探討電力系統及其自動化發展方向

韓威

摘 要：隨著經濟的迅速發展和國民生活水平的提高，用電負荷不斷增大，電力系統趨于規?；蛷碗s化，這對電力系統的安全性和穩定性提出了更高的要求，電力系統的管理也更具有挑戰性。重點介紹了電力系統自動化的重要性，分析了電力系統自動化的研究現狀和發展方向，并針對其發展過程中出現的問題提出了一些對策。

關鍵詞：電力系統；信息管理系統；配電網；自動化技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.115

電力資源是現代社會生產和生活中不可或缺的基礎性資源，進入21世紀以來，我國電力事業飛速發展，尤其在國家電力系統改革成“2+5”模式后，我國電力系統由事業單位變為企業單位。這次改革因引了電力系統間的競爭，防止了壟斷經營，使得電力系統的發展更為迅速。電力系統及其自動化對我國電力行業的進步有著不可估量的作用，是實現我國電力系統持續、穩定發展的關鍵。

1 電力系統概述

電力系統是指由發電、輸電、變電、配電以及用電等環節組成的電能生產和消費系統。因其結構復雜、規模大、層次多的特點，在電力系統中存在著多個網絡節點，同時，這些節點又分布在不同的地域，必須通過這些網絡節點的正常運轉來實現終端用戶的可靠實用，這對電力系統運行的實時性和可靠性要求非常高，典型結構如圖1所示。

如圖1所示，電力系統主體結構主要有電源、電力網絡和負荷中心，其中，電源主要是各類發電廠站，將一次能源轉換成電能；電力網絡由電源的升壓變電所、輸電線路、負荷中心變電所、配電線路等構成，主要功能是將電源發出的電能升壓到一定等級后輸送到負荷中心變電所，再降壓至一定等級后，經配電線路與用戶相聯。在電力系統中，千百個網絡結點交織密布，有功潮流、無功潮流、高次諧波、負序電流等以光速在全系統范圍內傳播。電力系統運行是指組成系統的所有環節都處于執行其功能的狀態。系統運行分為正常運行狀態與異常運行狀態。其中，正常狀態又分為安全狀態和警戒狀態；異常狀態又分為緊急狀態和恢復狀態。電力系統運行包括了所有這些狀態及其相互間的轉移。各種運行狀態之間的轉移需通過不同控制手段來實現。

2 電力系統及其自動化技術的應用

電力系統自動化的主要流程是在整個電網的相對中心地帶設置自動化調控中心，然后以調控中心為基礎，向周圍的電網發展放射式的網絡系統，通過接收、處理和反饋這些發電廠、變電站、輸電網、用戶的信息，實現對整個電網的遠程控制。因此，電力系統的自動化實現后，將形成一個立體的網絡覆蓋面，形成非常方便的遠程控制和信息反饋系統。在這個系統中，調控中心的微機群是整個電力系統的大腦，而各個節點中的監測儀表和運行管理人員是提供節點信息的源頭，調控中心可以根據這些監控信息來處理運行中的調配和管理，監察系統發生的異常事故和常規的處理辦法對整個電網實行整體的自動化控制。在電力系統中，主要的自動化技術主要有智能運行和配電網故障定位系統、投訴熱線自動化處理系統、自動化信息管理系統、微機實時保護系統、數字仿真技術、基于GPS和EMS技術的動態安全監控系統和遠程信息實時監控維護系統等。

2.1 智能運行和配電網故障定位系統

該項技術主要是通過自動化的控制系統實現對整個電網的智能控制，對于某些模型不確定性、具有非線性和要求適應性很高的電力系統而言，傳統的控制模式是無法滿足要求的，智能運行系統可根據現場監測點的測量信息，由中央控制中心分析和處理這些信息，并作出正確的判斷和發出相應的指令實現對相關設備的自動控制；同時，發生故障時自動定位故障地點，隨著技術的發展與成熟，故障發生后的定位、隔離、恢復供電都能逐步實現自動化，是一種最快捷和可靠的故障診斷和處理方法。例如，我國某供電局10 kV變電站至某開關線路第6號電線桿斷路器過流跳閘，在采用GIS故障定位系統后，檢測人員能夠在人機界面上看到6號桿以后的片區顏色顯示為灰色，再通過故障錄波測距，就立即診斷出是6～9號桿區段間發生相間短路故障。

2.2 自動化信息管理系統

整個配電網的信息量非常大，它包含配電、變電、用電在運行全程的監測信息，決策、反饋、故障處理等操作記錄信息，只能通過自動化的方式來管理和調用這些信息。自動化信息管理系統一般包含信息管理檢索系統、自動化辦公系統、遠程信息實時監控及維護系統。這些系統不但方便人機操作，提高操作的準確性和及時性，提高電力系統的管控效能，還可以提高電力系統的穩定性和安全性，使系統處于最佳的運行狀態。

2.3 基于GPS和EMS技術的動態安全監控系統

在龐大的電網運行過程中，許多不確定的自然因素和人為因素無時不刻地影響著電網的穩定運行，而基于GPS和EMS技術的動態安全監控系統可以對電網中的所有設備進行全面的監測，及時反饋其真實的運行狀況，一旦出現不利于電網運行的因素，便會發出警報，報告潛在的隱患，做到防患于未然。

結合EMS系統的信息功能實現動態與靜態相結合的方法，來對整個電力系統進行離線和在線研究，可對不穩定因素進行遙感檢測，及時處理初起的事故，防止事故的擴大，還能夠通過GPS技術對事故發生的范圍和面積進行評價和預測，為事故的處理和救援提供必要的依據。

2.4 電力系統的仿真模擬技術

電力系統仿真模擬是指在計算機上建立與真實電力系統對應的數學模型，這對于一些運行較穩定、隨機性不大的電力系統具有重要意義。隨著諸如FACTS控制裝置、直流輸電控制裝置、繼電保護裝置、安全穩定監控裝置等先進的控制和測量裝置的使用，電力系統的實時仿真技術的真實性和可靠性越來越強，再加上全數字模式和數?；旌鲜椒抡婕夹g規模不斷擴大、數據精確程度的提高，該項技術日益完善，能夠模擬的電力系統規模也越來越大，有望使其具備對大規模電力系統的實時仿真能力。

3 電力系統的自動化發展趨勢

電力系統自動化是當代電力系統的發展方向，隨著電子技術和信息技術的飛速發展，電力系統自動化也將朝著圖形化、遠程化和智能化的方向快速邁進。

3.1 電力系統的發展趨勢

互聯網的快速發展使電力系統數據儲存、分析、調度的速度不斷提高，能夠實現快速更新和交叉性高速傳輸，這些因素都促進了電力系統自動化的發展，圖形化的電力系統信息處理模式得以長足發展，在人機界面操作過程中，操作者和決策者對電力系統的運行和變化情況就有了更加直觀的了解和更加明確的決策，這些都能夠促使電力系統向數字化、快速化、靈活化的方向發展。

3.2 電力系統自動化技術的發展趨勢

傳統的接口電路擴展測控方法靈活性差、功耗高，而隨著信息技術和網絡科技的飛速發展，運動終端設備可以更加小型和智能，在降低功耗的同時，能夠處理更多的信息?；谶@些終端設備構成的電力系統，整體功能的協調性會大幅提高，在整體控制的情況下，電力系統的運行也會趨于最優化和智能化。

4 結束語

電力系統及其自動化得益于信息技術進步和社會經濟的發展，但又能更好地服務于社會和信息技術。本文簡單介紹了電力系統的一些主流自動化技術及其發展趨勢，希望這些技術能夠不斷發展，推動我國電力事業的快速前進。

參考文獻

[l]寧建宇.電力系統繼電保護技術發展探析田[J].中國科技信息，2012（05）.

〔編輯：王霞〕