電力系統(tǒng)自動化技術中計算機遠動控制技術的應用

嚴田銀

（南京南瑞繼保工程技術有限公司，江蘇 南京 211102）

1 電力系統(tǒng)自動化的內涵

1.1 電能質量監(jiān)測與控制

電能質量監(jiān)測與控制系統(tǒng)主要包括三個部分。第一，數據采集與處理系統(tǒng)，該部分主要負責采集和處理電網數據。第二，控制系統(tǒng)，該部分負責對電能質量進行監(jiān)測和控制，如電壓偏差控制、諧波控制等。第三，實時數據庫，該部分負責對電能質量進行管理。在實際運行中，電力系統(tǒng)自動化技術主要是通過電力系統(tǒng)監(jiān)控單元將采集到的數據傳輸到監(jiān)控中心的數據庫中。當電網發(fā)生故障時，監(jiān)控中心的管理人員通過計算機系統(tǒng)能夠及時了解電網運行狀態(tài)，并采取相應的措施。此外，通過電力系統(tǒng)自動化技術還能夠實現對電壓偏差、頻率偏差和三相不平衡等電能質量問題進行實時監(jiān)測和控制，提高電能質量控制效果[1]。電能質量監(jiān)測與控制系統(tǒng)不僅可以提高電力系統(tǒng)運行效率、降低發(fā)電成本、提高供電質量，而且還可以降低電網損耗。因此，在實際運行中應當積極應用電力系統(tǒng)自動化技術進行電能質量監(jiān)測與控制。

1.2 繼電保護與自動裝置

繼電保護與自動裝置是電力系統(tǒng)自動化的重要組成部分，是確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的關鍵數量。在電力系統(tǒng)運行過程中，一旦出現線路故障或者設備故障，就會導致輸電線路中斷，從而對整個電網系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行造成影響，嚴重時還會導致大面積停電現象發(fā)生，因此繼電保護與自動裝置的應用顯得尤為重要。電力系統(tǒng)中的繼電保護與自動裝置主要包括主保護和后備保護兩個方面，其中主保護主要是指斷路器、母線、變壓器等設備發(fā)生故障時所采取的一系列保護措施；后備保護則是指當線路或者設備發(fā)生故障時所采取的一系列措施，一般采用距離、零序、負序等方式。從目前電力系統(tǒng)自動化發(fā)展情況來看，繼電保護與自動裝置在電力系統(tǒng)中的應用已經較為廣泛[1]，包括對輸電線路、變壓器等設備進行保護和控制，當設備發(fā)生故障時能夠及時采取措施進行處理，確保供電可靠性。但是在實際應用過程中還存在一些問題，例如，繼電保護與自動裝置對數據的要求比較高，需要對其進行有效處理；此外還需要加強繼電保護與自動裝置的日常維護和管理工作。

2 遠動控制技術在電力系統(tǒng)中的應用

電力系統(tǒng)的自動化主要包括電力調度自動化和配電自動化。其中，電力調度自動化是指將傳統(tǒng)的人工操作逐步轉化為計算機遠程操作，可以通過計算機技術實現對電力系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和管理。而配電自動化是指將配電裝置進行自動化改造，通過計算機技術對電能進行合理分配和調度，實現對電能的遠程監(jiān)測和控制[2]。在電力系統(tǒng)中，遠程控制技術的應用主要體現在兩個方面：一是通過遠程控制技術，可以實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行情況，對故障進行及時處理，并采取必要的措施避免故障發(fā)生；二是在出現事故時可以迅速采取有效措施解決問題，保障電網運行安全。例如，某地區(qū)發(fā)生了嚴重的自然災害，導致電網大面積停電。在這種情況下，可以通過遠程控制技術來解決問題。經過調查發(fā)現，該地區(qū)電網中存在多個變電站，通過遠程控制技術可以迅速掌握其運行情況。在利用遠程控制技術進行監(jiān)測時，可以通過對電網運行狀態(tài)的分析，快速確定斷電發(fā)生的位置和原因，為快速恢復供電提供依據。

3 計算機遠動控制技術的優(yōu)勢

計算機遠動控制技術是將計算機技術、通信技術以及控制技術等結合起來構建一種自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高效性、穩(wěn)定性、可靠性的特點。通過在電力系統(tǒng)自動化中應用計算機遠動控制技術，可以實現對電力系統(tǒng)的遠程控制和遠程監(jiān)控，顯著提高電力系統(tǒng)的運行效率和自動化水平。例如，在對電網進行監(jiān)控時，通過對電網的參數進行采集，并將其傳輸到調度中心，對這些數據進行處理后，利用遠動控制技術對電網進行實時監(jiān)控和管理[3]。采用計算機遠動控制技術可將電力系統(tǒng)的運行情況直觀地顯示出來，便于調度中心及時發(fā)現問題和處理問題，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。此外，通過在電力系統(tǒng)中應用計算機遠動控制技術，可以實現對電網運行數據的統(tǒng)計和分析，通過分析數據了解電網運行中存在的問題并及時解決。同時，計算機遠動控制技術可以為調度中心提供數據支持，調度中心根據對遠動控制技術提供的數據進行分析和處理后再將結果反饋給電力系統(tǒng)的各個部分，為電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行提供重要支持。

3.1 智能化

（1）人工智能。它是計算機遠動控制技術的一個重要組成部分，它是以專家系統(tǒng)為基礎發(fā)展起來的一種技術，具有智能化、自主性、自學習能力等特點。人工智能的目的是讓計算機系統(tǒng)具有智能，在計算機系統(tǒng)運行時，根據其運行狀態(tài)選擇最優(yōu)方案，通過對系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測和判斷，對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改善。未來人工智能技術將朝著智能化方向發(fā)展，將智能技術引入計算機遠動控制中，使計算機遠動控制技術更加智能化。

（2）自適應控制。它是計算機遠動控制技術與人工智能相結合所產生的一種技術。這種技術可以根據實際情況選擇合適的控制方案，在達到目的的同時又不影響系統(tǒng)性能。

（3）自學習能力。這種信息處理系統(tǒng)可以通過不斷地學習和積累經驗來提高自身的處理能力。例如，在電力系統(tǒng)運行過程中，當發(fā)現問題時可以通過智能控制技術對問題進行分析和解決，提高電力系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性。

3.2 數字化

數字化是計算機遠動控制技術發(fā)展的趨勢，這一趨勢的出現是由計算機遠動控制技術和電力系統(tǒng)的特點決定的。在電力系統(tǒng)中，通過電力系統(tǒng)自動化技術對電網進行實時監(jiān)控和管理，因此需要對電網的數據進行實時采集。同時，電力系統(tǒng)自動化技術還需要通過遠動控制技術對電網運行數據進行處理，并將其傳輸到調度中心，這就需要使用利用計算機遠動控制技術來實現對電網數據的實時采集和傳輸。電力系統(tǒng)的運行環(huán)境非常復雜，這就需要計算機遠動控制技術能夠及時采集電網運行數據[4]。計算機遠動控制技術通過對電力系統(tǒng)數據進行處理，然后再將這些數據傳輸到調度中心，這就需要利用計算機遠動控制技術對這些數據進行分析和處理，并將處理結果反饋給調度中心。

3.3 網絡化

在傳統(tǒng)的遠動控制中，采用的是集中控制的方式，通過將各種不同的遠動設備連接起來形成一個控制網絡。這種方式雖然能夠實現對電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和管理，但在實際應用中存在許多弊端。首先，由于電力系統(tǒng)自身的特點，導致網絡系統(tǒng)存在信號傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、傳輸距離短等問題。其次，由于采用集中控制的方式將各個設備連接起來形成一個復雜的控制網絡，設備之間相互獨立，一旦出現問題容易導致整個網絡癱瘓。因此，在未來的遠動控制中，應該充分利用互聯網技術進行遠程控制和監(jiān)控，充分發(fā)揮網絡優(yōu)勢，實現對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和管理。此外，隨著計算機技術和互聯網技術的不斷發(fā)展和完善，未來還將出現多種遠程控制方式。

4 通信功能實現

在遠動系統(tǒng)中，數據傳輸功能是計算機遠動控制系統(tǒng)的重要功能。通常情況下，數據傳輸功能包括兩個方面：一是與主站之間的通信；二是與后臺計算機之間的通信。主站與后臺計算機之間采用以太網作為通信介質，兩者通過網絡連接在一起。當主站計算機系統(tǒng)和后臺計算機系統(tǒng)通過以太網連接在一起后，就能夠實現通信功能。當遠動系統(tǒng)需要采集現場信息時，通過以太網將采集信息發(fā)送給主站計算機；當主站計算機需要接收現場數據時，可以通過以太網將采集信息發(fā)送給主站計算機。在具體應用過程中，應根據實際情況選擇合適的數據傳輸方式。在電力系統(tǒng)自動化中，數據傳輸方式一般包括兩種類型：一種是點對點的通信方式；另一種是點對多點的通信方式。點對點的通信方式主要應用于遠動系統(tǒng)的現場采集裝置，通過數據接口和遠動設備連接在一起；點對多點的通信方式主要應用于遠程監(jiān)控、遙測、遙控以及調度自動化等遠動系統(tǒng)中[5]。

4.1 點對多點通信方式

點對多點通信方式主要是指遠動系統(tǒng)采用多個計算機系統(tǒng)同時與主站進行通信，主站負責控制和采集各個現場設備的運行數據。

主站計算機與各現場設備的通信。在電力系統(tǒng)中，通過現場采集裝置采集的數據信息將通過以太網發(fā)送到主站計算機，然后主站計算機通過以太網將采集信息發(fā)送到后臺計算機。對于現場采集裝置而言，其能夠將采集到的現場信息通過以太網發(fā)送給主站計算機。此外，如果遠動系統(tǒng)需要對現場設備進行遠程監(jiān)控，則可以通過以太網將采集信息發(fā)送給主站計算機，從而實現遠程監(jiān)控[6]。

在遠動系統(tǒng)中，后臺計算機通常安裝于電力系統(tǒng)調度中心內，以確保調度中心能夠及時掌控電力系統(tǒng)運行狀態(tài)；當電力系統(tǒng)出現故障時，可以及時對故障進行處理；當電力系統(tǒng)需要進行維護時，可以通過以太網將維護信息發(fā)送給后臺計算機。

4.2 數據傳輸的基本原則

（1）可靠性。它是指通信過程中不發(fā)生通信故障，或將故障造成的影響降至最小程度。由于遠動控制系統(tǒng)的信息是由各種不同類型的傳感器和執(zhí)行機構采集而來的，當存在故障時，傳感器和執(zhí)行機構將無法正常工作，從而對整個電力系統(tǒng)造成嚴重影響。因此，保證數據傳輸的可靠性是實現遠動控制的重要前提。在電力系統(tǒng)自動化中，數據傳輸的可靠性一般包括兩方面：一是現場采集裝置不發(fā)生故障；二是后臺計算機不發(fā)生故障。只有當兩個方面均不發(fā)生故障時，才能保證遠動系統(tǒng)正常運行。

（2）實時性。它是指遠動系統(tǒng)能夠根據現場采集裝置采集到的信息快速判斷事故發(fā)生的時間和地點，并及時通知相關人員進行處理。在電力系統(tǒng)自動化中，實時性主要包括兩方面：一是當現場采集裝置采集到信息后，能夠將采集到的信息及時傳送給后臺計算機；二是當后臺計算機接收到現場采集裝置傳送來的信息后，能夠及時對現場信息進行處理。

（3）安全性。它是指遠動系統(tǒng)不發(fā)生數據泄露或者丟失的情況。在電力系統(tǒng)自動化中，數據傳輸涉及大量信息，一旦出現數據泄露或丟失情況，將會給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響。因此，在數據傳輸過程中，必須采取有效措施確保信息的安全性。一方面，確保遠動系統(tǒng)能夠順利運行；另一方面，在傳輸過程中不出現數據丟失或泄露情況。

（4）靈活性。它是指遠動系統(tǒng)在采集現場信息時，能夠根據現場的實際情況進行調整或處置。

5 結束語

電力系統(tǒng)自動化技術具有高效性、穩(wěn)定性、可靠性的特點，與計算機遠動控制技術結合后，能提升電力系統(tǒng)自動化水平，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行起著重要作用。隨著計算機技術的發(fā)展和進步，計算機遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用越來越廣泛，并將會發(fā)揮更大的作用。■