浅析自动化技术在电力系统中的应用

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摘 要：随着信息和网络技术的快速发展，自动化技术在电力系统中得到了广泛的应用。文章对电力系统自动化技术的基本概念入手，阐述了电力系统自动化技术的主要功能、实践应用、技术手段和发展趋势，为全面掌握电力系统自动化技术提供了有益参考。

关键词：电力系统；自动化技术；应用

随着信息和网络技术的不断发展，自动化技术在电力系统的运用愈加广泛。通过自动化技术，监控人员能够全面实时掌控电力系统的运行参数和电网的整体运行情况，对于及时发现故障位置和原因，更加便捷的进行数据分析具有重要作用。

1 电力系统自动化技术的基本概念

电力系统自动化是电力系统的核心内容，综合运用了自动控制、电子学、计算机、液压气压等多项技术。其工作流程是以调控所为中心，以一定范围内的发电厂、变电站为节点，构成立体化的网络覆盖面，进而形成全面畅通的信息传达和指令传输系统。调控所的中心计算机主要负责总体调控，监控设备主要负责记录设备的操作内容、编制处理报表、系统异常的自动恢复操作和常规操作的自动化等。发电厂、变电站之间设置信息服务和反馈的远程监控装置，主要负责实时监控。电力系统自动化借助自动检测和决策控制装置，能够迅速准确地收集、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，实现本地及远程的自动监视和调控。能够按照电力系统各元件的有关技术规定，实现对各元件的直接调控，或为操作人员提供辅助决策。能够根据电力系统的实际运行状态，对全系统各层次、各局部系统和各元件之间进行综合协调，实现电力系统安全节能稳定运行。

2 电力系统调度自动化技术的功能实现

电力系统调度自动化是电力系统自动化的重要内容，主要目的是为了及时准确获取电力系统工作运行的实时信息。主要功能有：

2.1 对电力系统进行监控

其中，监视是通过对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印，以及对电力系统异常或故障的自动识别，向调度员反映电力系统实时运行状态和电气相关参数。控制是通过人机联系系统，对短路器、隔离开关、静电电容器组、变压器分接头等设备进行远程操作。

2.2 对电力系统进行安全分析

利用实时数据，对电力系统线路、发电机、变压器等设备发生的假想故障进行在线模拟计算，随时发现每种假象事故造成的安全隐患，它是以单一设备故障为对象进行的在线潮流计算。

2.3 对电力系统进行经济调度

经济调度一般只考虑静态优化，不计算动态过程。在保证安全稳定、系统频率质量、备用容量和用户可靠用电的前提下，基于系统有功功率的平衡，将全系统的有功负荷分配到各可控的发电机组，实现机组间发电负荷经济分配，确保最低的发电成本和燃料费用。

3 电力系统自动化技术的实践应用

3.1 电网调度自动化

主要包括控制中心、主站系统、厂站端和信息通道四个部分，分为信息采集和命令执行、信息传输、信息收集处理和控制、人机联系四个子系统。其主要功能是在电力生产过程中，实时采集数据，对省级以上电网进行自动发电控制和经济调度等。

3.2 变电站自动化

变电站与输配电线路是联接发电厂与用户的重要环节。其特点是：（1）用现代化的计算机装置取代了传统的电磁式设备。（2）采用计算机电缆或光纤代替电力信号光缆。（3）操作监视实现了可视化。（4）运行管理、记录统计实现了自动化。变电站自动化可以取代人工监视和电话操作，实现对站内设备的实时监控，提高工作效率，提高变电站的安全运行能力。

3.3 发电厂分散测控系统

其采用分层分布式结构，由过程控制单元（pcu）、运行员工作站（os）、工程师工作站（es）和以太网组成。pcu直接面向生产过程，接受变送器、热电阻、热电偶、开关量、电气量、脉冲量等信号，对运行参数、设备状态进行实时显示，实现生产过程的监控和联锁保护等功能。os接受pcu的信息，并向pcu发出指令，便于操作人员监视和控制机组的运行。通过es，维护人员可以对系统组态进行设置、修改、诊断和维护等。

4 电力系统自动化的主要技术手段

4.1 面向对象的数据库技术

面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程等面向对象技术，已经深刻影响软件系统开发和设计的全过程。随着数据库技术的发展，未来新一代的电网调度自动化系统应采用面向对象技术，支持面向对象的标准，通过数据库实现更为复杂的自动监控，既能缩短数据读写的时间，又能充分利用数据库管理功能，提高数据可靠性，维护数据一致性，提高数据的共享程度。

4.2 现场总线控制技术

现场总线控制系统，既是一个开放通信网络，又是一个全分布控制系统，其实质是一种数字化、串行、双向、多站的通信网络。它将专用微处理器置入测量控制仪表，以双绞线为总线，把多个测量控制仪表连成网络系统，按照规定的通信协议，实现微机化测量控制设备之间，以及现场仪表与远程监控计算机之间的数据传输与信息交换，使其具有数字计算和数字通信能力。目前，现场总线控制技术在我国电力系统中得到了广泛应用，从根本上优化了控制系统的性能。其工作流程是：在被控设备上配备专用的底层前置控制计算机，前置控制计算机根据控制要求负责管理被控设备的有关信息，依据这些信息，在上位机上可以绘制各种画面、图像、图表、曲线直观地反映被控设备的运行情况。另外，在上位机调节控制被控设备的同时，现场仪表也可实现控制功能，增强了电力系统自动控制的可靠性。

4.3 光互连技术

光互连的主要特点是：不受电容性负载的影响，可根据实际需要进行输入输出，具有很大的灵活性。光互连以光速传递信息，可将时钟扭曲问题降到最低程度，实现计算系统内部高性能互连，可解决无终端的电互连线临界线长度限制和有终端线输出端密度限制的问题。光互连网络宽带不受传输长度的影响，具备很强的抗电磁干扰能力，同时还可提高系统集成度，可为并行处理器阵列中的高速数据通讯和结构设计提供便利。因此，应用光互连并行处理器阵列，能够提高电力系统自动控制和继电保护水平，确保电力系统安全、经济、稳定运行。

5 电力系统自动化技术的发展趋势

5.1 电力系统调度综合自动化

通过建立调度数据库系统，提高调度自动化的综合管理水平，避免电力系统崩溃或大面积停电，提高电力系统的安全性和可靠性；通过建立完善电气事故处理体系，缩短事故停电时间。

5.2 无人值守调度管理模式

通过建立无人值班综合监控系统，实现对电力系统运行状态的实时监控、状态评估、安全性分析、负荷预测、远程调控、自动报警等功能。该模式对于减少值守人员、提高工作效率具有重要作用。

5.3 智能化调度

通过采用智能调度数据集成技术，及时高效的获取电力系统运行的实时信息，实现对电力系统的实时监测、自动预警，以及故障的智能辨别、分析和恢复。

参考文献

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[2]康涛，许晓坡.工业电气自动化中数字技术的应用研究[J].中国包装工业，2014，10：88-89.

[3]刘帮均.数字技术在工业电气自动化中的运用[J].科技风，2014，09：198+200.

作者简介：孙凡（1977，12-），男，河北省石家庄市，石家庄科林电气股份有限公司，中级职称，研究方向为电力电子。