计算机信息技术在电力系统中的应用和展望

吴强

摘 要：随着电力技术的不断发展，各种电气设备不断得到应用，使得电网的结构和组成越来越复杂。信息化技术可以有效的克服电网数据急剧增加所带来的各种问题，信息技术与电力系统的融合将成为未来电网发展的主要趋势。文章深入的研究了电网信息技术发展的现状，总结了目前电力系统中计算机信息技术的应用，展望了信息技术未来在电力系统中的发展趋势，对推进我国电力系统与计算机信息技术融合具有重要的作用。

关键词：信息技术；电力系统；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0104-02

随着世界性的能源枯竭不断加剧，智能电网作为一种清洁、高效、绿色的电网不断发展，给电网技术带来了革新性的变化。我国从2009年起，提出建设智能电网的战略规划，电网的规模不断扩大、对智能化和自动化程度要求日益提高。一方面，传统的控制方法具有单一性的缺陷，无法满足电力系统信息化的要求。另一方面，随着计算机、网络技术的不断普及，为新的控制策略的普及奠定了基础。

1 计算机信息技术与电力系统的融合

目前，数字式的产品已经应用到电力系统的各个环节，包括继电保护、稳定控制、仪器仪表、调度监控等。电力系统的信息化结构已经基本形成。各种管理系统，如配电网自动化、变电自动化、电力管理信息化、电网调度自动化，都是以信息处理为核心，使信息技术融入到电力系统的控制、管理、运行中。然而，从信息处理的水平来看，我国电力系统的信息化水平仍然处于较低的层次，许多控制和管理策略仍然沿袭着传统模拟控制的方法，单纯的将模拟技术转换为数字技术，并未充分发挥新技术的优势。

信息技术与电力系统的融合必须满足两个基本的条件，首先，信息采集和处理的实时性，所谓信息采集指的是指通过传感器进行电力系统运行状态和参数的采集，其主要作用是用于信息分析和信息处理。目前，我国电力系统信息采集模式普遍采用点对点的模式，即从信息源采集到的信息后直接将信息传输到控制中心。改变以往单一的、封闭的信息采集模式，采用分布式信息采集模式是電力系统信息化改革的一项重要内容。其次，信息处理的实时性，为了满足电力系统的快速响应机制，信息融合在处理模式和处理手段上都需要具有很好的及时性。通过大量设备的研究，不同设备对信息处理的及时性具有不同的要求，如继电保护要求的实时性要明显高于后备保护。必须进行分类研究，采用不同的算法和控制策略实现电力系统信息化处理。

2 计算机信息技术在电力系统中的应用

智能电网的发展使电力系统的信息量急剧的增加，传统的控制策略已经无法满足现代电网技术的要求。采用计算机信息处理技术，提高电力系统的信息化管理水平，对克服电网智能化发展的瓶颈具有重要的作用。计算机信息技术在电力系统中的应用主要包括以下几个方面。

2.1 信息通信技术在电力系统中的应用

通信技术为电力系统提供了一个高速的信息通道，建立一个双向的数据传输网络系统。这个通道具有双向、实时、高速的特点，是智能电网实现的基础。所有的采集数据、控制信号、指挥信息等都是通过这个信道来传输的。电网连接到每一个用电户，而信息系统附加在电网上，也连接到每一个电力用户，提供实时的、动态的数据收集和通信。电力系统通信线路的建立，能够为电力系统的自我监测和校正提供网络支持，应用信息技术，将智能电网具有自愈功能。通信技术的应用还可以实现电网各种扰动的监测，根据实际情况进行功率补偿，智能分配电能，避免电力事故的发生。信息通信技术的两个关键包括两个方面：第一，建立开放式的通信系统，在这个系统中，所有的设备能够方便的“即插即用”；第二，制定统一的技术标准，推进产业标准化发展，方便各种设备的开发和维护升级。

2.2 信息测量技术在电力系统中的应用

智能电网的信息采集系统将电压、电流等数据采集起来，转换为数字信号进行传输。作为智能电网发展的标志之一，数字化变电站中，各个电气量的采集均依赖于智能化的信息测量技术，大量光CT与光PT的应用，提升了变电站内数据采集的效率，降低了工作量。大量的智能型传感器和电子测量设备应用于电网，网络的控制中心可以根据采集的数据对电网的运行状态进行实时的监测和控制。这些监测的量包括用户电能表的数据、电网能源运输的阻塞情况、各区域的用电状况、用户电费的预估等。传统电磁的监测设备将会加入双向通信功能，基于嵌入式微处理器的智能系统除了具有计算电费的功能外，还将具有信息的采集和传输功能。

2.3 信息处理和控制技术在电力系统中的应用

电能在电网中的传输主要依赖于控制技术实现网络的调整和控制，其主要的功能是完成输电和配电，防止电能中断和对电能质量进行监控。依靠所建立的信息处理和控制系统，可以实现电力系统的关键数据的监测和运行状态的控制，通过及时适当的控制信号，调整电网的运行状况，并采用转接决策系统进行故障的快速诊断和决策的快速制定。在这个系统中，电网在正常的参数范围内进行，当某些参数超出了正常范围，专家决策系统会做出判断并向设备发送控制信号，进行自动调整。专家系统控制信号的制定是根据大量工作实践总结出了经验规律，以数据的形式存储在一个数据库中。所产生的控制信号通过电力系统的信息网传输到有关设备，完成电网的控制。

2.4 系统支持技术在智能电网中的应用

信息系统的支持技术是用工作人员能够看明白的语言将电力系统的一些数据表示出来，用于工作人员进行工作记录和总结。这些信息的转换依赖于虚拟现实技术或动画技术、动态着色技术，是信息技术应用的一个重要方面。系统支持技术具有操作简单、可视性强、运行效率高的特点，实现了无缝和实时对接，从而有效的提高了整个电力系统的监管水平，可以大幅度提高电力系统运行人员的决策效率，将决策时间从小时提升到秒级，提升了对电力系统的分析和决策能力，为电力系统运行、检修、维护、营销等重要工作环节提供了强有力的技术支撑。

3 电力系统信息技术的发展趋势

计算机信息技术与电力系统的融合越来越紧密，其应用前景十分的广泛。下面将简要的介绍几种电力信息化技术，希望可以起到抛砖引玉的作用。

3.1 智能化控制设备

信息化数据采集手段和数据传输交换手段不但可以极大的扩展控制设备的功能，而且可以满足智能电网的要求，使电力系统的控制设备发展为真正的智能化电子设备。例如，继电保护装置以被保护的设备为信息监测对象，一旦发现采集的数据超过了保护的范围，就判断发生了故障或异常情况，系统就会及时做出响应。继电保护系统在未出现故障或异常的情况下，其工作量很少，只有监控电压和电流。如果不采用信息化手段，则难免会造成资源的巨大浪费。信息技术与数字信号处理技术的融合很大程度上改变了这一现状，共享信息模式使智能设备信息处理量得到大大的提升。

3.2 智能化变电站控制系统

下一代的自动控制系统将以数字式传感器、网络通讯技术和过程总线技术实现分布式的智能化控制。变电站控制系统自动化是目前电力系统信息化应用的重要内容。大量的辅助信息采集点通过传感器实现信号的数字化，来自各层设备的数据和信息实现了信息的高度共享，改变了以往各个控制单元相互孤立，各单元之间信息交换较少的状况。通过信息化改进，变电控制系统实现了信息源的架构，满足了多传感器信息采集的基本要求。在此基础之上，以信息挖掘和信息交叉为基础的，智能化的变电控制系统得到发展，使电力系统具有状态监测、事故预防和事故处理功能。

3.3 智能化的广域调度与控制

随着电力市场化体制的建立和全国电网互连的发展，新型调度技术要能够提升对大电网的驾驭能力，这就从客观上要求电网建立广域调度和控制体系。在我国电力自動化和通讯网络的基础上，以数据库技术、通讯技术、网络技术为依托，通过模式识别系统、动态在线分析系统、继电保护和事故自学习等智能控制技术，实现智能化广域调度体系的建立。智能化的广域调度和控制结合了计算机信息技术、电力二次技术，才能支持广域的覆盖范围、较多的接入用户和复杂的电网调度业务，在智能调度的发展背景下，通过计算机信息技术实现业务分流，并有效避免信息堵塞，实现对流量的精细化控制，达到调度和控制和智能化。

4 结 语

计算机信息技术具有数据处理和数据分析的能力，非常适合用于电力系统的监测和控制。随着智能电网的发展，电网信息化发展的要求日益紧迫，以输电和配电系统为控制对象，以科学、可靠、高效、智能、灵活为宗旨，以电力系统信息化和自动化为目标，建立电力信息化系统有力于促进智能电网的稳步增长。本文通过深入分析计算机信息技术在电力系统中的应用，提出了未来电力系统的信息化发展趋势，对促进我国智能电网的发展，提高电网信息化水平具有重要的作用。

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