电力系统自动化的发展趋势
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【摘 要】电力系统结构复杂，且分布地域广阔。电力系统自动化是一门综合性技术，内容十分丰富。本文分析了电力系统自动化的构成和发展趋势，为保障电力系统的安全、优质运行以及向客户提供可靠、合理的电能提供了重要理论支撑。
【关键词】电力系统；自动化；趋势
0.引言
自动化诞生于工业生产中，通过利用机器或者设备进行检测、生产、加工作业以代替人工的直接操作。可以大大的提高产品的质量，改善劳动条件。随着电子计算机技术的发展，自动化的领域向更多的方向扩展。电力系统是电能产生、输送以及分配和消费的各种技术组成的一个有机的统一整体。为了确保电力系统安全稳定地运行，必须提高电力系统的自动化水平。
1.电力系统运行控制的特点
电力系统作为一种特殊的系统，同其他的工业系统相对有着自己的一些显著的特点，主要表现为以下的几个方面。
1.1电能稳定供应的重要性
电力供应是国民经济和居民日常生活的重要命脉。经济运行以及人民生活的方方面面都离不开电能。电能的不稳定供应将给我们国家的国民经济平稳发展造成巨大的损失，严重影响人民的日常生活。
1.2电能的非存储特性
电能具有特殊性，电能的生产和配送以及消费都是在同一时间内进行的，电能不能大量的存储。在任意一个时刻电力系统中的发电厂所生产的电能量都取决于这一时刻用电设备所消费的能量以及输送和分配过程中所损失的电能综合。电能的这些特点都要求在运行的过程中必须要保证电源的功力平衡。在同一时刻发出的总电能要等于消费的总电能，而且中间传输环节也要保证畅通无阻。中间的任何一个环节或者元器件发生故障，都将影响电力系统的正常工作。
1.3电力系统结构的复杂性
现代的电力系统的装机容量越来越大，供电的距离也越来越长，中间所包含的厂、站数量都十分庞大，其结果相当复杂。同时，电力系统的正常操作，比如发电机、变压器以及电动机等元件的投入和退出都是在极短的时间内完成的，一些系统故障，比如雷击等引起的短路等都在一瞬间完成的。这都要求电力系统在运行的时候需要快速的控制和排除故障，以保证其安全稳定运行。
2.电力系统自动化的基本内容
电力系统的自动化是自动化的一种具体形式，所谓电力系统的自动化是指在电力系统中应用各种具有自动检测和控制功能的装置，它通过各种信号调理以及数据传输等功能对电力系统的各个元件、系统进行自动检测或者远程检测、控制等，以保证电力系统安全经济的运行，并具有合格的电能质量。一般而言，电力系统自动化主要分为电力系统调度自动化、发电厂自动化以及变电站自动化三部分。
2.1电网调度自动化
电网调度自动化系统概念的提出是20世纪50年代的中期，这标志着现代电网自动化的开始。最开始是基于模拟计算机和模拟通信通道的自动发电控制。电网调度自动化需要统一调度，分层控制。20世纪60年代数字计算机首次应用于电力系统控制中心，出现了电网SCDMA系统。电网调度自动化系统是确保电网安全、优质、经济地发电，提高电网调度运行管理水平的重要手段，是电力生产自动化和管理现代化的重要基础。
2.2发电厂自动化
发电厂自动化系统主要包括动力机械的自动控制系统以及自动发电量控制系统和自动电压控制系统。火电厂需要控制锅炉汽机等热力设备，大容量的火力发电机组自动控制系统主要包括计算机监测和数据系统、机炉协调主控系统以及锅炉自动控制系统等。水电厂则需要控制水轮机、调速器以及水轮发电机励磁控制系统等。
2.3变电站自动化
变电站综合自动化是指在变电站应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬件系统或自动化装置代替人工进行各种的运行作业，以提高变电站运行和管理水平的一种自动化系统。我国的变电站综合自动化研究起步于80年代末，目前已经进入实用阶段。
3.电力系统自动化发展趋势
3.1电力系统控制理论在电力系统自动化中的应用
随着电力装机容量和供电区域的不断扩大，电力系统的结构和运行方式也越来越复杂。半个多世纪以来，电力系统自动化理论的发展经历了三个阶段。（1）20世界60年代之前的经典控制理论。（2）20世纪70年代以来注入了控制论，形成了以计算机为基础的现代控制论阶段。（3）20世纪90年代之后随着经济理论的发展，从而达到了电力市场的理论阶段。
自动控制从线性开环发展到闭环，使得电力系统的各项控制提高到一个新的水平。随着计算机应用的迅速发展，很多之前难以处理的问题，比如矩阵运算、有限元法以及微分方法的数字解等，现在都可以利用计算机调用程序来解决。辨识和建模等技术的发展使得电力系统的自动化进入到了现代化的水平。
3.2数字化电力系统的概念发展
电力系统之前都是由发电机、电力网络、负荷以及控制中心等组成的。原先的电力网络是不可控的。近些年来，随着电力电子技术的发展，柔流输电技术设备被引入到了电力网络中来，使得电力网络也变成可控的了。然而，在电力系统中增加灵活性的同时，也增加了它的复杂性。数字电力系统就是指针对某一实际运行的电力系统的物理结构、技术特性、科技活动等进行数字化实时地描述与再现。如果能够做到这样，就可以说建立了电力系统的数字电力系统。数字电力系统各个环节的实时效率，包括热力系统、汽轮机以及网络损耗等环节的效率，都可以通过数字电力系统实时显示。通过数字化电力系统，电力系统运行的安全性和稳定性得到了极大的提高。
3.3电子自动化的新技术发展
随着计算机技术、控制技术以及通信技术和电力电子技术的不断发展，电力系统自动化无论从其内涵还是外延都发生了巨大的变化。如今电力系统已经从成为一个计算机、控制、通信和电力电子产生、输送的统一体。电力系统产生的电能必须与消耗的电能实现平衡，这只能通过自动调节和控制装置来实现。为了满足这种调节和控制要求，电力系统自动装置可以分为正常运行自动装置、异常状态下的安全稳定控制装置以及保护装置等。
现代社会对电能供应提出了“安全、可靠、经济、优质”等各项的指标越来越高，相应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化不断的由低到高由局部到整体的发展。当今电力系统的自动化技术正趋向于：从发电、输电的自动化向发电、输电、配电自动化全面发展；柔流输电技术的发展进一步提高了输电、配电的自动化水平；在控制策略上日益向最优化、智能化、区域化发展；在设计分析上日益要求面对多级系统模型来处理问题；在理论工具上越来越借助现代控制理论；在控制手段上日益增加了电力电子期间以及远程通信的应用。
4.结语
本文介绍了电力系统运行控制的特点，以及电力系统自动化的基本内容，并重点从电力系统控制理论的应用和数字化电力系统概念发展以及电力系统自动化的新技术介绍了电力系统自动化的发展趋势。
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