對電力系統自動化控制技術的分析與探討

張鵬飛

摘要：隨著現代化社會的發展和進步，人們對電能需求的“可靠性、經濟性、安全性”等指標的要求越來越高。從而，對電力系統自動化控制技術也提出更高的要求。本文闡述了電力系統自動控制的基本要求，并對電力系統自動化技術進行了探討以供參考。

關鍵詞：電力系統；自動化；構成；控制技術

電力系統自動化建設的主要目標是要實現電力在生產環節、供應環節的及時、穩定、安全、迅速、可持續，同時也是實現提高生產效率、降低運營成本，實現自動化、一體化、節約化、安全化管理的重要核心。自動化系統的建立包含著現代化生產技術、計算機科學技術、網絡共享技術的綜合應用，對于電力系統而言，自動化的生產包含著發電廠、變電站、送電分配系統、計算機監控系統、網絡覆蓋系統等眾多環節的綜合摔制與協調 ， 從而形成實時監控、指令及時傳輸、信息實時反饋的高實效性綜合管理。

一、電力系統自動化發展趨勢分析

隨著電力電子技術的飛速發展，電力系統自動化技術也得到了廣泛應用和發展，目前自動化技術的發展主要呈現出遠程化、分布式和圖形化的趨勢和特點。

1.自動化技術的遠程化

傳統的 RTU 在設計上通常采用工業控制計算機做為系統的硬件平臺，并通過擴展測控硬件接口電路 完成“四遙”功能，這種方法具有設計周期短、擴展性好，開發方便的優點，但是設計的 RTU 成本高，體積大，功耗大，結構不夠靈活。目前隨著微電子技術和網絡技術的迅速發展，遠動終端也在朝著小型化、智能化、網絡化的方向發展。通過對這種新的系統架構方案的研究，不斷的提高改善遠動終端的整體性能，具有工程實際意義。

2.自動化技術的分布式

隨著能源的日益枯竭，作為一種集約式發展的電力運行方式，分布式發電系統得到越來越多的關注。分布式發電系統是指功率為數千瓦至幾十兆瓦、與環境兼容的獨立電源系統，用以滿足電力系統和用戶的特殊要求，具有靈活的變負荷調峰性能，可為邊遠用戶或商業區提供較高的供電可靠性，節省輸變電投資，適合可再生能源利用等特點。計算機技術、電力電子技術和新材料技術的快速發展極大的推動了 DG 技術與常規電網的聯系。

3.自動化技術的圖形化

全國電力系統聯網工程的實施，電力市場運營的啟動，EMS 高級分析應用軟件的完善等，都使得電力系統管理、調度和分析計算所需的信息不但數量巨大，傳輸路徑交叉復雜，而且還要求信息刷新速度更快。以計算機和通信技術為代表的信息技術的迅猛發展，給電力系統帶來了很多新的技術進步的機遇，但同時也帶來了新的挑戰。

二、電力系統自動控制技術的基本要求

（1）迅速而正確地收集、檢測和處理電力系統各元件、局部系統或全系統的運行參數。

（2）根據電力系統的實際運行狀態和系統各元件的技術、經濟和安全要求，為運行人員提供調節和控制的決策，或者直接對各元件進行調節和控制。

（3）實現全系統各層次、各局部系統和各元件間的綜合協調，尋求電力系統優質供電、經濟性和安全性的多目標的最優運行方式。

（4）電力系統自動控制不僅能節省人力，減輕勞動強度，而且還能減少電力系統事故，延長設備壽命，全面改善和提高運行性能，特別是在發生事故情況下，能避免連鎖性的事故發展和大面積停電。

三、電力系統自動化技術應用分析

1.主動的面向對象數據庫技術

主動的面向對象數據庫技術是近年來廣泛流行及普遍應用的成熟技術，具有高度的重用性、開放性、唯一性、繼承性、共享性、智能性，該技術的應用涉及領域廣泛、適應性強，能大人簡化代碼編程的復雜性及數據庫開發的流程，因此對自動化系統的建立有著深刻的影響及積極有效的促進作用。新時期電力系統自動化的供電與調度科學的采用面向對象技術做為數據席的決策支持，這種主動的面向對象數據庫技術比一般的關系型數據庫有更廣泛的優勢，可以利用數據庫的觸發子系統實現對電力系統的令面監控，使數據的分析及權限管理得到有效的集成。同時，數據庫中對象函數的應用促進電力系統實現了全面有效的自動化控制及自動化監控，廣泛的提升了數據存儲與輸出的效率，提高了數據庫管理、存儲數據的安全性、可靠性與數據維護的一致性、針對性。

2.現場總線控制技術

現場總線也稱為現場網絡，是以現場測量及現場設備控制之間的數字傳輸為主的控制系統。該技術通過現場生產中自動化智能儀表、現代化設備與控制中心設備的有效連接實現了數字化、一體化、全方位、多視角的規范、科學、透明的通訊與控制。儀表的連接、數據的通信將遵循規范、科學的協議通過現場計算機、儀表、網絡進行廣泛的運行與傳播，從而實現了數據信息的高度共享化、完善了遠程監控、遠程調配的自動化電力系統的建立?，F場總線系統的建立使生產現場的設備之間、現場設備與控制系統之間形成了雙向、串形、多結點的數字通信，因此廣泛的適用于我國的電力系統自動化控制，目前以 FCS 系統最為普遍及實用。該控制方式摒棄了 ACS 系統的諸多弊端，使控制系統的所有性能得到了全面的優化，實現了電力系統傳感器、變送器等設備工作狀態、電量輸出、反應信號的集成與分散控制的有效結合，通過增設底層前置計算機使各個設備的功能形成了分散統一的有針對性管理，設備反應的信息均通過現場總線技術實現與中心計算機的互通，從向人大提高了系統自動化控制的安全性及靈活性，當出現故障時，上位機能準確的發現是哪個底層環節出現了問題并能及時的制定戍對策略，使系統恢復正常的運行實現高水平的服務。

3.光互連并行處理器陣列在電力系統

自動控制和繼電保護中的應用光互連技術的特點：①光互連不受電容性負載的影響，其輸入輸出可根據需要具有很大靈活性；②光互連的扇出數主要受探測器功率限制。光互連既可解決無終端的電互連線受到臨界線長度的限制的問題，又可解決有終端線受到沿該線輸出端密度限制的問題，它可以在計算系統內部實現高性能互連。它以光速傳遞信息，可將時鐘扭曲問題減小到最小程度；③光互連不受平面和準平面的限制，光在光波導中可以大于予lO的交叉角相互交叉，自由空間光束可相互穿越而不相互作用，可提高系統集成度。研究結果表明，互連網絡采用光子傳輸與電子交換相結合的方法，拓撲結構具有靈活的編程重構特性。光互連網絡的帶寬不受傳輸長度的影響，具有很強的抗電磁干擾能力，體現了光互連技術在并行處理器陣列系統中具有很大的應用潛力，為并行處理器陣列中的高速數據通訊和結構設計提供了方便。從而表明了光互連并行處理器陣列在電力系統自動控制和繼電保護中具有遠大的應用前景，將使電力系統自動控制和繼電保護的水平提高到一個新的高度，保證電力系統安全、經濟、可靠的運行。

四、結語

電力系統自動化技術的發展經歷了一個相當漫長的過程，由于相關領域技術的發展與進步，新技術的不斷涌現和完善，使電力自動化產業發展速度日益加快，各種原來看似不相關聯的技術會逐步彼此滲透，國際化、標準化、規范化越來越成為技術發展的共識，最終實現電力高度集成化、高度職能化和高度自動化，只有這樣才能保證電力系統綜合自動化的早日全面實現。