電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概述

肖雅瓊 石書琪?（邵陽學(xué)院，湖南邵陽 422000）

引言：

20世紀(jì)50年代以前，電力系統(tǒng)容量在幾百萬千瓦左右，單機(jī)容量不超過10萬千瓦，電力系統(tǒng)自動(dòng)化多限于單項(xiàng)自動(dòng)裝置，且以安全保護(hù)和過程自動(dòng)調(diào)節(jié)為主。50～60年代，電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦，單機(jī)容量超過20萬千瓦，并形成區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和綜合自動(dòng)化方面提出了新的要求。廠內(nèi)自動(dòng)化方面開始采用機(jī)、爐、電單元式集中控制。系統(tǒng)開始裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和以離線計(jì)算為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)功率分配裝置，并廣泛采用遠(yuǎn)動(dòng)通信技術(shù)。70～80年代，以計(jì)算機(jī)為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)開始出現(xiàn)。20萬千瓦以上大型火力發(fā)電機(jī)組開始采用實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和閉環(huán)自動(dòng)起停全過程控制。水力發(fā)電站的水庫調(diào)度、大壩監(jiān)測(cè)和電廠綜合自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控開始得到推廣。各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和繼電保護(hù)裝置中廣泛采用微型計(jì)算機(jī)。

正文：

按照電能的生產(chǎn)和分配過程，電力系統(tǒng)自動(dòng)化包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、火力發(fā)電廠自動(dòng)化、水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置、供電系統(tǒng)自動(dòng)化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化等7個(gè)方面，并形成一個(gè)分層分級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)：區(qū)域調(diào)度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由省(市)調(diào)度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調(diào)度中心構(gòu)成最高層次。而在每個(gè)層次中，電廠、變電站、配電網(wǎng)絡(luò)等又構(gòu)成多級(jí)控制。以下分別介紹。

1. 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

現(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測(cè)、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無功控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、最優(yōu)機(jī)組開停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。

2. 供電系統(tǒng)自動(dòng)化

包括地區(qū)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控、變電站自動(dòng)化和負(fù)荷控制三個(gè)方面。地區(qū)調(diào)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通常由小型或微型計(jì)算機(jī)組成，功能與中心調(diào)度的監(jiān)控系統(tǒng)相仿，但稍簡(jiǎn)單。變電站自動(dòng)化發(fā)展方向是無人值班，其遠(yuǎn)動(dòng)裝置采用微型機(jī)可編程序的方式。供電系統(tǒng)的負(fù)荷控制常采用工頻或聲頻控制方式。

3. 水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化

需要實(shí)施自動(dòng)化的項(xiàng)目包括大壩監(jiān)護(hù)、水庫調(diào)度和電站運(yùn)行三個(gè)方面。①大壩計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集、計(jì)算分析、越限報(bào)警和提供維護(hù)方案等。②水庫水文信息的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括雨量和水文信息的自動(dòng)收集、水庫調(diào)度計(jì)劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。③廠內(nèi)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括全廠機(jī)電運(yùn)行設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)、發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制、優(yōu)化運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。

4. 電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

其功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實(shí)時(shí)信息傳輸。自動(dòng)傳輸系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)通道組成。遠(yuǎn)動(dòng)通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按功能分為遙測(cè)、遙信、遙控三類。把廠站的模擬量通過變換輸送到位于調(diào)度中心的接收端并加以顯示的過程稱為遙測(cè)。。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按組成方式可分為布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)裝置和存儲(chǔ)程序式邏輯裝置。。

5. 火力發(fā)電廠自動(dòng)化

火力發(fā)電廠的自動(dòng)化項(xiàng)目有許多，其中包括：①廠內(nèi)機(jī)、爐、電運(yùn)行設(shè)備的安全檢測(cè)，包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報(bào)警、故障檢出等。②計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)火至并網(wǎng)的全部自動(dòng)起動(dòng)過程。③有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和自動(dòng)增減。④母線電壓控制和無功功率的自動(dòng)增減。⑤穩(wěn)定監(jiān)視和控制。

電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置

6. 電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化

管理系統(tǒng)的自動(dòng)化通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。主要項(xiàng)目有電力工業(yè)計(jì)劃管理、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)管理、人事勞資管理、資料檢索以及設(shè)計(jì)和施工方面等。

7.反事故自動(dòng)裝置

反事故自動(dòng)裝置的功能是防止電力系統(tǒng)的事故危及系統(tǒng)和電氣設(shè)備的運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中裝設(shè)的反事故自動(dòng)裝置有兩種基本類型。一是繼電保護(hù)裝置：二是系統(tǒng)安全保護(hù)裝置。系統(tǒng)安全保護(hù)裝置按功能分為4種形式：一是屬于備用設(shè)備的自動(dòng)投入,如備用電源自動(dòng)投入，輸電線路的自動(dòng)重合閘等；二是屬于控制受電端功率缺額，如低周波自動(dòng)減負(fù)荷裝置、低電壓自動(dòng)減負(fù)荷裝置、機(jī)組低頻自起動(dòng)裝置等；三是屬于控制送電端功率過剩，如快速自動(dòng)切機(jī)裝置、快關(guān)汽門裝置、電氣制動(dòng)裝置等；四是屬于控制系統(tǒng)振蕩失步，如系統(tǒng)振蕩自動(dòng)解列裝置、自動(dòng)并列裝置等。

[1]周獻(xiàn)中，盛安冬.自動(dòng)化導(dǎo)論.科學(xué)出版社，2009

[2]戴先中，論自動(dòng)化專業(yè)本科生知識(shí).電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009,29（1）：1-5