关于电力系统及其自动化探析

尉云辉

摘 要：伴随着经济的高速发展，电力行业取得了长足的进步。经济建设和人民生活对电力的需求与日俱增，同时也对电网的安全稳定运行提出了更高的要求。由于影响电力系统运行的因素非常复杂，涵盖发变电、输配电等多个环节，且电力输送范围十分广泛，单纯依靠人工监测很难实现各个环节的实时监控。引入计算机网络技术和自动化技术，是实现电力系统自动监控的重要手段。通过实施自动监控，可以实现对整个电力系统运行状态的实时掌控，对实时发现故障并及时排除，保障整个电网平稳安全运行，具有十分积极的意义。

关键词：电力系统；自动化；控制

引言

电力系统承担着为经济发展和人民生活提供稳定可靠电能的重要职责。由于电网规模总量逐渐扩张，电网结构深邃复杂和电网建设运行环境严苛多变，电网故障发生的频率和严重程度也越来越高，严重者会直接导致整个电力系统不能正常运行。以往采用人工方式进行巡查，以保证电网安全。由于人工巡查受巡查人员个人业务水平、工作素质、精神状态、行为习惯等因素的影响，往往不能取得理想的结果。随着计算机和自动化技术的高度发展，建立自动化监控系统已经逐步成为现实。通过对系统进行实时监测，能够及时发现问题，发出报警，自动分析原因，并采取应急措施，从而将损失降到最低。下面分别对变电系统、配电系统及调度系统的自动化技术进行简单介绍，以供大家参考。

1 变电系统自动化

变压器是变电站的核心组件，在变压输电方面发挥着巨大作用，但随着用电量的逐步扩大，影响因素逐渐增多，变压器在运行过程中发生故障的概率日渐增大。最常见的故障是过电压。它严重干扰着电力系统的正常运行，必须采取相应措施加以限制。通过建立自动监测系统对变电站过电压情况进行实施监控，从而采取针对性的措施，是解决变电站过电压的好办法。该系统主要包括以下几个环节：

1.1 电压传感器

它的敏感度直接影响到监测系统的测量精确度，是整个系统的关键环节。在线监测系统中的电压传感器由高压分压器和光纤传感器组成。前者分为电容分压器、电阻分压器几种类型，具有结构简单，暂态响应和测量精度好的特点，专门用来获取电压信号。由于运行状态下的分压器长期保持并联状态，所以电网的等级较高时，要做好相关人员安全防护工作；后者具有频带宽，绝缘性和抗干扰能力强的特点，适用于雷电过电压的测量。光纤传感器分为有源光纤和无源光纤两种。有缘光纤需配置高压分压器，无源光纤受环境温度影响大，都具有很大的使用局限性。

1.2 信号传输

该环节采用光纤或同轴电缆为媒质进行监测系统的数据传输。同轴电缆造价低廉，安装简单，信号保真度高，但对安全防护有要求。光纤绝缘性好，安全可靠，传输速率快，抗电磁干扰能力强，但需配备专门的接收机和光发射，成本较同轴电缆高，而且安装不便。

1.3 数据采集

模拟信号的转换处理在这个环节完成。该环节由以下几个单元组成：一是多路转换单元，主要负责传感器的选择或监测，一般借助程控模拟开关完成选通信号；二是预处理单元，主要用来调整输入信号，为模数转换器提供必要条件，并提供一定的抗干扰功能；三是数据采集单元，采样保持负责模数转换周期内各输入量的存储工作，并进行筛选，将数值未发生变化的信号送入模数转换器。模数转换器ADC是数据采集环节的核心部分，主要指标是转换速度和精确度。

1.4 数据处理

它是整个监测系统的核心环节，一般采用两种方法来完成。一是在线监测，由相关软件提供硬件的驱动，实时完成过电压的采集监测工作；二是离线分析，通过计算机技术实现对电压信号采样的数据分析，从而完成对过电压的判断。

2 配网系统自动化

配网系统自动化以计算机技术和自动控制技术为基础，实现在线智能监控或离线监控，从而达到提高配电效率和供电质量的目的。实施配网系统自动化，能够有效减少人力消耗，缩短事故持续时间，为配网管理系统规划提供实时信息。该项技术具有工作效率高，维护成本低，经济效益高等特点。配网自动化系统主要由以下几部分组成：

（1）配电主站，多位于城市调度中心，负责与各子站进行通信。配电网具有系统复杂、内部设备繁多、监控对象规模大，分布广等特点，如果都连在主站上，系统难以正常运行。因此设立子系统，减少主站压力。（2）配电子站，多建于变电站内，负责和电力终端设备通信。（3）配电远方终端。该单元主要对配网辖区内的变压器、环网柜、开闭所以及柱上开关等进行实时监控，识别各种故障并加以控制等，通过这些功能和主站系统、子站系统相互配合，实现整个配网的监控和优化。（4）通信网络。负责将主站的控制命令发送给终端，并将终端的各项参数信息反馈给主站，实现主站和终端之间的通讯联系。鉴于系统复杂，工作环境恶劣，相关通信设备数量多且分布范围广等原因，在选择通信方式时，应对其安全性、实用性、可管理性及成本等多方面进行综合考虑，并结合当地实际，采取最优方案，保证配电系统自动化的正常工作。

现阶段有三种主要通信方式：（1）光纤，广泛应用于配电自动化系统，具有性能优、成本高的特点；（2）无线通信，在配网信息系统中比较常见，初期投资较少，但后期维护费用较高，目前部分地区正在研究将其应用到配电自动化中；（3）中压载波，正处于试验阶段，尚未投入正常使用。

3 调度系统自动化

倒闸操作和处理配网故障是配网调度的主要工作。由于受各种因素影响，调度系统故障发生概率较高。随着经济高速发展，实现调度系统自动化，保障配电网供电正常的要求日渐突显，由此导致了远动技术的诞生与发展。远动控制系统主要由调度主站端的计算机系统、执行端的自动化系统以及连接两系统的通信信道系统组成，藉由数据采集技术、信道编码技术以及通信传输技术来实现电力系统的远程监控和操作。调度系统自动化通过对数据的自动采集监控、自动发电控制、经济调度控制和能量管理等手段来实现信息收集、状态分析、层次协调的目的，进而为调度人员提供相应的决策参考。该系统还有专门的抗干扰功能，以满足调度系统安全稳定的需要。

从电力系统整体的角度出发，可以建立一个总的监控系统，经由对以上子系统的控制，来实现对整个电力系统的监控。

4 结束语

电力系统的安全正常运行，直接关系到国家经济安全和社会稳定。建立健全高效可靠的自动监控系统，实现电力系统的自动化，是保障电力安全的必要措施。随着计算机技术和自动化技术的进一步发展，电力系统自动化必将迎来一轮新的研究热潮。

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