電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用的熱點與趨勢

1、    電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用的熱點與趨勢    宋鋼摘 要：信息時代，當前電力系統(tǒng)自動化依賴于電子技術(shù)、計算機技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點有：電力一次設(shè)備智能化控制、電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測、光電式電力互感器、適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護及測控裝置、特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā)、基于gps統(tǒng)一時鐘的新一代ems和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)等。今后，電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢方向還很多，應(yīng)用領(lǐng)域會不斷推陳出新。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化；應(yīng)用發(fā)展1 當前電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用發(fā)展的技術(shù)熱點進入it技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)時代，當前電力系統(tǒng)自動化依賴于電子技術(shù)、計算機技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的

2、主要熱點有：1.1 電力一次設(shè)備智能化控制常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標準等技術(shù)問題。智能控制在電力系統(tǒng)工程的應(yīng)用，具有非常廣闊的前景，其具體應(yīng)用有快關(guān)汽門的

3、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)控制，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵磁、電掣動、快關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多機系統(tǒng)中的asvg（新型靜止無功發(fā)生器）的自學(xué)習(xí)功能等。1.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運行參數(shù)，進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強，檢測環(huán)境條件惡劣

4、，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時日。1.3 光電式電力互感器電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標準數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大；信號動態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變；互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設(shè)備接口。因此不少發(fā)達國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標準。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另

5、一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進行一體化設(shè)計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點之一。1.4 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護及測控裝置在電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、轉(zhuǎn)換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵

6、技術(shù)是為滿足數(shù)值計算需要對相關(guān)的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如何實現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計。1.5基于gps統(tǒng)一時鐘的新一代ems和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)（1）基于gps統(tǒng)一時鐘的新一代ems。目前應(yīng)用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集（scada）系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(tǒng)整體動態(tài)特性分析困難；后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長，只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數(shù)據(jù)只是局部有效，難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。（

7、2）基于gps的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)?；趃ps的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有scada的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)，主要由同步定時系統(tǒng)，動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用gps實現(xiàn)的同步相量測量技術(shù)和光纖通信技術(shù)，為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。gps技術(shù)與相量測量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物pmu（相量測量單元）設(shè)備，正逐步取代rtu設(shè)備實現(xiàn)電壓、電流相量測量（相角和幅值）。電力系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)測從穩(wěn)態(tài)/準穩(wěn)態(tài)監(jiān)測向動態(tài)監(jiān)測發(fā)展是必然趨勢。gps技術(shù)和相量測量技術(shù)的結(jié)合標志著電力系統(tǒng)動態(tài)安全監(jiān)測和實時控制時代的來臨。2 電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢方向2.1

8、電力系統(tǒng)的自動控制技術(shù)（1）在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展。（2）在設(shè)計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題。（3）在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論。（4）在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應(yīng)用。（5）在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。2.2整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展（1）由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到agc（自動發(fā)電控制）。（2）由高電壓等級向低電壓擴展，例如從ems（能量管理系統(tǒng)）到dms（配電管理系統(tǒng)）。（3）由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如scada（監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集）的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)

9、展。（4）由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動化的發(fā)展。（5）裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護技術(shù)的演變。（6）追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。（7）由以提高運行的安全、經(jīng)濟、效率為完成向管理、服務(wù)的自動化擴展，例如mis（管理信息系統(tǒng)）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。近20年，隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個計算機、控制、通信和電力裝備及電力電子的統(tǒng)一體，簡稱為“cccp”。其內(nèi)涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環(huán)控制的對象越來

10、越豐富。3 結(jié)束語總之，電力自動化市場競爭格局可分為高端市場（220kv及以上電壓等級）和中端市場（110kv及以下電壓等級）兩個不同的領(lǐng)域，國外廠商主要在高端市場占有一定份額。近年來，國產(chǎn)設(shè)備因其更適合國內(nèi)的運行環(huán)境而已占據(jù)市場主導(dǎo)地位。電力自動化行業(yè)高端市場由壟斷競爭向寡頭壟斷轉(zhuǎn)變，中低端市場則從完全競爭向壟斷競爭轉(zhuǎn)變。同時，通過電力結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降耗和建設(shè)應(yīng)用智能電網(wǎng)，在轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式的同時，能夠促進工業(yè)和民用領(lǐng)域加快應(yīng)用低碳技術(shù)和全社會節(jié)能減排。伴隨著各項戰(zhàn)略的逐步落實，我國電力自動化市場將受益于包括智能變壓器、配電自動化、智能電表、風力接納，電動汽車充換電等的快速建設(shè)，保持良好發(fā)展勢頭。今后，隨著計算機技術(shù)，控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進入電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，而信息技術(shù)的發(fā)展，不僅會推動電力系