对电力系统自动化技术应用的思考

对电力系统自动化技术应用的思考

【摘 要】本文对电力系统自动化系统组成、主要功能、发展方向及新技术在电力自动化系统中的应用进行了探讨。

【关键词】电力系统自动化；应用

前言

随着国民经济的高速发展，全社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求也越来越高。为适应经济的发展电力系统也不断地研究新技术的应用，使电力系统供电网的自动化程度也在不断的提升，为电力系统供电的可靠性和质量的提高打下了坚实的基础。

1电力系统自动化系统组成

高压采用微机保护，低压采用监控单元，再用通信电缆将其与计算机联网之后就可以组成一个现代化配电网综合自动化系统。配电网综合自动化系统包括的内容：高压微机保护单元选型及二次图；低压微机监控单元选型及二次图；管理计算机选型；模拟盘；上位机联网方案；通信电缆；管理计算机，管理计算机可根据系统要求进行配置。

2电力系统综合自动化系统主要功能

综合自动化系统的管理计算机通过通信电缆与安装在现场的所有微机保护与监控单元进行信息交换。管理计算机可以向下发送遥控操作命令与有关参数修改，随时接受微机保护与监控单元传上来的遥测、遥信与事故信息。管理计算机就可通过对信息的处理，进行存盘保存，通过记录打印与画面显示，还可以对系统的运行情况进行分析，通过遥信可以随时发现与处理事故，减少事故停电时间，通过遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，从而为实现现代化管理提供了必须的条件。

3电力系统自动化技术总发展方向

当今电力系统的自动控制技术正趋向于： 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；在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题；在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论；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；在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战；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）；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）；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；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；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；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；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、控制、通信和电力装备及电力电子的统一体，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。

4新技术在电力自动化系统中的应用

4.1电力系统的智能控制

电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段：基于传递函数的单输入、单输出控制阶段；线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段；智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有：电力系统是一个具有强非线性的、变参数（包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存）的动态大系统。具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。不仅需要本地不同控制器间协调，也需要异地不同控制器间协调控制。智能控制是当今控制理论发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题；特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景，其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制，基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构，多机系统中的ASVG（新型静止无功发生器）的自学习功能等。

4.2 FACTS和DFACTS技术

随着电力系统的发展，迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候，一种改变传统输电能力的新技术——柔性交流输电系统（FACTS）技术悄然兴起。所谓“柔性交流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS，就是在输电系统的重要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行调整控制，使输电更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。FACTS的核心装置之一___ASVC的研究现状，各种FACTS装置的共同特点是基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FACTS装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。ASVC由二相逆变器和并联电容器构成，其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压，而且可以在故障后的恢复期间稳定电压，因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比，ASVC的调节范围大，反应速度快，不会发生响应迟缓，没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声，并且因为ASVC是一种固态装置，所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化，因此其控制能力大大优于同步调相机。DFACTS的研究态势，随着高科技产业和信

息化的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感，电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说，信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，其主要内容是对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

4.3基于GPS统一时钟的新一代EMS和动态安全监控系统

基于GPS统一时钟的新一代EMS，目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集（SCADA）系统。前者记录数据冗余，记录时间较短，不同记录仪之间缺乏通信，使得对于系统整体动态特性分析困难；后者数据刷新间隔较长，只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足，即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。基于GPS的新一代动态安全监控系统，是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统，主要由同步定时系统，动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术，为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物——PMU（相量测量单元）设备，正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量（相角和幅值）。

5 结束语

随着科学技术的高速发展，电力系统自动化技术也面临着严峻的考验。为提高电力系统运行的可靠性，各类先进的智能技术将不断应用于电力系统自动化领域，而随着信息技术的快速发展，会对电力系统监测技术的发展起到积极的促进作用。