陳 云（四川華能涪江水電有限責任公司，四川 成都 610041）

電力系統(tǒng)運行控制自動化的研究

陳 云
（四川華能涪江水電有限責任公司，四川 成都 610041）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，電力行業(yè)得到了飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的運行也更加高效和安全，但是隨著各行各業(yè)電力能源需求的不斷增加，供電范圍在不斷擴大，電力系統(tǒng)在供電過程中會出現(xiàn)一些突發(fā)事故，運行過程中的故障也不斷增多，嚴重影響了用戶用電效率和供電安全，因此，加強電力系統(tǒng)運行控制的自動化研究對于提高電力系統(tǒng)安全具有重要意義。

電力系統(tǒng)；供電安全；控制自動化

近年來，我國工業(yè)生產(chǎn)速度在不斷加快，應用于電力生產(chǎn)中的電力系統(tǒng)，其安全程度備受關注，而電力系統(tǒng)的控制和運行過程較為復雜。輸電、配電、用電的過程都有其自身的內(nèi)在規(guī)律，并且這些環(huán)節(jié)之間都是緊密連接，相互影響的，如果其中有一項環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障就會影響到整個電力系統(tǒng)的安全運作。電力系統(tǒng)中的各個生產(chǎn)設備每年都要定期檢修，但是常因天氣和自然災害的影響，故障發(fā)生率會增多。電子系統(tǒng)自動化調(diào)度，可以提高電力系統(tǒng)的自動化水平，確保電力系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定的運行。

一、電力系統(tǒng)運行控制目標

（一）控制電力系統(tǒng)安全運行的手段

如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)了安全事故或者安全故障，輕微會使電力設備出現(xiàn)損壞，使各項工作不能正常運行，但是如果故障非常嚴重，會導致供電終止，為各項生產(chǎn)帶來阻礙，經(jīng)濟效益受損；如果發(fā)生安全事故，則會引發(fā)火災，威脅到企業(yè)人員的生命安全，如果是國有大型企業(yè)，更會使國家蒙受巨大的經(jīng)濟損失?？梢姡_保電力系統(tǒng)安全運行是保證企業(yè)生產(chǎn)和國家建設的關鍵。

一般，導致電力系統(tǒng)出現(xiàn)事故或者故障的原因有很多，比如，一些外界自然因素，風暴、雷電、地震、冰雪等，其次，還受很多內(nèi)部因素的影響，設備安裝存在錯誤、沒有定期對老化線路和設備及時更換等。要想從根本上減少事故的產(chǎn)生，外部因素無法改變，而電力系統(tǒng)本身又存在一定缺陷，故障產(chǎn)生受人為因素影響較大，因此無法避免。所以，要想實現(xiàn)電力系統(tǒng)的相對安全，首先可以對電力系統(tǒng)進行完善，在發(fā)電、輸電、配電等各項流程中，為變電設施和輸電設備留出一些檢查的時間，在確保了電力裝置靈敏運行，并且能夠長期可靠工作的前提下，再進行各項操作，這樣，電力系統(tǒng)才能更加安全運行，如圖1所示為發(fā)電控制中各個模塊的關系圖。還有一方面，如今的電力系統(tǒng)正在變得日趨復雜，對電力系統(tǒng)實時監(jiān)控需要花費很多的人力和物力以及資金，很難在每一個地區(qū)落實。

（二）在控制能源方面的應用

電力能源是一種非常重要的能源，在各個領域都揮發(fā)著重要作用，是保證工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的重要能源。電力能源其質(zhì)量有規(guī)定的指標，這些指標包括電能的發(fā)生頻率、電能的波形特征、以及電壓。而很多發(fā)電機產(chǎn)生的電能波段都是正弦形式的，電力系統(tǒng)中一些電氣設備產(chǎn)生的電能波形也是正弦的，為了確保電力系統(tǒng)能夠大容量輸電，電力系統(tǒng)增加了很多供電設備，目的是使電力系統(tǒng)達到逆變和整流的效果。這些額外增加的環(huán)節(jié)使電能波形受到了影響，造成波形扭曲，嚴重干擾了電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。

鑒于上述原因，要想使波形不出現(xiàn)扭曲，就要做好電能波的監(jiān)測，以此減少設備產(chǎn)生的諧波。而電能頻率，可以保證電力能源的質(zhì)量，在我國，為了確保電能頻率的穩(wěn)定，對電能的頻率指標有明確規(guī)定，頻率的波動要求符合行業(yè)標準，并要與功率供求一致。電能發(fā)生負荷也是非常常見的，如果負荷過大會影響供電安全。因此，要對電能的負荷效果和功率加強監(jiān)督，對其變動做好記錄。為了有效保證電力系統(tǒng)的安全，減少故障的產(chǎn)生，要隨時對負荷實施監(jiān)測，開機和關機都要按照規(guī)定的標準進行。

最后就是電壓的操作，電力系統(tǒng)中的電壓變動范圍要控制在一定標準內(nèi)，一般，系統(tǒng)電壓要在我國額定電壓的百分之十三以內(nèi)，電力系統(tǒng)不發(fā)生功率變化是確保電壓穩(wěn)定的重要前提，系統(tǒng)中的局部構(gòu)件之間的統(tǒng)一可以減少無功功率。電壓的調(diào)節(jié)可以應用發(fā)電機操作，還有一種方法是對系統(tǒng)變壓器的接頭進行調(diào)整，以并聯(lián)的形式補償電容器。

圖1 發(fā)電控制各個模塊關系圖

（三）控制電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益

電力系統(tǒng)的運行是否安全可以通過查看電能質(zhì)量和電壓參數(shù)來實現(xiàn)，但是只對這兩項內(nèi)容查看是不夠的，還要充分考慮電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益可以從控制發(fā)電成本和控制運輸時間兩方面考慮。如果電力系統(tǒng)已經(jīng)在運行過程中，就可以對系統(tǒng)進行適當調(diào)度，制定調(diào)度方案。但很多調(diào)度方法都不是直接應用到電力系統(tǒng)中的，而是首先對電壓和電流量進行計算。

（四）控制污染排放，實現(xiàn)保護環(huán)境目的

實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全需要綜合考慮很多因素，比如，安全供電、安全配電以及電力能源等方面，但是只考慮這些問題，并不能從根本上控制企業(yè)發(fā)電成本。因此，要想在根本上較少企業(yè)成本，并能減少電力系統(tǒng)的安全事故發(fā)生，就要選擇適合電力系統(tǒng)運行的調(diào)度方案。并要隨時控制好發(fā)電廠廢氣物的排放量。在一定程度上減少污染，企業(yè)省去了處理污染的費用。因為，電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行好壞，是由調(diào)度方案決定的。因此，要對電容量的組合形式合理設計和設置，并能充分考慮發(fā)電機的發(fā)電性能和發(fā)電水平，這樣可以控制發(fā)電廠燃料的排放量，一定程度上節(jié)約了資源，保護了環(huán)境。要對發(fā)電廠的燃料和水力發(fā)電廠的發(fā)電量進行考察和分析，以此準確計算出具有經(jīng)濟效益的調(diào)度方案。應用優(yōu)化的調(diào)度方案可以有效控制好電力系統(tǒng)燃料的損耗，并能將成本控制到最低。

二、電力系統(tǒng)自動控制化的應用

（一）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術

主動面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術在近年來得到飛速發(fā)展，其具有安全性高、成本低、開放性和共享性強的特征，可以對代碼的編寫實施簡化，電力系統(tǒng)應用這種面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術可以利用數(shù)據(jù)的接觸點實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，能夠集成對數(shù)據(jù)進行分析和管理。此外，自動化控制的自動化監(jiān)測可以通過數(shù)據(jù)庫的對象函數(shù)來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和管理的集成效果。并且自動化控制應用對象函數(shù)可以提高數(shù)據(jù)的輸出效率，使數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)存儲更加安全可靠。

（二）現(xiàn)場總線控制技術應用

總線控制技術可以實現(xiàn)現(xiàn)場測量和數(shù)據(jù)傳輸，具有一體化和數(shù)字化的特點。自動化系統(tǒng)的建立可以依靠現(xiàn)場的儀表、網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了信息的高度共享和配置。現(xiàn)場的總線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)設備與系統(tǒng)的數(shù)字化通信。因此，在電力系統(tǒng)自動化控制中被大量應用，其中，以FCS系統(tǒng)應用的最為普遍。FCS系統(tǒng)實現(xiàn)了內(nèi)部全部功能的優(yōu)化和升級。并能使傳感器、變電器等設備實現(xiàn)輸電、集成信號的充分結(jié)合。在系統(tǒng)的底層設置了一個計算機，可以對分散的設備統(tǒng)一管理，系統(tǒng)設備上的所有信息都可以傳輸?shù)接嬎銠C中，使自動化控制系統(tǒng)的靈敏度得以提高。

（三）光互連技術的應用

光互連技術是電力系統(tǒng)中的一項非常重要的技術，主要應用在自動控制和繼電保護中。具有以下幾個特點：不會受到電容負載的影響，數(shù)據(jù)輸出和輸入的靈活性較高；扇出數(shù)會受到系統(tǒng)內(nèi)部探測器的影響；很多時候，無終端形式的電互連接會受臨界線路長度的制約，而光互連技術卻可以解決這個問題，并能在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)電力線路的高性能連接。傳遞信息的速度非常快，可以接近光速，可有效解決時鐘扭曲問題；平面和準平面不會對其產(chǎn)生影響和阻礙。

結(jié)語

本文主要對電力系統(tǒng)運行控制目標的主要內(nèi)容進行了論述，可見，電力系統(tǒng)能夠有效控制能源的使用，并能控制企業(yè)經(jīng)濟效益以及發(fā)電廠污染物的排放量。最后，分析了電力系統(tǒng)自動控制化技術的具體應用，通過應用這些新技術，可以提高系統(tǒng)的靈活性和科學性，實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時監(jiān)督。

[1]穆云飛.電力系統(tǒng)斷面潮流控制及其靜態(tài)電壓穩(wěn)定域的研究[D].天津大學，2010.

[2]孫艷.電力系統(tǒng)一次調(diào)節(jié)潮流議程及其相關應用研究[D].廣西大學，2010.

[3]馬燕峰.電力系統(tǒng)低頻振蕩的協(xié)調(diào)阻尼控制研究[D].華北電力大學，2010.

TM76

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陳云（1976-），男，四川三臺人，工程師，技師，從事水電集控運行管理工作。