电子信息技术在电力自动化系统中的应用研究

阮艳

（神木市职业技术教育中心，陕西榆林，719300）

0 前言

随着经济的发展，电力的供给越来越高，电力的需求量越来越大，电力系统的稳定性和安全性也越来越重要。随着电力系统对电力系统的需求的改变，电力系统公司通过引进自动控制技术和电子技术等手段，使配电、变电、调度等环节实现智能化、数字化的发展。利用上述技术，可以对电力系统进行自动监测与管理，实时了解电力系统的工作状况，并能迅速地发现电力系统的故障。极大地提高了电力系统的工作品质，同时也在逐渐增强电力系统中各部件的可靠性和安全性。

1 电力自动化系统建设的重要作用

1.1 可提升系统运行的经济性

信息化、自动化等技术具有诸多优点，与之相结合，使其在电力系统的升级改造中得到应用，从而推动整个系统的发展。将来需要继续提高自动化程度。电力自动化系统涉及的问题很多，包括三大方面，一是变电系统自动化，二是配电自动化，三是电力调度系统自动地控制[1]。通过将各类自动化设备、装置的装配，实现自动化监控、控制、诊断和管理。通过这种方式，可以对电力系统的各个方面进行全面的监控，一旦发现问题及时进行处理，使整个系统都能保持良好的工作状态。

实行自动化的管理与监视，会减少对系统的各项投资，特别是对系统的监测与维修。在没有自动化系统的情况下，电力调度、监控、维修等工作都需要大量的人力物力资源，而且投资也很大。从而压缩供电和分配的利益。通过对电力自动化系统的应用，实现了多种资源的集成，并实现了自动化管理、控制、维护等自动化，使其具有更全面、更多样化的功能。这样的话，电力系统就会变得更加的实用，更加的灵活，人力、物力、财力都会极大降低，使得电力系统的运营和经济效益都得到了极大的提升。

1.2 可提升整个电力系统的运行稳定性与安全性

电力系统的自动化、智能化是一种必然趋势，不仅可以提高整个电力系统的运行效率，也可以保证电力系统的总体安全[2]。在电力自动化的发展中，采用计算机技术、控制技术、通信技术和自动化技术等，使整个系统实现更高的自动化、智能化。综合各方面功能使其协同控制的能力更加强大，从原有的开环控制逐渐向着闭环控制方向发展。

此外，在运行监控电力自动化系统的同时，还可以将高压转换为低压，最大限度地保证电力系统的安全运行，防止电力供应和分配不稳定的问题发生。且随着电力自动化系统的不断改进，其功能更加全面，特别是对电子信息技术的高效利用，在各方面的性能都有很大提高，如系统安全性和稳定性。传统使用的电力系统的自动化程度较低，主要依靠人力进行管理和控制，容易出现人为的错误，或存在着安全意识不强、违章操作等问题，对自己、电力系统的安全都会产生潜在的危险[3]。而电子信息技术在电力自动化中的应用可进一步提高电力系统的自动化程度，有效地降低和控制该领域运行所存在的风险。

2 基于IEC61850的技术开发

2.1 构建兼容逻辑节点

IEC61850共定义了13个大类80多个逻辑结点，350多个数据对象，包括23个公用的数据类型，包括了所有的功能和数据对象，并给出了新的逻辑节点和方法；此外还指定一系列的方法和面向对象的服务，这些代码包含了一系列的数据对象代码。在IEC61850标准下，基于逻辑节点的组件是构建变电站自动化系统的基础。

2.2 构建抽象通信服务类

抽象通信服务类别是指在逻辑节点类别与外部应用之间进行通讯的接口，IEC61850-7-2中，共有14个类别的抽象通讯业务类别，其中有许多不同的实现方式。当前大多数Windows软件都支持DDE。本文将通过微软VC6.0的实例来说明IEC61850中的抽象通讯业务。

DDE作为一种进程间通信标准，在工业控制系统中得到了广泛的应用，特别是对数据的采集。通常情况下，一个前置程序带有DDE界面，以便其他程序能够存取收集到的数据[4]。DDE是视窗数据交换的标准，视窗操作系统在视窗3.1之后，由DDEMLDLL提供，可以在数据发生变化时及时通知，因此被广泛地用于工业控制的实时系统。DDE中各程序间通讯的一种机制，利用DDEML各应用程式透过共用存储器区域进行资料交换。一次会话总是包含两个程序，分别为客户和服务器。DDE的每个工作阶段都以三个字串来识别：应用程序、主题和项目名称，这三个字串被称作DDE三元素。

（1）应用程序名。系统可能会同时存在多个服务器程序，客户程序使用该程序来指定服务器名称，而一般服务器名称都是可执行文件的名称。

（2）主题。通信话的提名，服务器程序可以根据分组的方式支持多个通讯话题。

（3）项目名称。项目名称指定的资料集合的特定资料。正如在使用Excel的ElectronicExcel中，一个名为“Excel”的应用程序，它的标题是“BOOK1.xls”，它的特定的队列值是项目确定的，比如“R1C2”。与用户和服务的通信频率相联系，一般DDE的通信链接方式有3种，分别为冷式、温式和热式链接[5]。

同时，如果用户或服务器通过API函数将交易发送到参与会话中的其他用户，则这个交易可以由服务器或客户端来完成。

2.3 利用OPC技术实现

OPC是一种基于OLE/COM技术的通信协议，OLE/COM是用户/服务方式，具有易于集成、代码重用和编程无关等优点。从OPC伺服器中可以看出，OPC服务器内的程式码决定服务器所要存取的装置与资料，资料项的名称与存取资料的详细资料，不管是什么形式的现场装置，使用者都可以透过单一的方法进入，从而确保整体的程式对顾客的资讯透明[6]。让用户能够从基础的发展中解脱出来。客户端应用只需与一个普通的界面进行通讯，无需了解基础的具体实施。0PC的使用者可以通过0PC对实体I/0设备的数据进行读写，也可以对SCADA、DCS等设备进行接口参数的自动调整。

图1 OPC客户/服务器结构图

任意0PC用户可以通过多个厂商所提供的0PC服务器进行连接，每台服务器还服务于多台0PC用户。只要应用软件满足0PC的要求，就可以连续地存取0PC上的全部硬件驱动，而无需进行任何改动。0PC规格包含了一整套接口、属性和方法的自动化应用的标准，在不同的应用环境中，实现了设备层、自动化层和信息层的协作。同时还为工业自动化应用提供了一个统一的数据传送平台，使得不同类型的系统间的数据交流更加便捷。图2是由OPC组成的一个异构系统。

图2 采取OPC构建的异构系统

而OPC在储存资料规格时，会包含多个物件类别，例如伺服器、群组及项目等。OPC自身的服务器物件保持与OPC物件有关的资讯，并充当OPC群物件的包容器，而OPC物件则负责保持与OPC物件有关的资讯及包含OPC物件的机制，以及管理OPC物件。

OPC服务器的主要目标是IUnknown和IOPCServer接口，用户可以用IUnknown和IOPCServer进行通讯，同时IOPCServer界面还可以为OPC用户提供更为便捷、高效的运行方式。

OPC组为客户程序提供了一种方式来组织数据，在每一组中都可以定义一种或多种OPC项目。这个群组中存在两种类型，既包括共用的，也包括本地的，在这种情况下，一个用户可以共用一个通用的群组，一个用户可以共用一个通用的群组。

同时，OPC规范包括两组界面：用户界面和自动界面。客户端界面是面向OPC服务器的一种界面，它描述了0PC组件对象的界面及其实现方式，适用于C++和PASCAL，并且能够达到最优的运行性能。客户端没有项目对象，所有的项目都由包含该项目的群对象来完成[7]。自动化界面是一个可选择的界面，它能自动地配置和访问进程控制的数据，为VisualBasic、Excel以及其他先进的商用软件提供了便利。自动化界面是一个自动化的包装，它可以用于包装任意的客户端服务器，因此OPC基金会提供了一个标准的自动界面包装器，它可以用于包装任何一个客户端。其中如图3所示，给出了客户化接口和自动化接口之间的关系：

图3 客户化接口与自动化接口的关系

2.4 基于电力调度中的通信技术应用

将电子通信技术运用到电力系统调度中，使自动化体系建设更加完善，其作用和作用更大，主要表现为能够实现对电力生产的连续监测，在收集各种资料的同时，进行电力系统的状态分析，不仅可以排除安全隐患，而且可以为电力系统的运行调整提供科学的参考。总而言之，电力调度自动化系统的功能很多，除实时采集数据、分析状态、分析安全等，还包括自动调度和自动发电，以及对电力系统的负荷预测。自动化的电力系统控制是非常有针对性的，省级电力系统甚至是更高等级的电力系统都具备这种能力。

自动化电力系统调度具有很高的经济效益，既可以满足不同的市场需要，又可以在电力系统生产和调度过程中，有效地减少发电和调度过程中的损耗，从而实现节能目标。通过对电力系统进行负荷预测，使电力系统能够在负荷范围内、安全、可靠地工作，从而提高电力系统的调度和运行综合效益。就当前电力调度自动化系统的发展来看，有五个层次：全国电力系统调度等级最高，区域电力系统调度次之，然后依次是省级电力系统、区级电力系统、县级电力系统调度。第一、二层的电力调度，比后三层的计划要大得多，因此在自动化系统中安装的各种电子设备和装置容量也更大。

本部分主要是以变电站内通信协议IEC61850和其所涉及的一些相关技术标准等内容，对电力自动化系统中使用信息技术的通信技术实际方法，其中涉及通信接口技术如DDE和OPC的相关开发。根据此通信协议，可以保障电力系统自动化的通信便利性和可行性，提升自动化的使用价值与效益。

3 基于通信技术的电子信息技术在未来电力自动化系统中的发展趋势

3.1 解决兼容方面的问题

目前，随着电力自动化的应用，电力自动化系统面临着装备相容性问题，因此，该技术已逐渐发展为电力自动化体系的构建与改进。在电子信息技术的实际运用中，要使用各种不同的电气和信息技术，在电力系统中设置各种电子信息设备，并将这些装置设备整合在一起，目前存在着严重的软硬件兼容性问题。特别是各种小型的电子产品，在电力系统中的应用，因为各种条件的原因，变得更加小巧，频繁被EMI所影响，导致诸如拒绝、误动作等诸多不利条件，极易导致系统失效。所以在电力行业中，有很多人都需要将其用于电力行业。

3.2 加快高新技术的发展

随着电力自动化系统的发展，红外成像技术、图像信息技术等新技术的不断涌现。在实际应用中，运用计算机视觉技术可以使电力企业员工更好地阅读和阅读图像，减少对图像的理解，从而提高对图像的自动、智能化处理。此外，将神经网络引入到电力自动化系统中，将专家系统用于故障诊断，提高自动化程度，提高自动故障诊断水平。尽管目前已将上述技术应用于电力自动化领域，但仍需进行深入的研究，以保证更多的高新技术能够在电力系统中得到有效的应用。

4 结语

电力自动化系统中使用电子信息技术，其中包含通信、电子和计算机技术等，本文主要以通信技术协议和标准来进行技术应用分析，希望能够给予相关工程一些可靠的参考和借鉴，促进电力行业的快速发展。