计算机在电力系统实时控制中的应用

□熊方扬 陈 凯

电力系统的计算机控制系统是由数据模型、控制算法、传感器、控制元件、计算机系统和电力系统等组合而成。电力系统实时控制是指计算机对外来的信号能够快速处理，并在规定的时间内迅速地作出响应或控制。现代化的电力系统自动监视和控制系统是以计算机为中心的在线实时控制系统。

电力系统的自动监视和控制系统由三部分组成：以计算机系统为核心的中央控制（调度）中心、被控对象的控制系统和远程通讯系统。远程通讯系统将被控对象（如发电厂、变电所等）运行状态的各种信息传递给计算机系统，计算机对电力系统运行的实时信息进行综合分析，作出调度决策，形成控制信息，通过远程通讯系统发送到被控对象。

为了确保电力系统实时控制系统的安全、可靠，通常由两台以上的计算机与相应的外围设备构成,一般采用体积小、价格低、可靠性高的多台微型机。计算机系统配置方案大致有以下三种：

双机系统。通常用于中、小型电力系统。平时由一台计算机担负在线实时控制功能，另一台进行离线计算。当在线计算机出现故障时，可以手动切换（切换时间允许在十分钟内完成）。也可以由一台计算机担负主要的在线任务，另一台担负次要的任务，它们之间保持紧密的联系。当一台计算机发生故障时，所有的功能都转到另一台计算机上，可在10—15秒内完成切换。

主机—前置机系统。将一些简单的计算和监控 （如远程信息的收集与处理、负荷—频率控制、屏幕显示等）任务，用微型机来处理，作为系统前置机。较复杂的计算任务，可集中到高速、大容量的计算机，作为系统主机。为了保证系统可靠性，主机和前置机采用双机。

分层控制多机系统。该系统适用于大型电力系统。分层控制就是将监视和控制任务分组管理。在每个区调内装设微型计算机，由它收集本地区各厂、站的远程信息，经过整理加工后转发给装在中调所的主计算机。主计算机监视主网的运行情况，也控制一部分直调厂、站。主计算机的控制命令经过高速通道发送给每台微型机，再由它监控本地区的每一个发电厂、变电站、集控站。采用分层控制，可减轻主机负担。在紧急状态下，可将电力系统分成几个孤立系统单独运行，提高了可靠性。

实时控制系统应配备实时时钟、完善的多级优先权中断系统和中断服务程序，使系统在规定时间内，周期性、快速地响应被控对象所提供的信息（是随机信息，也称为外部事件）。若存在几个外部事件，实时控制可以根据它们的轻重缓急（或不同的优先级别）进行处理，主机响应优先级别较高的外部事件所提出的中断请求，立即转入该外部事件的中断服务程序。

电力实时控制系统的软件应能适应系统庞大、复杂和快速的要求。程序设计的工作量是很大的，应包括系统软件、数据库和应用程序的设计。系统软件（包括实时操作系统和过程控制语言）应结合电力系统实时控制的特点，进行多道程序分时操作，便于修改和增加功能块，能处理非标准外围设备的信息，硬件故障的自动诊断，多机系统之间信息的交换等。实时控制系统中，所有应用程序需要使用一组共用的数据（包括实时数据和固定数据）。通常，把这些数据存放在数据库内进行管理，便于修改、检索、交换和保护。

近年来，电力系统实时控制的应用程序发展较快，大致可分为两大类：面向安全的应用程序和面向经济的应用程序。前者主要有安全监视、安全分析和安全对策；后者主要有自动调频和经济调度。

电力系统远程通讯装置是直接为电力监控系统服务的，应满足精度高、速度快、设备可靠性高、抗干扰能力强、易维护等要求。数字式遥测装置能满足上述要求，现已逐渐取代模拟式遥测装置。我国生产的WYZ型远程装置，采用串行编码方式，一台发送器可传送32、64或128个遥测量，使每个通道能够传递的信息量大大增加。每2.5—3秒就可以收集一次全系统信息，如电力系统各母线电压、相角，各线路与变压器的有功、无功功率状况，各断路器与隔离开关的实时状态等。近年来出现的数字式远程装置与微处理机技术相结合，大大提高远程信息处理的可靠性和精度。