对电力系统自动化控制技术的分析与探讨

张鹏飞

摘要：随着现代化社会的发展和进步，人们对电能需求的“可靠性、经济性、安全性”等指标的要求越来越高。从而，对电力系统自动化控制技术也提出更高的要求。本文阐述了电力系统自动控制的基本要求，并对电力系统自动化技术进行了探讨以供参考。

关键词：电力系统；自动化；构成；控制技术

电力系统自动化建设的主要目标是要实现电力在生产环节、供应环节的及时、稳定、安全、迅速、可持续，同时也是实现提高生产效率、降低运营成本，实现自动化、一体化、节约化、安全化管理的重要核心。自动化系统的建立包含着现代化生产技术、计算机科学技术、网络共享技术的综合应用，对于电力系统而言，自动化的生产包含着发电厂、变电站、送电分配系统、计算机监控系统、网络覆盖系统等众多环节的综合摔制与协调 ， 从而形成实时监控、指令及时传输、信息实时反馈的高实效性综合管理。

一、电力系统自动化发展趋势分析

随着电力电子技术的飞速发展，电力系统自动化技术也得到了广泛应用和发展，目前自动化技术的发展主要呈现出远程化、分布式和图形化的趋势和特点。

1.自动化技术的远程化

传统的 RTU 在设计上通常采用工业控制计算机做为系统的硬件平台，并通过扩展测控硬件接口电路 完成“四遥”功能，这种方法具有设计周期短、扩展性好，开发方便的优点，但是设计的 RTU 成本高，体积大，功耗大，结构不够灵活。目前随着微电子技术和网络技术的迅速发展，远动终端也在朝着小型化、智能化、网络化的方向发展。通过对这种新的系统架构方案的研究，不断的提高改善远动终端的整体性能，具有工程实际意义。

2.自动化技术的分布式

随着能源的日益枯竭，作为一种集约式发展的电力运行方式，分布式发电系统得到越来越多的关注。分布式发电系统是指功率为数千瓦至几十兆瓦、与环境兼容的独立电源系统，用以满足电力系统和用户的特殊要求，具有灵活的变负荷调峰性能，可为边远用户或商业区提供较高的供电可靠性，节省输变电投资，适合可再生能源利用等特点。计算机技术、电力电子技术和新材料技术的快速发展极大的推动了 DG 技术与常规电网的联系。

3.自动化技术的图形化

全国电力系统联网工程的实施，电力市场运营的启动，EMS 高级分析应用软件的完善等，都使得电力系统管理、调度和分析计算所需的信息不但数量巨大，传输路径交叉复杂，而且还要求信息刷新速度更快。以计算机和通信技术为代表的信息技术的迅猛发展，给电力系统带来了很多新的技术进步的机遇，但同时也带来了新的挑战。

二、电力系统自动控制技术的基本要求

（1）迅速而正确地收集、检测和处理电力系统各元件、局部系统或全系统的运行参数。

（2）根据电力系统的实际运行状态和系统各元件的技术、经济和安全要求，为运行人员提供调节和控制的决策，或者直接对各元件进行调节和控制。

（3）实现全系统各层次、各局部系统和各元件间的综合协调，寻求电力系统优质供电、经济性和安全性的多目标的最优运行方式。

（4）电力系统自动控制不仅能节省人力，减轻劳动强度，而且还能减少电力系统事故，延长设备寿命，全面改善和提高运行性能，特别是在发生事故情况下，能避免连锁性的事故发展和大面积停电。

三、电力系统自动化技术应用分析

1.主动的面向对象数据库技术

主动的面向对象数据库技术是近年来广泛流行及普遍应用的成熟技术，具有高度的重用性、开放性、唯一性、继承性、共享性、智能性，该技术的应用涉及领域广泛、适应性强，能大人简化代码编程的复杂性及数据库开发的流程，因此对自动化系统的建立有着深刻的影响及积极有效的促进作用。新时期电力系统自动化的供电与调度科学的采用面向对象技术做为数据席的决策支持，这种主动的面向对象数据库技术比一般的关系型数据库有更广泛的优势，可以利用数据库的触发子系统实现对电力系统的令面监控，使数据的分析及权限管理得到有效的集成。同时，数据库中对象函数的应用促进电力系统实现了全面有效的自动化控制及自动化监控，广泛的提升了数据存储与输出的效率，提高了数据库管理、存储数据的安全性、可靠性与数据维护的一致性、针对性。

2.现场总线控制技术

现场总线也称为现场网络，是以现场测量及现场设备控制之间的数字传输为主的控制系统。该技术通过现场生产中自动化智能仪表、现代化设备与控制中心设备的有效连接实现了数字化、一体化、全方位、多视角的规范、科学、透明的通讯与控制。仪表的连接、数据的通信将遵循规范、科学的协议通过现场计算机、仪表、网络进行广泛的运行与传播，从而实现了数据信息的高度共享化、完善了远程监控、远程调配的自动化电力系统的建立。现场总线系统的建立使生产现场的设备之间、现场设备与控制系统之间形成了双向、串形、多结点的数字通信，因此广泛的适用于我国的电力系统自动化控制，目前以 FCS 系统最为普遍及实用。该控制方式摒弃了 ACS 系统的诸多弊端，使控制系统的所有性能得到了全面的优化，实现了电力系统传感器、变送器等设备工作状态、电量输出、反应信号的集成与分散控制的有效结合，通过增设底层前置计算机使各个设备的功能形成了分散统一的有针对性管理，设备反应的信息均通过现场总线技术实现与中心计算机的互通，从向人大提高了系統自动化控制的安全性及灵活性，当出现故障时，上位机能准确的发现是哪个底层环节出现了问题并能及时的制定戍对策略，使系统恢复正常的运行实现高水平的服务。

3.光互连并行处理器阵列在电力系统

自动控制和继电保护中的应用光互连技术的特点：①光互连不受电容性负载的影响，其输入输出可根据需要具有很大灵活性；②光互连的扇出数主要受探测器功率限制。光互连既可解决无终端的电互连线受到临界线长度的限制的问题，又可解决有终端线受到沿该线输出端密度限制的问题，它可以在计算系统内部实现高性能互连。它以光速传递信息，可将时钟扭曲问题减小到最小程度；③光互连不受平面和准平面的限制，光在光波导中可以大于予lO的交叉角相互交叉，自由空间光束可相互穿越而不相互作用，可提高系统集成度。研究结果表明，互连网络采用光子传输与电子交换相结合的方法，拓扑结构具有灵活的编程重构特性。光互连网络的带宽不受传输长度的影响，具有很强的抗电磁干扰能力，体现了光互连技术在并行处理器阵列系统中具有很大的应用潜力，为并行处理器阵列中的高速数据通讯和结构设计提供了方便。从而表明了光互连并行处理器阵列在电力系统自动控制和继电保护中具有远大的应用前景，将使电力系统自动控制和继电保护的水平提高到一个新的高度，保证电力系统安全、经济、可靠的运行。

四、结语

电力系统自动化技术的发展经历了一个相当漫长的过程，由于相关领域技术的发展与进步，新技术的不断涌现和完善，使电力自动化产业发展速度日益加快，各种原来看似不相关联的技术会逐步彼此渗透，国际化、标准化、规范化越来越成为技术发展的共识，最终实现电力高度集成化、高度职能化和高度自动化，只有这样才能保证电力系统综合自动化的早日全面实现。