关于电力系统自动化技术的探索

陈琳

（江苏省电力公司江阴市供电公司，江苏 江阴214400）

电力系统自动化简单说来，就是根据电力系统本身特有的规律，应用自动控制原理，采用自动控制装置来自动地实现电力生产的安全可靠运行。换句话说有了自动化，就可以保证电力系统安全可靠运行，有了自动化，就可以大大减轻人的劳动强度，提高生产效率。

1 电力系统自动化分类

1.1 电力系统自动监视和控制系统

系统主要是为电网调度服务的。我们知道，电力系统是由许许多多发电厂、变电所、输电线以及用户所组成的，这些发电厂、变电所的实际运行状况、线路的有功无功潮流，以及母线电压等信息，一般是通过装设在各厂站的远动装置送至调度所。调度所有大有小，我国一般分为五级调度，即国家调度、大区调度、省级调度、地区调度和县级调度，各级调度的职能和管辖范围是不同的，这些远动信息送至调度后，由调度中心的运行人员和计算机系统，对当前系统运行状态进行分析计算，最后再将计算结果及决策命令通过远动的下行通道送至各个厂所，从而实现电力系统的安全经济运行。因此，电力系统调度的主要任务可以概括为，控制整个电力系统的运行方式，使整个电力系统在正常状态下能满足安全优质和经济地向用户供电的要求，在事故状态下能迅速消除故障的影响和恢复正常供电。

1.2 电厂动力机械自动控制系统

系统主要是为电厂的动力机械自动控制服务的。动力机械随电厂的类型不同而不同，如火电厂需要控制的是锅炉汽机等热力设备。大容量火力发电机组自动控制系统主要有计算机监视和数据系统，机炉协调主控系统，锅炉自动控制系统，汽机自动控制系统，发电机电气控制系统以及辅助设备自动控制系统等。水电厂则需要控制的是水轮机、调速器以及水轮发电机励磁自动控制系统等。

1.3 变电站自动控制系统

变电站的自动控制系统是在原来常规变电二次系统的基础上发展起来的，随着微机监控技术在电力系统和电厂自动化系统中的不断发展，微机监控监测技术也开始引入变电站，目前已实现了变电站的远方监视控制，远动和继电保护已实现了微机化，各地正大力开展无人值班变电站设计改造工作。无人值班变电站将会使变电站综合自动化程度推向一个更高的阶段，其功能包括变电站的远动、继电保护、远方开关操作、测量及故障、事故顺序记录和运行参数自动打印等功能。

1.4 电力系统自动装置系统

系统主要是为电力系统安全可靠经济运行服务的，它主要是指发电机组的自动控制装置如发电机组的自动并列装置，自动励磁装置，自动解列装置，发电厂变电所主接线操作和运行的自动控制装置，以及电力系统的安全自动控制装置如低频减载装置，自动重合闸装置，继电保护装置等，这些装置都是直接为电力系统的安全可靠、经济运行服务的。

2 综合自动化系统

电力系统结构图纸设计完成之后，电力自动化得到了开放式的管理与lED并网，可实际相关的灵活系统的运行，已不能满足高类别的变电站的运行需求了。

2.1 变电站电网自动化系统结构功能

电力自动化系统结构的功能：

(1)微机保护。含母线保护、多次重合闸、电容器保护、变压器的保护、备用电源能的自投。

(2)电力数据采集与采集的状态。

①电力模拟量的采集：每个系统进出线的电力回路功率与电力的电流值、各阶段母线电压；配电网相位及电力频率等电力的电量的参数以及变压器的压力，温度等非电参数。

②状态的采集：有变压器分、接地刀闸状态、开关的状态、断路器状态等，信号多数使用光电隔离方式开关量中断进行输入。

(3)关于时间上的记载和障碍点的记录。包括保护行动序列记录，及开关跳闸的记录，可存放100个时间记录。

(4)规划整定保定值。对保护装置，可以是设置多方面的定值，显示需要进行切换。

(5)操作与控制。可以对变压器进行分别接头调节控制，对进行控制隔离开关合与分，还可对断路器调换。

(6)电容器自动调控、电压的自动调控以及备用电源的自动投入，电容器可以自动的切换通过电压和功率因子的自控变压器。如果主电源失效，可以自动投入备用的电源。

(7)和远程调控中心互相通信。可以将采集的状态量实时送往远程调控中心，方便装置的远程调控，接受远程调控中心所发来的一些指令。

(8)数据统计以及记录。整点数据日报表、每日峰值以及谷值、输电线的功率、电压等数据被系统所采集，主要是一些脉冲量、状态量以及数字量等，对这些进行一些处理，并送往监控系统的调控中心，对这些数据进行操作控制以及进行修改和对记录的归档等操作。

(9)人机通信功能。无论变电站有无人值班，都可以对系统进行实时的监控，有人时可以在当地的后台机上进行操作，无人时可以在远方的调控中心进行远程的调控，通信界面主要是屏幕以及键盘和鼠标等。

2.2 变电站自动化常见的通信方式

变电站的自动化系统通常采用的接口有以太网数据以及串行数据的接口等。

3 电力系统自动化技术发展方向

现代社会对电能供应的"安全、可靠、经济、优质"等各项指标的要求越来越高、相应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展。当今电力系统的自动控制技术正趋向于:

(1)在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。

(2)在认计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。

(3)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。

(4)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。

(5)在研究人员的构成上日益需要多"兵种"的联合作战。

整个电力系统自动化的发展则趋向于:

(1)由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。

(2)由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。

(3)由单个元件向部分9域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。

(4)由单一功能向多功能、一体化发展.例如变电站综合自动化的发展。

(5)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。

(6)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。

(7)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展。

结语

近几十年以来，随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已成为一个计算机、控制、通信和电力装备及电力电子的统一体。其内涵不断深入.外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大，考虑的因素越来越多，直接可观可测的范围越来越广，能够闭环控制的对象越来越丰富。因此我们的从业者们要下大力气研究，不断的深入，全面的掌握，从而使电力系统自动化技术可以为我们所用。

[1]付周兴.电力系统自动化[M].中国电力出版社 ，2006.

[2]汪晋宽 .高等院校自动化新编系列教材自动化概论 [M].北京邮电大学出版社 ，2006.

[3]刘家军.微机远动技术[M].中国水利水电出版社 ，2001.