淺談電力工程及其自動化技術的未來發展

龍文超

摘要：隨著計算機技術、通信技術、功率電子技術和控制技術的發展，電力自動化技術也隨之進入一個新的時期。本文主要對變電站自動化、電網調度自動化和配電網自動化水平這幾個方面作出分析。

關鍵詞：電力工程；自動化技術 發展

電力系統自動化是指應用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置、通過信號系統和數據傳輸系統對電力系統各元件、局部系統或全系統進行就地或遠方的自動監視、調節和控制，以保證電力系統安全經濟地運行和具有合格的電量質量。電力系統自動化已經成為電力系統最核心內容。

1、電力系統自動化的功能

1.1電力系統監視與控制

通過電力系統監視與控制為自動發電控制、經濟調度、安全分析等高層次功能提供實時數據。其中監視主要是對電力系統運行信息的采集、處理、顯示、告警和打印，以及對電力系統異常或事故的自動識別，向調度員反映電力系統實時運行狀態和電氣參數。而控制主要是指通過人機聯系設備執行對斷路器、隔離開關、靜電電容器組、變壓器分接頭等設備進行遠方操作的開環控制。

1.2電力系統安全分析

電力系統安全分析主要內容是利用實時數據對電力系統發生一條線路、或一臺發電機、變壓器跳閘的假想事故進行在線模擬計算，以便隨時發現每一種假想事故是否可以造成設備過負荷、以及頻率和電壓超出允許范圍等不安全情況，是一系列以單一設備故障為目標而進行的在線潮流計算。

1.3電力系統經濟調度

電力系統經濟調度是在滿足安全、電能質量和備用容量要求的前提下，基于系統有功功率平衡的約束條件和考慮網絡損失的影響，以最低的發電（運行）成本或燃料費用，達到機組間發電負荷經濟分配且保證對用戶可靠供電的一種調度方法。在調度過程中按照電力系統安全可靠運行的約束條件，在給定的電力系統運行方式中，在保證系統頻率質量的條件下，以全系統的運行成本最低為原則，將系統的有功負荷分配到各可控的發電機組。經濟調度一般只按靜態優化來考慮，不計算其動態過程。

2、電力工程及其自動化的未來發展

2.1變電站自動化的發展

變電站自動化是將變電站的二次設備利用計算機技術和現代通信技術，經過功能組合和優化設計，對變電站實施自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統。變電站自動化系統可以收集較為齊全的數據和信息，利用計算機的高速計算能力和判斷功能，方便監視和控制變電站內各種設備的運行和操作。目前，我國的變電站自動化技術已經很成熟，并廣泛地應用于高、中、低壓變電站中，這大大提高了變電站的運行效率及可靠性。但與國外先進的變電站自動化系統相比，仍存在許多需要改進的地方。如國外無論是分層分布式的變電站自動化系統還是常規的RTU方式，均能可靠地實現變電站的無人值班監控，這對國內進行新、老變電站自動化系統的建設和改造很有啟發。此外，變電站運行管理的方式對變電站自動化系統和后臺功能的設計有較大影響。目前國內由于運行管理等多種因素的影響，導致現有的變電站自動化系統過多地強調了后臺功能，系統龐大、結構復雜，給變電站的運行維護人員完成監控系統的日常維護和故障處理工作帶來了一定的困難。有關部門應針對變電站不同的運行管理方式，對監控系統的功能和配置進行規范和優化。

2.2 電網調度自動化的發展

電網調度自動化是現代電力系統自動化的主要組成部分和核心內容，它是信息技術、計算機技術及自動控制技術在電力系統中的應用。經過近20年的發展，電網調度自動化系統在電力系統的安全經濟運行中已經起著不可或缺的作用。電網調度自動化技術隨著信息技術、計算機技術及自動控制技術的發展而日新月異，系統升級換代很快，當前電網調度自動化系統的發展面臨著一些挑戰。網絡安全對于以實時運行為首要任務的電網調度自動化系統尤為重要，但隨著互聯網技術的發展和廣泛使用，網絡攻擊和病毒侵害不斷發生，對電網調度自動化系統的安全運行構成了威脅。一方面，從網絡安全的角度出發，需要將調度自動化系統隔離運行；另一方面，隨著自動化系統的規模日益擴大、應用復雜度的日益提高，各個控制中心之間以及各個自動化子系統之間的交互大大增強，需要進行信息的一體化整合與集成。因此，需要對調度自動化系統的安全集成技術進一步研究，使得系統的開放性、穩定性、可靠性、實用性，特別是安全性更強。

2.3 配電網自動化的發展

隨著城鄉電網建設和改造的順利進行，提高配電網自動化水平的呼聲越來越高。近10年來，在現代科學技術的推動下，配電自動化領域取得了突飛猛進的發展。隨著電網建設的發展，配電網的網格化程度越來越高，僅憑借人的經驗，難免顧此失彼。于是新一代的配電自動化系統，即智能配電系統應運而生。它在第二階段的配電自動化系統的基礎上增加了智能配電功能，以人工智能代替人的經驗，更科學地管理復雜配電網。引入人工智能的智能配電系統不僅能夠在故障時發揮作用，而且在配電網正常運行時，也能為供電企業提高經濟效益和社會效益。

2.3.1 智能配電系統在配電網發生故障時的作用 在一段饋線發生故障時，判斷故障區域、隔離故障區域，恢復受故障影響的健全區域供電，從而縮短停電時間、減小停電面積、提高供電可靠性。在配電網受到災害性影響時（如主變電站失壓、超高壓盡先失壓或10kV母線故障等并且在高壓側難以快速恢復時），利用人工智能生成負荷批量轉移策略，在不威脅供電安全的前提下，通過一系列的遙控操作將受影響的負荷轉移到非故障線路，避免大面積停電。

2.3.2 智能配電系統在配電網正常運行時的作用 實際運行中配電網中的負荷分布是不均衡的，有時甚至是極不均衡的，這嚴重降低了配電線路和設備的利用率，同時也導致線損較高。利用人工智能可以尋求一種優化運行方式，將負荷從重負載甚至是過負載轉移到輕負載饋線上，這種轉移有效地提高了饋線的負荷率，增強了配電網的供電能力。智能配電系統還可以實時遙控配電網開關進行網絡重構和電容器投切，在不顯著增加投資的前提下可以達到改善電網運行方式和降低網損的目的。

3、電力系統自動化技術的應用

3.1西門子SPECTRUM系統。該系統是由德國西門子公司基于32比特SUN點的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺，引入軟總線概念，服務器之間及內部各進程與實用程序問的信息交換實現標準化開發的。采用了分布式組件、面向對象等技術，廣泛應用于配電公司、城市電力公司和工業用戶。

3.2VALMET系統。該系統適用于多種硬件平臺，可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統包括實時數據、歷史數據和應用軟件三個服務器。

3.3SPIDER系統。該系統是由ABB公司開發的，采用分布式數據庫和模塊化結構，可根據用戶實際需求配置系統。它具有雙位的遙信處理功能，使狀態信號穩定性好，并有一套完整的維護工具。

4、結語

由于現代電力系統自動化程度的提高，使得用電質量得到了保證，因此為現代高精技術的發展提供了基礎，同時由于自動化程度的提高減少了維護費用，設備利用率提高，經濟調度的實施都大大的降低了運行成本，取得了可觀的經濟效益。

參考文獻：

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