浅谈自动控制在电力系统中的发展应用

周小贝 把金平

摘要：随着经济的快速发展，电力系统逐渐变成人们日常生产生活不可或缺的一部分。电力系统自动控制技术结合计算机网络信息技术、自动化控制技术以及通信技术，把电力综合自动化系统推向可视化集中管理，自动控制也成为电力系统不可或缺的一部分。

关键词：电力系统自动控制；集中监控数据服务器SCADA系统；三级系统MES

电的发现和应用是人类科技发展最重要的环节，它最极大的提高了人类的生产力水平，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸。由于电力系统的应用非常广泛，促使电力系统中的各项技术也在飞速发展，特别是自动控制系统发展，并配合继电保护技术成为电力系统的不可或缺的一部分，其技术发展和应用是整个电力系统运行质量的应用的重要保障。

下面以本人所在的电力系统为例，谈谈自动控制系统在电力系统的发展应用，主要对现在电力系统当中的自动控制系统技术应用现状进行了分析，并对其未来的发展趋势进行了探讨，以期能够不断推动电力系统的安全、稳定、高效运行。

电力系统的自动控制系统，主要有三部分组成：直接监控电力运行的微机保护装置、集中监控数据服务器SCADA系统、用于调度管理的远程监控中心MES、三部分之间通过modbus、TCP/IP、Profibus-DP等通信方式进行数据交换，满足监控、操作、管理的要求。微机保护装置的通信的发展，催生了远程监控的发展，其与自动控制系统的配套使用，极大提高了自动化水平，减少了值班人工作量，使各个高压配电室实现无人值守，远程监控，并自动记录电力运行信息。其主要工作模式为在主控室配置服务器来存储数据，并通过光纤，网络交换机等将微机保护装置的监控的数据实时传输到服务中，同时接受服务器发出的指令，服务器再与客服端实时数据交换，并记录各种运行、操作信息，结构如下图所示：

微机保护装置作为整个自动控制系统最核心的部分，要求高可靠性，性能也在不断提高，从西门子7SJ600功能相对单一只有四组保护，不具有故障录波功能，显示屏很小，通信手段也比較简单，支持单一，仅modbus通信方式；发展到现在西门子7SJ68，控制功能强大，可以记录32组故障录波，大液晶屏直观显示、附带modbus、TCP/IP、通信方式，并带光纤通信口。当然微机保护装置品牌很多，进口如赛扬、AAB、斯奈德等品牌，随着微机保护装置作为电力系统在自动控制中的核心基础部分，发展迅猛，国产的比如南自、许继等也可以满足使用需求，总体上微机保护装置的向发展：计算机化、网络化、智能化、保护控制测量数据通信一体化；其发展为集中监控数据服务器SCADA系统提供了基础构建，满足集中监控的要求。

集中监控数据服务器SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它在远动系统中占重要地位，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即我们所知的"四遥"功能.RTU（远程终端单元），FTU（馈线终端单元）是它的重要组成部分。同时它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。

本公司应用的SCADA数据监控系统采用深圳汇港科级有限公司自主研发Vi-S2000/PowerSCADA电力综合自动化系统，其系统是在FIX基础上开发而成，系统结构由中央控制层、通讯层、间隔层组成，集成了报文数据监控，远程操控系统，数据共享，实现整个电网自动化系统的集中监控。具体控制过程是变电站GIS开关站进线、母联、变压器采用西门子SIOROTEC 7SJ63系列保护装置，通过232串口通讯与SCADA数据监控系统进行数据交换，下面各个10KV配电室的保护装置、测控装置，计量仪表通过modbus通信进入串口服务器NPORT 5630后转光纤信号与SCADA数据监控系统进行数据交换，主控室两台两台上位机，通过组态与SCADA数据服务器实现数据交换，配以巴可公司大屏幕显示，实现站内220KV、10KV开关设备及整流机组的远程自动监控功能，组成整个变电站综合自动化系统。

SCADA数据监控系统、DCS系统、PLC 的发展，伴随着网络通信的不断进步，促成管理系统MES的生成，也就是企业生产信息化管理系统，俗称三级系统。其中SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，通过OPC通信方式与其进行数据交换，为MES系统提供大量的实时数据。

公司现有是三级系统MES，采用Wonderware InTouch工控软件，是世界第一家推出组态软件的公司。 其的应用程序浏览器，为您提供了一种强有力的图形方法来浏览和配置InTouch应用程序。它使您可以轻易地访问WindowMaker最常用的命令和功能，应用程序浏览器会显示所有安装的附加程序，例如SQL访问管理器、SPC Pro和配方管理器，并为您提供了一种可自定义的应用程序启动工具。InTouch软件是一个高开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力。整个分子公司绝大多数重要的控制系统都进入其系统，DELTAV的DCS系统，ABB的DCS系统，和利时DCS系统，WINCC系统，西门子系列PLC，欧姆龙系列PLC等。其中电力系统的SCADA数据监控系统Vi-S2000电力综合自动化系统也进入其系统，在调度中心，实现完整监控。

当然，此套系统已稳定运行十多年之久，也有些不足或者不能满足国家对电网系统的保护要求等，比如双回220kV进线后台微机保护系统仅在电网公司出线端（220kV沾益变电站）设置一套主保护，站内只有测控装置，不符合《中国南方电网公司继电保护配置技术规范》220kV系统需配置双重保护的相关要求。

总之，随着计算机、网络通信等不断发展，自动控制在电力系统中的应用越来越广，可靠性越来越高，逐步开始向着数字化、智能化、可视化、集中方向发展，其极大的减少电力系统运行中工作量，提高工作效率，减少供电故障，确保电力系统高效、稳定运行，在现今的工业生产中发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1]杨奇逊黄少锋.微型机继电保护基础第二版.北京中国电力出版社2011.

（作者单位：云南驰宏锌锗股份有限公司）