电力系统及自动化控制技术

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　　【摘  要】变电站自动化系统是变电站的核心系统，自动化系统的稳定性与先进性对变电站及电网的影响深远，先进稳定的自动化系统不仅可以保证电力企业经济效率，而且能保证广大用电户利益。现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高，相应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展，本文对此进行了详细的阐述。
　　【关键词】电力系统;自动化;控制技术
　　1 前言
　　变电站电力系统是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，变电站主要分为：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。电力系统综合自动化是基于科技发展和计算机网络技术的出现而逐步形成的一个概念，是一个综合发电厂、变电站、输配网络和用户的集成概念，其概念研究和实现的主要目的就是如何更好地掌控和监视电力从出厂到供应的全过程，使输配过程更有效和通畅。
　　2 电力系统自动化的概念
　　电力系统自动化系统一般是指电工二次系统，即电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量。
　　3 电力自动化系统的构成
　　3.1系统调度自动化
　　电力系统调度自动化是当前电力系统中发展最快的技术领域之一，它的主要功能构成为：电力系统数据采集与监控，其是实现调度自动化的基础和前提;电力系统经济运行与调度、电力市场运营与可靠性、发电厂运营决策等;变电站综合自动化等[2]。电力系统调度自动化是电力系统自动化的核心与关键，对自动化系统的质量与稳定性有着重要影响。
　　3.2变电站自动化
　　变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统[3]。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。
　　3.3配电网自动化
　　配电网长期以来只能采用手工操作进行控制，自90年代开始逐步发展实现了一批功能独立的孤岛自动化，其今后的发展趋势必然走向基于先进通信技术的网络自动化。配电网自动化主要包括馈线自动化、自动制图/设备管理/地理信息系统及配电网分析软件，它是配电自动化的基础部分。与传统的孤岛自动化相比，基于信息技术的配电网自动化的关键在于以下三点：大量的智能终端、通信技术和丰富的后台软件[4]。针对我国配电网的具体情况，配电网自动化应当分期分批逐步发展完善，最终实现对配电系统资源的综合利用。
　　4 电力系统中自动化控制技术
　　4.1电网调度自动化
　　电网调度自动化主要组成部分，由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏蔽显示器、打印设备等，其主要是通过电力系统专用广域网连结的，下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备（如测量控制等装置）等构成。电网调度自动化的主要功能是：电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制（省级电网以上）、自动经济调度（省级电网以上）并适应电力市场运营的需求等。
　　4.2 变电站自动化
　　变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，扩大对变电站的监控功能，提高变电站的安全运行水平。变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制，其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备;二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆;操作监视实现计算机屏幕化：运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。
　　4.3 发电厂分散测控系统（DCS）
　　发电厂分散控制系统（DCS）一般采用分层分布式结构，由过程控制单元（PCU）、运行员工作站（0S）、工程师工作站（ES）和冗余的高速数据通讯网络（以太网）组成。过程控制单元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/0模件组成。MCU模件通过冗余的I/0总线與智能FO模件通讯。PCU直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。
　　运行员工作站（0S）和工程师工作站（ES）提供了人机接口。运行员工作站接收PCU发来的信息和向PCU发出指令，为运行操作人员提供监视和控制机组运行的手段，工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。
　　5 电力系统自动化总的发展趋势
　　5.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于：
　　①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。
　　5.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于：
　　①由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC（自动发电控制）。②由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS（能量管理系统）到DMS（配电管理系统）。③由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA（监测控制与数据采集）的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如MIS（管理信息系统）在电力系统中的应用。
　　近20年来，随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已成为一个计算机（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）和电力装备及电力电子（Power System Equiqments and Power Electronics）的统一体，简称为“CCCP”。其内涵不断深入，外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大，考虑的因素越来越多，直接可观可测的范围越来越广，能够闭环控制的对象越来越丰富。
　　6 结束语
　　电气自动化控制技术的出现和发展，促进了电力部门生产工作的平稳、安全和高效率的开展。传统的电力部门融入高科技技术，不仅能够有效地提升生产力，而且还能够解放大量人力劳动，促进社会经济的良性健康发展，符合新时代的发展理念。因此，目前要对电气自动化技术进行进一步的研究，加强自动化技术与电力部门的融合发展，这是符合时代要求的举措。
　　参考文献：
　　[1]张俊.电力系统中电气自动化技术的探索[J].中国新技术新产品，2016.3（03）.267.
　　[2]陈纲，曹斌勇，刘宏伟.电力自动化专业各研究领域发展趋势与现状调查[J].长沙电力学院学报（自然科学版）.2006（4）：134-139.
　　[3]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题.内蒙古电力技术.2005，02
　　（作者单位：国网山西省电力公司阳城县供电公司）
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