探讨电力系统及其自动化发展方向

韩威

摘 要：随着经济的迅速发展和国民生活水平的提高，用电负荷不断增大，电力系统趋于规模化和复杂化，这对电力系统的安全性和稳定性提出了更高的要求，电力系统的管理也更具有挑战性。重点介绍了电力系统自动化的重要性，分析了电力系统自动化的研究现状和发展方向，并针对其发展过程中出现的问题提出了一些对策。

关键词：电力系统；信息管理系统；配电网；自动化技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.115

电力资源是现代社会生产和生活中不可或缺的基础性资源，进入21世纪以来，我国电力事业飞速发展，尤其在国家电力系统改革成“2+5”模式后，我国电力系统由事业单位变为企业单位。这次改革因引了电力系统间的竞争，防止了垄断经营，使得电力系统的发展更为迅速。电力系统及其自动化对我国电力行业的进步有着不可估量的作用，是实现我国电力系统持续、稳定发展的关键。

1 电力系统概述

电力系统是指由发电、输电、变电、配电以及用电等环节组成的电能生产和消费系统。因其结构复杂、规模大、层次多的特点，在电力系统中存在着多个网络节点，同时，这些节点又分布在不同的地域，必须通过这些网络节点的正常运转来实现终端用户的可靠实用，这对电力系统运行的实时性和可靠性要求非常高，典型结构如图1所示。

如图1所示，电力系统主体结构主要有电源、电力网络和负荷中心，其中，电源主要是各类发电厂站，将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成，主要功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。在电力系统中，千百个网络结点交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围内传播。电力系统运行是指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。

2 电力系统及其自动化技术的应用

电力系统自动化的主要流程是在整个电网的相对中心地带设置自动化调控中心，然后以调控中心为基础，向周围的电网发展放射式的网络系统，通过接收、处理和反馈这些发电厂、变电站、输电网、用户的信息，实现对整个电网的远程控制。因此，电力系统的自动化实现后，将形成一个立体的网络覆盖面，形成非常方便的远程控制和信息反馈系统。在这个系统中，调控中心的微机群是整个电力系统的大脑，而各个节点中的监测仪表和运行管理人员是提供节点信息的源头，调控中心可以根据这些监控信息来处理运行中的调配和管理，监察系统发生的异常事故和常规的处理办法对整个电网实行整体的自动化控制。在电力系统中，主要的自动化技术主要有智能运行和配电网故障定位系统、投诉热线自动化处理系统、自动化信息管理系统、微机实时保护系统、数字仿真技术、基于GPS和EMS技术的动态安全监控系统和远程信息实时监控维护系统等。

2.1 智能运行和配电网故障定位系统

该项技术主要是通过自动化的控制系统实现对整个电网的智能控制，对于某些模型不确定性、具有非线性和要求适应性很高的电力系统而言，传统的控制模式是无法满足要求的，智能运行系统可根据现场监测点的测量信息，由中央控制中心分析和处理这些信息，并作出正确的判断和发出相应的指令实现对相关设备的自动控制；同时，发生故障时自动定位故障地点，随着技术的发展与成熟，故障发生后的定位、隔离、恢复供电都能逐步实现自动化，是一种最快捷和可靠的故障诊断和处理方法。例如，我国某供电局10 kV变电站至某开关线路第6号电线杆断路器过流跳闸，在采用GIS故障定位系统后，检测人员能够在人机界面上看到6号杆以后的片区颜色显示为灰色，再通过故障录波测距，就立即诊断出是6～9号杆区段间发生相间短路故障。

2.2 自动化信息管理系统

整个配电网的信息量非常大，它包含配电、变电、用电在运行全程的监测信息，决策、反馈、故障处理等操作记录信息，只能通过自动化的方式来管理和调用这些信息。自动化信息管理系统一般包含信息管理检索系统、自动化办公系统、远程信息实时监控及维护系统。这些系统不但方便人机操作，提高操作的准确性和及时性，提高电力系统的管控效能，还可以提高电力系统的稳定性和安全性，使系统处于最佳的运行状态。

2.3 基于GPS和EMS技术的动态安全监控系统

在庞大的电网运行过程中，许多不确定的自然因素和人为因素无时不刻地影响着电网的稳定运行，而基于GPS和EMS技术的动态安全监控系统可以对电网中的所有设备进行全面的监测，及时反馈其真实的运行状况，一旦出现不利于电网运行的因素，便会发出警报，报告潜在的隐患，做到防患于未然。

结合EMS系统的信息功能实现动态与静态相结合的方法，来对整个电力系统进行离线和在线研究，可对不稳定因素进行遥感检测，及时处理初起的事故，防止事故的扩大，还能够通过GPS技术对事故发生的范围和面积进行评价和预测，为事故的处理和救援提供必要的依据。

2.4 电力系统的仿真模拟技术

电力系统仿真模拟是指在计算机上建立与真实电力系统对应的数学模型，这对于一些运行较稳定、随机性不大的电力系统具有重要意义。随着诸如FACTS控制装置、直流输电控制装置、继电保护装置、安全稳定监控装置等先进的控制和测量装置的使用，电力系统的实时仿真技术的真实性和可靠性越来越强，再加上全数字模式和数模混合式仿真技术规模不断扩大、数据精确程度的提高，该项技术日益完善，能够模拟的电力系统规模也越来越大，有望使其具备对大规模电力系统的实时仿真能力。

3 电力系统的自动化发展趋势

电力系统自动化是当代电力系统的发展方向，随着电子技术和信息技术的飞速发展，电力系统自动化也将朝着图形化、远程化和智能化的方向快速迈进。

3.1 电力系统的发展趋势

互联网的快速发展使电力系统数据储存、分析、调度的速度不断提高，能够实现快速更新和交叉性高速传输，这些因素都促进了电力系统自动化的发展，图形化的电力系统信息处理模式得以长足发展，在人机界面操作过程中，操作者和决策者对电力系统的运行和变化情况就有了更加直观的了解和更加明确的决策，这些都能够促使电力系统向数字化、快速化、灵活化的方向发展。

3.2 电力系统自动化技术的发展趋势

传统的接口电路扩展测控方法灵活性差、功耗高，而随着信息技术和网络科技的飞速发展，运动终端设备可以更加小型和智能，在降低功耗的同时，能够处理更多的信息。基于这些终端设备构成的电力系统，整体功能的协调性会大幅提高，在整体控制的情况下，电力系统的运行也会趋于最优化和智能化。

4 结束语

电力系统及其自动化得益于信息技术进步和社会经济的发展，但又能更好地服务于社会和信息技术。本文简单介绍了电力系统的一些主流自动化技术及其发展趋势，希望这些技术能够不断发展，推动我国电力事业的快速前进。

参考文献

[l]宁建宇.电力系统继电保护技术发展探析田[J].中国科技信息，2012（05）.

〔编辑：王霞〕