鐘淑珍

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司龍山縣供電分公司，416800）

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用探討

鐘淑珍

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司龍山縣供電分公司，416800）

為了滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性要求，本文提出了在電力系統(tǒng)中的變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)調(diào)度等多方面可以應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高電力系統(tǒng)工作效率，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；變電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)

0　引言

電力系統(tǒng)是指將發(fā)電廠的電能進(jìn)行升壓，流經(jīng)輸電線，經(jīng)過(guò)變電所降壓，最終到達(dá)用戶組成的一個(gè)相互連接的整體。電力系統(tǒng)大致可分為：發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，為了保證供電的穩(wěn)定可靠，會(huì)對(duì)整套電力系統(tǒng)提出許多要求：可靠性的保證；電能質(zhì)量的保證；經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的保證。因此，采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性是十分必要的。

1　電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)

電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)是指電力系統(tǒng)通過(guò)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)中的某個(gè)元件或者局部系統(tǒng)的工作狀態(tài)，傳輸系統(tǒng)將采集到的信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?，控制器進(jìn)行分析計(jì)算做出控制決策，自動(dòng)保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)包括：①變電系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)；②配電系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)；③電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)；

1.1變電系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)。變電系統(tǒng)是連接輸電與配電的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的合理與否影響變電系統(tǒng)對(duì)電能運(yùn)輸、供應(yīng)的監(jiān)控，關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)工作經(jīng)濟(jì)性、可靠性。

（1）變電系統(tǒng)的集成化、數(shù)字化。伴隨著電子技術(shù)的集成程度越來(lái)越高，新型的大規(guī)模集成電路應(yīng)用在了變電系統(tǒng)的繼電保護(hù)和測(cè)控系統(tǒng)上。系統(tǒng)的集成程度越高，存儲(chǔ)、處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，其成本就會(huì)隨之降低，穩(wěn)定性也不斷提升。更多的先進(jìn)的傳感器、開(kāi)關(guān)、保護(hù)裝置（光電傳感器、智能電子裝置）的應(yīng)用，使得系統(tǒng)的數(shù)字化程度更高，控制和保護(hù)裝置的性能不斷提升。不斷的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程使得不同廠家的設(shè)備擁有了標(biāo)準(zhǔn)的接口，設(shè)備間的通訊、數(shù)據(jù)的交換更加方便、可靠。同樣降低了系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程中的成本，提高了系統(tǒng)的工作效率。

（2）控制的網(wǎng)絡(luò)化。為了避免一個(gè)功能模塊管理多個(gè)控制單元，帶來(lái)的故障對(duì)系統(tǒng)影響大的問(wèn)題。系統(tǒng)應(yīng)該將功能模塊細(xì)化，讓每個(gè)功能模塊只對(duì)控制、保護(hù)的某一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施檢測(cè)、控制。讓控制系統(tǒng)呈現(xiàn)分層分布式的網(wǎng)絡(luò)狀，這樣系統(tǒng)的某一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響將會(huì)大大降低。接口技術(shù)同樣提高了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，從串口到工業(yè)總線，再到工業(yè)以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)的傳輸速率、處理的效率都有了巨大提高。 控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該考慮由于數(shù)據(jù)過(guò)大、實(shí)時(shí)性較高的特點(diǎn)。降低系統(tǒng)的丟包率，提高系統(tǒng)的電磁兼容性，提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）搖視系統(tǒng)的應(yīng)用。調(diào)度中心的控制室可以通過(guò)安裝在各個(gè)變電站的視頻圖像采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸返回的視頻影像，監(jiān)測(cè)各變電站內(nèi)電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了變電站的無(wú)人值守的安全運(yùn)行。計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)的應(yīng)用降低了電力系統(tǒng)的人工成本，提高系統(tǒng)的無(wú)人值守能力。

（4）藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用。雖然工業(yè)以太網(wǎng)的通訊效率高，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通訊功能，但卻有時(shí)會(huì)受限于電氣布線。有的環(huán)境不適宜布線作業(yè)，這就對(duì)無(wú)線通信技術(shù)產(chǎn)生了需求。藍(lán)牙技術(shù)就是一種應(yīng)用廣泛的無(wú)線通訊技術(shù)，該技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、技術(shù)的共享性較高，是未來(lái)控制系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊的重要方式。

1.2配電系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)。配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)是指配電網(wǎng)（包括微網(wǎng)、分布式電源等）的運(yùn)行監(jiān)控和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)。包括以下部分：配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集與控制系統(tǒng)（SCADA）；饋線的自動(dòng)化；配電網(wǎng)的通訊系統(tǒng)；配電主站、子站、終端系統(tǒng)。

（1）饋線自動(dòng)化的實(shí)施方法。實(shí)際生活中停電的原因可以分為：檢修原因、故障原因。為了縮短停電時(shí)間，可以采取多電源或者雙電源的配電網(wǎng)絡(luò)：在檢修作業(yè)時(shí)，只對(duì)檢修區(qū)域停電；在發(fā)生故障時(shí)，能準(zhǔn)確及時(shí)地鎖定故障區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行隔離，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

故障的自動(dòng)隔離與識(shí)別，一般采用主站集散控制和就地控制的方法。主站集散控制是指饋線終端單元（FTU）通過(guò)通訊信道上傳的數(shù)據(jù)，交由主站控制系統(tǒng)分析。當(dāng)系統(tǒng)判斷發(fā)生供電故障時(shí)，主站就會(huì)及時(shí)做出隔離、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的策略，將停電范圍縮為最小。通訊可靠性高才能保證主站的控制決策的實(shí)時(shí)性以及準(zhǔn)確性。就地控制方法則不需要通訊信道。饋線終端單元（FTU）監(jiān)測(cè)配電線路的過(guò)流情況或者失壓情況，進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)、分閘的邏輯控制，從而自動(dòng)隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

（2）配電網(wǎng)的通訊系統(tǒng)。饋線終端單元（FTU）負(fù)責(zé)采集控制開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、開(kāi)關(guān)合分的控制。配電終端單元（TTU）負(fù)責(zé)采集變壓器低壓端的運(yùn)行狀態(tài)，控制變壓器的投入進(jìn)行系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集散控制，必須將各個(gè)饋線終端單元（FTU）以及配電終端單元（TTU），采用通訊的方法與主站連接在一起。

配電網(wǎng)的通訊系統(tǒng)包括光纖、有線、無(wú)線擴(kuò)頻等通訊方式。根據(jù)實(shí)際情況可以分別選擇不同的通訊方式。例如主干線路上的各個(gè)系統(tǒng)可以采用光纖的通訊方式，支路上的變電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)认到y(tǒng)采用有線電纜的通訊方式，最后在接入主干路的光纖中。

（3）配電網(wǎng)的主站、從站技術(shù)。配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（SCADA）是指整個(gè)配電系統(tǒng)的終端設(shè)備將采集到的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞至遠(yuǎn)程主站。主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制。該系統(tǒng)可以采集配電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等重要信息。在實(shí)施主站從站技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的安全性、可靠性。統(tǒng)籌兼顧、合理規(guī)劃。

1.3電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化技術(shù)。伴隨著電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)時(shí)性、可靠性的提高，電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化水平也會(huì)相應(yīng)發(fā)展進(jìn)步，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理，運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等多種功能。在關(guān)鍵系統(tǒng)環(huán)節(jié)還可采用冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況時(shí)，自動(dòng)切換為備用系統(tǒng)進(jìn)行工作，保證了系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的工作。負(fù)責(zé)調(diào)度的主站則是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分，從全局角度監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，協(xié)調(diào)各個(gè)變電站內(nèi)的RTU之間的關(guān)系，使電力系統(tǒng)在穩(wěn)定、高效的狀態(tài)下工作。

為提高調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性，可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集過(guò)程、分析過(guò)程、控制過(guò)程以及決策過(guò)程進(jìn)行充分的數(shù)字化。電力系統(tǒng)中多種信息（管理信息、控制信息、測(cè)量信息）由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成與共享。通信數(shù)字化，各個(gè)節(jié)點(diǎn)測(cè)量、采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到調(diào)度自動(dòng)化主站。決策的數(shù)字化使系統(tǒng)控制效果更加穩(wěn)定可靠，抗干擾性也有所提高。

2　總結(jié)

科技的不斷進(jìn)步為電力系統(tǒng)帶來(lái)了更多、更有效的自動(dòng)化技術(shù)。更加先進(jìn)的變電系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)、配電系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)、電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)不斷涌現(xiàn)。先進(jìn)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)更加符合未來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、安全性的要求。

［1］劉雷.電力自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中的運(yùn)用研究［J］. 河南科技，2014，01：116-117.

［2］陳建明.電力自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向［J］. 中國(guó)科技信息，2014，05：143-144.

［3］郝潔.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)研究［J］. 電子制作，2013，04：177.

［4］焦偉.電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.華北電力大學(xué)，2014.

Discussion on the application of power system and its automation technology

Zhong Shuzhen
（State Grid Power Company in Hunan Province，Shan county power supply branch，416800）

In order to meet the economic and environmental protection requirements of power system，this paper presents the application of automation technology in power system，such as power system，power distribution system，power system dispatching and so on.The application of automation technology can effectively reduce the cost of power system operation，improve the efficiency of power system， and ensure the stable and reliable operation of power system.

power system；automation； power system；distribution system