)相聯(lián)，同時又通過HUB實(shí)現(xiàn)對該以太網(wǎng)的管理。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了異常，系統(tǒng)就可以自動完成熱備機(jī)為主機(jī)的切換，從而不會影響整個系統(tǒng)的正常有序運(yùn)行。當(dāng)前的電力自動化系統(tǒng)所采用的監(jiān)控系統(tǒng)硬件的冗余配置，整個系統(tǒng)采取的是分層分布式的結(jié)構(gòu)，從而很好地保證了變電站的控制與操作的可靠性。

3 自動化系統(tǒng)的操作實(shí)現(xiàn)方式

自動化的系統(tǒng)是整個改造的基本網(wǎng)絡(luò)，因此自動化的總體設(shè)計，包括其配置、設(shè)備以及功能均要滿足改造后電網(wǎng)能安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行的需要。同時也要很好地考慮遠(yuǎn)程和自動化相結(jié)合的模式。為保證變電站控制與操作系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性，對變電站進(jìn)行防誤的操作設(shè)計也是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前大部分的變電站采用的都是分層分布式自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的操作閉鎖方式也與該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。實(shí)現(xiàn)變電站的操作閉鎖的實(shí)現(xiàn)方式有3種：

3.1 通過軟件實(shí)現(xiàn)

通過軟件編程將系統(tǒng)操作防誤閉鎖控制在主機(jī)內(nèi)，監(jiān)控主機(jī)就可以通過通信網(wǎng)獲得整個變電站的全部操作信息。通過實(shí)踐操作證明，這種通過軟件方式實(shí)現(xiàn)閉鎖功能是最簡單、可靠的方案之一。

3.2 通過硬件實(shí)現(xiàn)

很多電力自動化系統(tǒng)中的電量輸入、測量、信號、執(zhí)行命令等都是由硬件來實(shí)現(xiàn)的，變電站的自動化系統(tǒng)中的信號保護(hù)、數(shù)據(jù)處理、邏輯比較計算等功能都是通過硬件來實(shí)施的。當(dāng)前變電站所采用的通過硬件來實(shí)施閉鎖功能的主要是西門子公司的LSA-678變電站自動化系統(tǒng)，這個系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)操作閉鎖裝置的相對獨(dú)

立性。

3.3 將軟件和硬件相結(jié)合

將軟件和硬件相結(jié)合的雙級閉鎖功能，較前兩者具有可靠性高，安全性高，價格貴，模式接線復(fù)雜等特點(diǎn)

4 電力自動化系統(tǒng)自動化控制技術(shù)分析

當(dāng)前一些變電站采取的是分層分布式自動化系統(tǒng)，它能夠很好從軟硬件上實(shí)現(xiàn)變電站的控制與防誤操作，提高變電站相應(yīng)系統(tǒng)的的可靠性和可控性。綜合自動化變電站可以采用遠(yuǎn)方、當(dāng)?shù)亍⒕偷?級控制的方式，從而更好的實(shí)現(xiàn)變電站的控制與防誤操作。綜合自動化站有一套成熟可靠性高的計算機(jī)系統(tǒng)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)整個變電站功能，具體包括控制操作、運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集處理、操作記錄等。同時變電站的自動化系統(tǒng)對變電站的具體運(yùn)行操作程序、操作的安全性都進(jìn)行了科學(xué)有效的簡化了，從而使得對變電站的操控實(shí)現(xiàn)了安全、快速、可靠的控制與操作。

5 結(jié)語

電力自動化系統(tǒng)能夠安全有效的運(yùn)行已經(jīng)越來越成為人們關(guān)心的焦點(diǎn)問題，它在很大程度上影響著整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前我國很多地方開始實(shí)現(xiàn)了變電站的自動化系統(tǒng)，這標(biāo)志著我國的電網(wǎng)運(yùn)行管理方面開始步入到了自動化的新臺階上，實(shí)踐證明，變電站實(shí)現(xiàn)了自動化不僅提高了供電的可靠性、穩(wěn)定性與安全性，還取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文分析了當(dāng)前電力自動化系統(tǒng)運(yùn)行的一些相關(guān)情況，闡述了電力系統(tǒng)的信息技術(shù)的應(yīng)用情況，以期對我國電力自動化系統(tǒng)能夠安全有序的運(yùn)行。

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作者簡介：李海芬（1979—），女，北京人，北京國德建設(shè)有限公司工程師，研究方向：電氣自動化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）