電力系統(tǒng)及其自動化簡介

1、電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動化電力工業(yè)是具有公用事業(yè)性質(zhì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)是具有明顯的社會公益性的行業(yè)，是國民經(jīng)濟的大動脈，電力供應(yīng)的可靠性對現(xiàn)代社會具有極其重大的影響。我國經(jīng)濟在穩(wěn)步快速的發(fā)展，需要我國電力工業(yè)發(fā)展的支持，也給電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。1 我國電力系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀1.1 體制變遷l 97年前：電力工業(yè)部l 97年8月：國家電力公司l 02年3月：國務(wù)院正式批準了以“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)，打破壟斷，引入競爭”為宗旨的電力體制改革方案(即：國務(wù)院5號文件)。l 02年10月：成立國家電力監(jiān)管委員會（電監(jiān)會）l 02年12月29日，在原國家電力公司的基礎(chǔ)上，中國電力新

2、組建(改組)的11家公司宣告成立，包括兩家電網(wǎng)公司、五家發(fā)電集團公司和四家輔業(yè)集團公司分別經(jīng)營電網(wǎng)、電源及輔業(yè)資產(chǎn)。電網(wǎng)公司： 國家電網(wǎng)公司 南方電網(wǎng)公司發(fā)電公司 華能集團公司 大唐集團公司 華電集團公司 國電集團公司 電力投資集團輔業(yè)集團 中國電力工程顧問集團公司 中國水電工程顧問集團公司 中國水利水電建設(shè)集團公司 中國葛洲壩集團公司l 電力產(chǎn)業(yè)總資產(chǎn)（2000年底）：2.5萬億元，其中原國電總資產(chǎn)1.8萬億元1.2 近期發(fā)展狀況l 發(fā)電裝機容量：1980：6587萬KW（65869MW）1987：10289.7萬KW1993：20000萬KW1996：23654萬KW2003：38900萬

3、KW2004：44000萬KW，用電21735億千瓦時2005年底：50841萬KW，用電24220億千瓦時未來十年，預(yù)計還要增加50000萬KWl 變電站數(shù)量：1996年統(tǒng)計數(shù)據(jù)（注）：500KV：47330KV：25220KV：1003154KV：2110KV：549666KV： 272935KV： 20921目前每年新增變電站約4000個，改造老變電站約2000個。2003年末數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，供參考）：500kV：近100個220kV：1800多個110kV：5900個66kV/35kV變電站有5700多個另有數(shù)據(jù)顯示，全國110KV以下、35KV以上的終端變電站有18000余座，35K

4、V等級以下的各類配電變電站數(shù)量更多近幾年，每年新增變電站約4000個，改造老變電站約2000個。2 電力系統(tǒng)概述2.1 電力系統(tǒng)的特點（1）平衡性：電能不能儲存，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。（2）瞬時性：暫態(tài)過程非常迅速，電能以電磁波的形式傳播，真空中傳播速度為300km/ms。（3）和國民經(jīng)濟各部門間的關(guān)系密切。2.2 電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)。發(fā)電，輸變電，配電，用電 （1） 發(fā)電部分(Generation)：發(fā)電廠，將化學(xué)能（煤炭，燃油），水能，核能，風(fēng)能等轉(zhuǎn)化為電能。 火電廠：煤、油（不可再生），空氣

5、，水 水電廠：水的勢能（可再生能源），受氣象影響大。 核電站：核燃料（比較貴），水 抽水蓄能電站：吸發(fā)兼?zhèn)洌骞日{(diào)節(jié)，快速備用 化學(xué)能電源：各種電池，燃料電池等，效率高，比較貴 綠色能源：風(fēng)能、太陽能、潮汐發(fā)電，地熱電站，比較貴，易受自然條件影響。（2）輸配電部分(Power Transmission Grid)：輸電網(wǎng)絡(luò)，通過高壓輸電網(wǎng)絡(luò)將電能由發(fā)電廠輸送到負荷中心l 變電站 一次設(shè)備變壓器斷路器（開關(guān)）隔離開關(guān)（刀閘）限流電抗器（電感）載流導(dǎo)體（母線/輸電線）CT/PT（Current Transformer/ Potential Transformer）絕緣子接地裝置補償裝置（調(diào)相機/電

6、容/靜補裝置）中性點設(shè)備避雷設(shè)備 二次設(shè)備控制系統(tǒng)：直流電壓，控制短路器開合信號系統(tǒng)：警報音響，位置信號（斷路器開合）測量系統(tǒng)：測量表計同步系統(tǒng)：保證同期操作（同壓，同頻，同相）用的設(shè)備測量設(shè)備保護設(shè)備控制設(shè)備監(jiān)視設(shè)備（包括故障錄波）常規(guī)變送器和微機變送器l 輸電線路架空線路：鋼芯鋁導(dǎo)線，分裂導(dǎo)線；裸導(dǎo)線，絕緣導(dǎo)線電纜：單相，三相交流線路：潮流不可控，遠距離輸電穩(wěn)定性問題較大直流線路：潮流可控，超遠距離輸電無穩(wěn)定性問題。交直流混合輸電網(wǎng)絡(luò)（整流站，換流站，直流線路），不同頻電網(wǎng)互聯(lián)l 用電部分用電設(shè)備消耗電能高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。2.3 對電力系統(tǒng)的基本要

7、求（1）保證供電可靠性（2）保證電能質(zhì)量（3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（4）其它：如環(huán)境保護問題2.4 衡量電能質(zhì)量的指標（1）電壓偏差電壓偏差指當供配電系統(tǒng)改變運行方式或負荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點的電壓也隨之改變，各點的實際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。（2）電壓波動電壓連續(xù)變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分數(shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2時稱為電壓波動。（3）頻率偏差頻率偏差是指供電的實際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。我國電網(wǎng)的標準頻率為50Hz，又叫工頻。頻率偏差一般不超過0.25Hz，當電網(wǎng)容量大于3

8、000MW時，頻率偏差不超過0.2Hz。調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機有功功率。（4）供電可靠性供電可靠性指標是根據(jù)用電負荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性的指標，用全年平均供電時間占全年時間百分數(shù)表示。（5）其它 電壓閃變負荷急劇的波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。 不對稱度不對稱度是衡量多相負荷平衡狀態(tài)的指標，多相系統(tǒng)的電壓負序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度，電流負序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度，均以百分數(shù)表示。 正弦波形畸變率當網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。

9、諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。包括n次諧波電壓、電流含有率，電壓、電流總諧波畸變率，諧波電壓的總平均畸變系數(shù)。2.5 常用概念（1）基本量綱電壓：伏特（V），千伏（KV），萬伏（慣用）電流：安培（A）有功功率：瓦特（W），千瓦（KW），兆瓦（MW），萬千瓦（慣用）無功功率：乏（Var），千乏（KVar）電量：度（KWH kilowatt-hour）（1）電壓等級國家規(guī)定的等級：3，6，10，35，（66），110，（154），220，330，500KV其中：500，330，220KV用于大電力系統(tǒng)主干線110KV用于中小電力系統(tǒng)主干線

10、，和大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)35KV用于大城市或大工業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，以及農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)10KV為最常用的更低一級配電網(wǎng)絡(luò)，只有負荷中高壓電動機比重很大時才用6KV電壓3KV用于工況企業(yè)內(nèi)部（2）調(diào)度等級五級調(diào)度（國，網(wǎng)，省，地，縣）（3）調(diào)度部門組成和作用調(diào)度部門的一般包括：調(diào)度，方式，保護，通信，遠動（自動化）3 電力信息化電力信息化大致分為兩部分： l 電力系統(tǒng)自動化：保障電能安全可靠地在電網(wǎng)上傳輸；l 電力營銷和通用信息化：保證電能銷售和電網(wǎng)資產(chǎn)科學(xué)有效管理。由于電力生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性的要求，電網(wǎng)企業(yè)對生產(chǎn)過程控制的信息技術(shù)應(yīng)用一向比較重視，而對業(yè)務(wù)及管理的信息化重視卻相對不足，生產(chǎn)自動化與管理信息化

11、的發(fā)展處于不平衡狀態(tài)。兩者的投資比重大致為80：20。4 電力系統(tǒng)自動化的基本概念電力系統(tǒng)自動化（electric power system automation）是電力信息化最重要的部分。電力系統(tǒng)自動化是應(yīng)用各種具有自動檢測、反饋、決策和控制功能的裝置并通過信號、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進行就地或遠方的自動監(jiān)視、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制，目的是保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全經(jīng)濟運行。電能的供應(yīng)和使用與社會經(jīng)濟和人民日常生活密切相關(guān)。電力系統(tǒng)包括生產(chǎn)、傳輸、分配、消費電能的各個環(huán)節(jié)，是一個復(fù)雜的連續(xù)生產(chǎn)和消費過程，在地域上分布遼闊而在電氣上卻是聯(lián)成一體的。電能質(zhì)量不合格將引起產(chǎn)品質(zhì)

12、量和生產(chǎn)率的下降以及人民生活的不便，突然停電和長期頻率或電壓下降的情況下還回造成人身傷亡和設(shè)備損壞事故。電力系統(tǒng)中任何一個元件的參數(shù)和運行狀態(tài)的變化都會迅速地影響到系統(tǒng)中其他元件的正常工作，所以在電力系統(tǒng)中任何一處發(fā)生故障，應(yīng)及時而正確地處理，否則將使事故擴大，并波及電力系統(tǒng)其他運行部分，以至造成大面積停電。一次能源調(diào)度、發(fā)電機起停和負荷分配、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和潮流分布、負荷控制和管理的合理與否，都涉及電力系統(tǒng)運行中能量的節(jié)約和所發(fā)揮的經(jīng)濟效益。由于電力系統(tǒng)規(guī)模和容量的不斷擴大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行方式日益復(fù)雜，單純依靠人力來監(jiān)視電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，正確而及時地進行各項操作，迅速地處理事故，已經(jīng)是不可能了。

13、必須應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、圖象顯示技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的最新成就來實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。電力系統(tǒng)自動化的基本要求如下：（1） 迅速而正確地收集、檢測和處理電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)的運行參數(shù)。（2） 根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟和安全要求為運行人員提供調(diào)節(jié)和控制的決策，或者直接對各元件進行調(diào)節(jié)和控制。（3） 實現(xiàn)全系統(tǒng)各層次、各局部系統(tǒng)和各元件間的綜合協(xié)調(diào)，尋求電力系統(tǒng)電能質(zhì)量合格和安全經(jīng)濟運行。（4） 提高供電可靠性，減少電力系統(tǒng)事故、延長設(shè)備壽命，提高運行水平，節(jié)省人力，減輕勞動強度。4.1 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程電力系統(tǒng)自動化是在應(yīng)用各種

14、自動裝置逐步取代人工操作的過程中發(fā)展起來的。最先，運行人員在發(fā)電機組、開關(guān)設(shè)備等電力系統(tǒng)元件的近旁直接監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)并進行手工操作和調(diào)節(jié)，例如人工操作開關(guān)、調(diào)節(jié)發(fā)電機的出力和電壓等。這種工作方式的效果與運行人員的素質(zhì)和精神狀態(tài)有關(guān)，也與監(jiān)視儀表和調(diào)節(jié)操作裝置的完善性有密切關(guān)系，往往不能及時而正確地對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，特別在發(fā)生事故時，由于來不及反應(yīng)事故的發(fā)生和發(fā)展，而使事故擴大。隨著單個設(shè)備或單個過程自動裝置（或調(diào)節(jié)器）的應(yīng)用，直接以運行參數(shù)的變化作為控制裝置的輸入信號，來起動設(shè)備的操作和控制，如利用各種繼電器來反應(yīng)系統(tǒng)故障情況下的電流和電壓的變化，使斷路器開斷故障線路；根據(jù)發(fā)電機端電壓變化的

15、信號來調(diào)節(jié)勵磁電流，以實現(xiàn)電壓和無功功率的調(diào)節(jié)和控制；根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化信號來調(diào)節(jié)原動機的出力，以實現(xiàn)頻率和有功功率的調(diào)節(jié)和控制以及水輪機組的程序起動等。這種單參數(shù)、單回路的調(diào)節(jié)和控制裝置的應(yīng)用，節(jié)省了人力，并能比較正確而及時地控制運行狀態(tài)。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，自動裝置的組成元件也由最初的電磁型的發(fā)展成由晶體管、集成電路構(gòu)成的無觸點型的并進一步采用以微型計算機（或微處理器）為基礎(chǔ)的可編程序控制器等先進設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電廠（發(fā)電機）及電力系統(tǒng)其他元件數(shù)量的增加，運行工況的復(fù)雜，使得協(xié)調(diào)各元件間的控制成為必要。所以，在一個發(fā)電廠、局部電力系統(tǒng)以至整個電力系統(tǒng)開始應(yīng)用先進的計

16、算機和通信設(shè)備來完成數(shù)據(jù)收集和處理，并且利用計算機的高速運算能力、大容量內(nèi)存和高度的邏輯判斷能力，實現(xiàn)一個發(fā)電廠、局部電力系統(tǒng)以至整個電力系統(tǒng)的集中監(jiān)視、決策和控制。隨著電力系統(tǒng)各元件及發(fā)電廠組成的日益復(fù)雜，以及對控制的要求日益嚴格，進一步用計算機進行集中控制越來越困難，這是因為信息量龐大，通道擁擠，計算機的容量增大，響應(yīng)不快，運行復(fù)雜。利用計算機性能價格比日益提高的趨勢，對被控對象多、每個對象需要監(jiān)控的參數(shù)較多、各個對象在地理上比較分散的系統(tǒng)，控制方式從集中控制發(fā)展為分層控制，如中心調(diào)度所、地區(qū)調(diào)度所、發(fā)電廠（變電所）控制中心等形式的分層控制。分層控制的最低層可以在獲取數(shù)據(jù)的地方由就近設(shè)置的

17、計算機處理數(shù)據(jù)，并進行控制。這樣可以避免大量信息可來回傳送，減輕上層計算機的負擔，提高信息處理的實時性。只有涉及全系統(tǒng)的綜合信息，才由下一層轉(zhuǎn)送給上一層進行處理和控制，在上層作出決策后向下層發(fā)送控制信息。4.2 電力系統(tǒng)自動化的主要內(nèi)容和現(xiàn)狀l 火電廠自動化現(xiàn)代火電廠的發(fā)展趨勢是采用高溫、高壓、中間再熱的大型單元式發(fā)電機組，機組的單機容量大而熱力系統(tǒng)復(fù)雜，其運行工況多變，操作頻繁而復(fù)雜，控制的對象和參數(shù)多，所以對火電廠的自動化程度提出了很高的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)控儀表和運行方式已滿足不了火電廠經(jīng)濟安全運行的要求。近十幾年來已經(jīng)應(yīng)用計算機來代替常規(guī)調(diào)節(jié)儀表對單項參數(shù)的控制或用一些相對獨立的自動控制系統(tǒng)

18、來完成局部設(shè)備的控制（如鍋爐自動控制，噴燃器自動控制，汽輪機自動起動和發(fā)電機自動同步等），或者在傳統(tǒng)的儀表和控制器的基礎(chǔ)上增加電子計算機的協(xié)調(diào)和控制。其主要的功能有下列幾方面。（1） 安全監(jiān)視。利用計算機對發(fā)電機組的各種參數(shù)和各類設(shè)備的運行狀態(tài)進行巡回和周期性的測量和檢查。對于不同的運行工況（如正常、異常、起停過程、事故）。檢測的內(nèi)容和周期是不同的。采取數(shù)據(jù)后還要進行必要的處理，例如判斷數(shù)據(jù)的正確性，對某些參數(shù)的修正，進行參數(shù)濾波等。同時，可對收集到的信息進一步校驗是否越限，并通過聲光顯示或打印輸出向運行人員報告。還可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進行計算，得出如功率總加、鍋爐效率、廠用電率等性能指標值。（

19、2） 正常調(diào)節(jié)。在正常運行時，對鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主輔設(shè)備進行直接或間接控制。在運行中，因不斷受到內(nèi)外部條件及干擾影響，一些被調(diào)參數(shù)（如汽壓、汽溫、水位、流量、風(fēng)量等）經(jīng)常發(fā)生變化，這就要利用自動調(diào)節(jié)器，根據(jù)被調(diào)量的偏差值，按規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進行調(diào)節(jié)。最簡單的是單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。利用計算機可以同時控制若干回路，并考慮各參數(shù)的相關(guān)因素。（3） 機組起停。高參數(shù)和大容量機組的汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)十分復(fù)雜，使機組起停時的控制十分困難。在從冷態(tài)起動到帶滿負荷（幾小時到十幾小時）的過程中，包括鍋爐點火、升溫升壓、汽輪機升速、初負荷保持、升負荷等幾個階段，工況不斷變化。為了保證起動設(shè)

20、備的安全，減輕運行人員的勞動強度，要對各種參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)視、判斷和計算，然后對各調(diào)節(jié)器和程序控制回路發(fā)出指令，或者直接去調(diào)節(jié)和操作發(fā)電機組。（4） 事故處理。對生產(chǎn)過程進行趨勢預(yù)報和報警分析。事故發(fā)生后，首先通過事故識別程序查明事故性質(zhì)及原因，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的事故處理程序。如果事故繼續(xù)發(fā)展，以致危及機組及系統(tǒng)安全時，則應(yīng)采取緊急措施（如減負荷、停機）。在事故處理過程中，要監(jiān)視和記錄設(shè)備的狀態(tài)及主要參數(shù)，以供運行人員進行事故后的分析。l 水電廠自動化水電廠除了按計劃發(fā)電外，還在電力系統(tǒng)中起著調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的作用，所以機組啟動頻繁，工況多變（如調(diào)相改發(fā)電，抽水蓄能發(fā)電廠的抽水改發(fā)電等）；

21、水電廠一般要通過遠距離輸電線將電能送到負荷中心，易出現(xiàn)穩(wěn)定問題；同時水電廠還應(yīng)考慮水力資源的綜合利用。所以，水電廠的自動化要能適應(yīng)這些要求。水電廠自動化也是從單機自動化開始。首先實現(xiàn)機旁的儀表監(jiān)視和報警，就地操作和單個元件的自動化，例如電氣液壓型的調(diào)速器，復(fù)式勵磁電壓教正器等。隨著水電廠機組數(shù)量的增多和單機容量的增大，以及水電的梯級開發(fā)和逐步實現(xiàn)水電廠、梯級水電廠的集中控制，采用對全廠和梯級水電廠運行狀態(tài)的巡回檢測，全廠主輔機的集中起停，自動調(diào)頻和有功幾無功功率的成組調(diào)節(jié)，機組的優(yōu)化運行，穩(wěn)定的監(jiān)視和控制（如切機、電氣制動、低頻自動啟動機組等）等。近幾十年來，在水電廠自動化中廣泛應(yīng)用計算機技術(shù)

22、和微處理機。機組的基礎(chǔ)自動化裝置實現(xiàn)微機化，例如微機化的調(diào)速裝置、勵磁調(diào)節(jié)器、同步系統(tǒng)等，給水電廠的基礎(chǔ)自動化帶來了極大的方便。多微機的分布式計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使水電廠進入全廠計算機監(jiān)控和綜合自動化，實現(xiàn)全廠的安全監(jiān)視、自動發(fā)電控制和經(jīng)濟運行、事故順序記錄和水庫經(jīng)濟調(diào)度等綜合功能。在梯級開發(fā)的水系，還可以進行全梯級水電廠的集中調(diào)度和控制。隨著自動化水平的提高，在一些中、小型水電廠可以實現(xiàn)無人值班和控制中心的遠方監(jiān)控。水電廠除了本身機組和電器設(shè)備監(jiān)視和控制外。還要考慮水力系統(tǒng)（上、下游，以至跨流域）對水電廠的約束，實現(xiàn)水庫長、中、短期的優(yōu)化調(diào)度，以及防洪、灌溉、航運、供水、養(yǎng)殖的綜合利用。所

23、以，廣義的水電廠自動化還包括對水庫的調(diào)節(jié)和管理，以及大壩的自動監(jiān)視和管理。目前，已采用先進的無線電通信手段和以微型計算機為基礎(chǔ)的水庫流域水情測報幾防洪調(diào)度自動化系統(tǒng)，定時收集全流域的氣象和水文（包括降雨，上、下游用水情況等）實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后可以得到未來時段水庫的入水流量變化過程幾洪水預(yù)報。也應(yīng)用自動測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)觀察大壩各項變量（如溫度、應(yīng)變、應(yīng)力、壩縫開度、滲透壓力等）。l 電力調(diào)度自動化 電力調(diào)度的作用：安全、質(zhì)量、經(jīng)濟、市場為了合理監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)日益擴大的電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時處理影響整個系統(tǒng)正常運行的事故和異?，F(xiàn)象，在形成電力系統(tǒng)的最早階段，就注意到電力系統(tǒng)的遠方監(jiān)視和控制

24、問題，并提出必須設(shè)立電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心。在開始階段由于通信設(shè)備等技術(shù)裝備的限制（如只有電話），調(diào)度人員需要花費很多時間才能掌握有限的代表電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，電力系統(tǒng)的很大一部分監(jiān)視和控制功能是由電力系統(tǒng)中所屬發(fā)電廠和變電所的運行人員直接來完成的。遠動技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，使電力系統(tǒng)的實時信息直接進入調(diào)度控制中心成為可能，調(diào)度人員可根據(jù)這些信息迅速掌握電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理發(fā)生的事故。20世紀60年代開始用數(shù)字式遠動設(shè)備（telecontrol equipment），使信息的收集和傳輸在精度、速度和可靠性上都有很大的提高。電子計算機和圖象顯示技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心的應(yīng)用使自動

25、化程度達到一個新的水平。在開始階段，計算機與相應(yīng)的遠動狀態(tài)的監(jiān)視（包括信息的收集、處理和顯示）、遠距離開關(guān)操作，以及制表、記錄和統(tǒng)計等功能，一般稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（supervisory control and data acquisition - SCADA）。60年代后期國際上出現(xiàn)很多大面積停電事故以后，加強了全系統(tǒng)的安全監(jiān)視、分析和控制。這種控制系統(tǒng)不僅能完整地了解全系統(tǒng)的實時狀態(tài)，而且可在計算機及其外圍設(shè)備的幫助下，能夠在正常和事故情況下及時而正確地作出控制的決策。這種包括SCADA功能、自動發(fā)電控制及經(jīng)濟運行、安全控制功能以及其他調(diào)度管理和計劃功能的系統(tǒng)稱為能量管理系統(tǒng)（ener

26、gy management system EMS）。利用這種先進的自動化系統(tǒng)，運行人員已從過去以監(jiān)視記錄為主的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)檩^多地進行分析、判斷和決策，而日常的記錄事務(wù)則由計算機取代。l 變電站自動化變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備

27、，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔負著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護、監(jiān)控自動化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(如變電站、發(fā)電廠)具體實施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。因此，變電站自動化是電網(wǎng)自動系統(tǒng)的一個重要組成部分。作為變電站自動化系統(tǒng)，它應(yīng)確保實現(xiàn)以下要求：（1） 檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。（2） 采集變電站運行實時信息，對變電站運行進行監(jiān)視、計量和控制。（3） 采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)

28、據(jù)，供維護一次設(shè)備參考。（4） 實現(xiàn)當?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。（5） 確保通信要求。因此，要求變電站綜合自動化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，對變電站內(nèi)設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時、有效的信息交換、共享，優(yōu)化電網(wǎng)操作，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，提高經(jīng)濟效益，并為電網(wǎng)自動化的進一步發(fā)展留下空間。傳統(tǒng)變電站中，其自動化系統(tǒng)存在諸多缺點，難以滿足上述要求。例如：（1） 傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護、自動和遠動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。（2） 二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠

29、性低。（3） 由于上述兩個原因，傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負擔重，二次設(shè)備冗余配置多。（4） 遠動功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求。（5） 電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護工作量大，自動化程度低，不能遠方修改保護及自動裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)。有些設(shè)備易受環(huán)境的影響，如晶體管型二次設(shè)備，其工作點會受到環(huán)境溫度的影響。傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之問協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。另外需要對

30、設(shè)備進行定期的試驗和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障(異常運行)不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。發(fā)展變電站綜合自動化的必要性還體現(xiàn)以下幾個方面：一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，新增大量的發(fā)電廠和變電站，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，這樣要求各級電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，電網(wǎng)故障處理和恢復(fù)卻要求更為迅速和準確；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求；三是市場經(jīng)濟的發(fā)展，使得整個社會對環(huán)保要求更高，這樣也對電網(wǎng)的建設(shè)、運行和管理提出許多的要求，如，要求電力企業(yè)參與市

31、場競爭，降低成本，提高經(jīng)濟效益；要求發(fā)電廠、變電站減少占地面積。要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程現(xiàn)有的變電站有三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機化的綜合自動化變電站。變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階段。1 由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段20世紀70年代以前，由研究單位和制造廠家生產(chǎn)出的各種功

32、能的自動裝置，要采用模擬電路，由晶體管等分立元件組成，對提高變電站和發(fā)電廠的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用。但這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。同時，分立元件的裝置可靠性不高，維護工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟。2 以微處理器為核心的智能化自動裝置階段隨著我國改革開放的發(fā)展，微處理器技術(shù)開始引入我國，并逐步應(yīng)用于各行各業(yè)。在變電站自動化方面，用大規(guī)模集成電路或微處理機代替了原來的繼電器晶體管等分立元件組成的自動裝置，利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，

33、提高了測量的準確度和可靠性；能夠擴充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；此外，由于采用了數(shù)字式，統(tǒng)一數(shù)字信號電平，縮小了體積等，其優(yōu)越性是明顯的。由于這些微機型的自動裝置，只是硬件結(jié)構(gòu)由微處理器及其接口電路代替，并擴展了一些簡單的功能，雖然提高了變電站自動控制的能力和可靠性，但基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源，變電站和發(fā)電廠設(shè)計和運行中存在的問題沒有得到根本的解決。3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段我國是從20世紀60年代開始研制變電站自動化技術(shù)。到70年代初，便先后

34、研制出電氣集中控制裝置和集保護、控制、信號為一體的裝置。在80年代中期，國內(nèi)先后研制了35kV和220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)。此外，國內(nèi)許多高等校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)。為國內(nèi)的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。進入90年代，變電站綜合自動化已成為熱門話題，出現(xiàn)了更多的研究單位和產(chǎn)品。 l 配電網(wǎng)自動化配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)生產(chǎn)和供應(yīng)電能的最后一個環(huán)節(jié)，其自動化的主要任務(wù)是保證經(jīng)濟安全供電和負荷供需平衡的控制和管理，使用戶得到一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)、廉價的電力供應(yīng)，所以配電網(wǎng)自動化的主要功能為：（1） 對配電網(wǎng)和無人值班變電所的監(jiān)視和自動操作

35、，如通過遠方投切電網(wǎng)中聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器，以便切除故障或調(diào)整潮流；（2） 在系統(tǒng)頻率下降時切除負荷，在電壓變動時自動投切靜電電容器或者調(diào)整變壓器分接頭；（3） 通過對負荷的直接控制來調(diào)節(jié)負荷曲線和保持電能供需平衡。最初用時間開關(guān)來控制用戶的負荷，定時切換用戶的不同記價電表，用經(jīng)濟的手段來管理負荷。對于工業(yè)用戶可采取控制最大需電量、分時記價、按合同規(guī)定用電時間等方法進行控制。為了使負荷控制直接到每一用戶，可采取工頻、音頻、載波、無線電等控制手段，有配電網(wǎng)調(diào)度所根據(jù)上級調(diào)度所的指令和系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，直接發(fā)出控制信號，對事先分門別類的負荷進行控制，操作被控用戶的短路器。隨著自動化裝置和被控設(shè)

36、備可靠性的提高，中、小型變電所的控制可由就地操作過度到遠方操作和自動操作。近年來也開始在變電所內(nèi)建立微型計算機為核心的綜合自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)繼電保護、安全監(jiān)視、電壓和無功綜合控制等功能。一些變電所已實現(xiàn)無人值班或遠方控制的自動化運行體制。5 電力調(diào)度自動化電力調(diào)度自動化是電力自動化的重要內(nèi)容之一，是指綜合利用計算機、遠動和遠程通信等技術(shù)手段實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度管理工作的自動化。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成，并由調(diào)度控制中心對全系統(tǒng)的運行進行統(tǒng)一管理。為了保證電力系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性以及供電的質(zhì)量，系統(tǒng)的調(diào)度控制中心必須及時而準確地掌握全面的運行情況，隨時進行分析，作出正確的判

37、斷和決策，必要時采取相應(yīng)的措施，及時處理事故和異常情況。早期的電力調(diào)度以人工方式操作，用打電話的方式收集數(shù)據(jù)，下達調(diào)度命令，速度慢，實時性差。由于電網(wǎng)是一個迅變系統(tǒng)，電能以極快的速度傳送，電網(wǎng)中一個地方出故障，瞬間就會波及到全網(wǎng)，因此手工方式很難滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求。特別對于大機組、大電網(wǎng)、高電壓的現(xiàn)代電網(wǎng)，調(diào)度中心需要采集和處理的實時運行參數(shù)和狀態(tài)信號數(shù)量眾多，實時性要求很高，調(diào)度工作只能采用現(xiàn)代化手段進行。因此，調(diào)度自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分。調(diào)度自動化系統(tǒng)是一個復(fù)雜的準實時信息系統(tǒng)，由裝在調(diào)度中心的主站系統(tǒng)、裝載發(fā)電廠或變電所的遠動終端以及遠動通道等構(gòu)成。調(diào)度自動化系統(tǒng)的主

38、要功能是實時采集電力系統(tǒng)運行的參數(shù)和信息，對數(shù)據(jù)進行各種分析和處理，為調(diào)度員提供進行監(jiān)視與控制的操作界面，有效地幫助電力系統(tǒng)調(diào)度員執(zhí)行電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟發(fā)供電任務(wù)。5.1 調(diào)度自動化的發(fā)展過程電力生產(chǎn)是發(fā)輸電與用電同時進行的連續(xù)生產(chǎn)過程。電力系統(tǒng)分布地域廣闊，是一個龐大的生產(chǎn)體系，必須嚴格地進行調(diào)度管理才能保證安全發(fā)供電。早期電力系統(tǒng)規(guī)模較小，調(diào)度員利用電話即可了解各發(fā)電廠、變電所的運行狀況。調(diào)度命令也是通過電話下達的。當電力系統(tǒng)日益發(fā)展，廠站數(shù)越來越多時，僅靠電話已經(jīng)無法及時進行調(diào)度控制。特別是在系統(tǒng)發(fā)生故障時，可能會延長事故處理時間，甚至擴大事故。因此必須有自動化的手段支持才能完成調(diào)度工作

39、?，F(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展為調(diào)度自動化系統(tǒng)提供了技術(shù)支持手段。隨著支持技術(shù)的進步，出現(xiàn)了各種調(diào)度自動化設(shè)備，調(diào)度工作逐步脫離了原始手工方式，開始采用各種自動化系統(tǒng)進行操作。早期的調(diào)度自動化系統(tǒng)稱為“遠動（telecontrol）”系統(tǒng)，主要功能是把遠方廠站的測量量和斷路器信號及時傳送到調(diào)度所，通過模擬屏顯示出電力系統(tǒng)的運行情況，使調(diào)度員能及時了解所發(fā)生的事件。工業(yè)發(fā)達國家在第二次世界大戰(zhàn)后就進入遠動調(diào)度階段，中國20世紀60年代開始在電力調(diào)度中使用遠動技術(shù)。l 調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)的發(fā)展從調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)的發(fā)展看，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)先后采用過分立元件設(shè)計、IC/CPU板

40、級設(shè)計、集中式計算機系統(tǒng)機設(shè)計，發(fā)展到今天的計算機網(wǎng)絡(luò)分布式設(shè)計。在國內(nèi)，早期的遠動系統(tǒng)大都是建立在分立元件的基礎(chǔ)上的，這些系統(tǒng)和設(shè)備在我國直到80年代中期還有單位在使用。但由于系統(tǒng)完全由硬件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一，一般只有數(shù)據(jù)采集功能，支持少量數(shù)據(jù)的模擬屏數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)可靠性低，經(jīng)常出故障。當電力系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)百萬或上千萬千瓦的容量時，遠動系統(tǒng)收集遠方廠站數(shù)據(jù)可達數(shù)千或上萬個，即使增大模擬屏也無法容納如此眾多的數(shù)碼管和信號燈，調(diào)度員也難以清楚地分辨這些信號，無法判斷電力系統(tǒng)的運行狀況和所發(fā)生的事故。因此國際上從60年代起就出現(xiàn)了基于電子計算機技術(shù)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。隨著微處理器應(yīng)用的普及

41、，70年代至80年代初，國內(nèi)有了基于IC/CPU的以電路板為單元的系統(tǒng)設(shè)計。集成電路，特別是具有“智能”的CPU的使用大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計，增加了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)可靠性。但由于沒有操作系統(tǒng)的支持，這種基于IC/CPU系統(tǒng)需要從硬件、底層軟件一直到應(yīng)用軟件的全套設(shè)計，工作量大，系統(tǒng)功能不夠靈活，因而一般用于功能較為固定的設(shè)備，如RTU等。80年代初，國內(nèi)開始普及基于計算機系統(tǒng)機的調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計。計算機系統(tǒng)有豐富的軟硬件資源，能將所收集的數(shù)據(jù)進行加工處理，通過屏幕顯示器以多幅畫面的形式提供更加直觀的信息顯示，并可由打印機打印出統(tǒng)計報表和記錄，節(jié)省了調(diào)度員許多繁瑣的工作，使調(diào)度效果得到明顯提

42、高。由于有完善的操作系統(tǒng)和計算機標準總線的支持，也極大地方便了系統(tǒng)設(shè)計，所實現(xiàn)的系統(tǒng)功能也日益靈活復(fù)雜。除了功能簡單，生產(chǎn)批量較大的設(shè)備如RTU等以外，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)備大量采用了基于系統(tǒng)機的設(shè)計，主站系統(tǒng)幾乎無例外的都是以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造的。80年代廣泛使用的這些調(diào)度自動化系統(tǒng)有時也稱為集中式系統(tǒng)。主要特點是以一臺計算機（小型機或微型計算機）為核心，擔負各種系統(tǒng)功能。雖然80年代已經(jīng)有了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的技術(shù)，但主要用于不同系統(tǒng)間的互連，并未采用基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式系統(tǒng)設(shè)計。80年代我國從國外引進的許多調(diào)度自動化系統(tǒng)也屬于這一類設(shè)計。隨著對調(diào)度自動化系統(tǒng)功能的要求日益增加，集中式系統(tǒng)

43、越來越暴露出不足之處。由于將數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、人機會話等幾乎所有功能都集中于一臺機器上，很容易造成計算機負荷過載，因而需要更大、更快的機器，而機器的性能與價格并非簡單的線性關(guān)系，這導(dǎo)致系統(tǒng)造價昂貴。同時，由于許多功能模塊裝在一臺機器上，模塊間耦合緊密，相互影響，如果修改一個功能模塊，其它模塊往往也需要修改，因此系統(tǒng)功能很難擴充。在調(diào)度現(xiàn)場，一般需要多個人機會話席位，這種集中式設(shè)計很難滿足超過4個以上操作臺的要求。隨著接入廠站數(shù)目的增多，信息量的增加，集中式系統(tǒng)也無法滿足不斷擴充的容量要求。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，國內(nèi)從90年代開始出現(xiàn)基于局域網(wǎng)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。由于結(jié)構(gòu)靈活，功能強大，擴充性好

44、，性能價格比高，很快成為調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的主流技術(shù)。這類系統(tǒng)也稱為網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)。同樣是網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)，由于軟件體系結(jié)構(gòu)的不斷進步，又從對等式系統(tǒng)發(fā)展到客戶/服務(wù)器方式的系統(tǒng)，然后又逐步轉(zhuǎn)向向Intranet模式。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機軟硬件技術(shù)的進步為調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，使調(diào)度自動化系統(tǒng)的構(gòu)成越來越復(fù)雜，功能也越來越強大。近年來調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)了一種綜合趨勢。傳統(tǒng)方式是一種功能一套系統(tǒng)，多個系統(tǒng)再通過網(wǎng)絡(luò)互連。這種分散模式導(dǎo)致系統(tǒng)共享資源困難，管理復(fù)雜。目前的趨勢是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上首先構(gòu)筑一個支持平臺，或稱為環(huán)境，用于支持所有調(diào)度自動化應(yīng)用軟件。各種應(yīng)用子系統(tǒng)作為系統(tǒng)部件安裝在環(huán)

45、境中，在統(tǒng)一支持環(huán)境的協(xié)調(diào)下相互通信，配合工作。這種系統(tǒng)已經(jīng)超出一般調(diào)度自動化的范圍，不但包括SCADA、EMS功能，還可以包括調(diào)度管理子系統(tǒng)，電力市場支持子系統(tǒng)，以及可能出現(xiàn)的與調(diào)度工作有關(guān)的其他信息子系統(tǒng)。l 調(diào)度自動化系統(tǒng)功能的發(fā)展采用計算機為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能主要是數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，實現(xiàn)遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調(diào)節(jié)，即所謂的“四遙”功能。具備這種功能的系統(tǒng)也稱為“SCADA系統(tǒng)”。SCADA功能是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。有時也將自動發(fā)電控制（AGC Automatic Generation Control）功能歸入SCADA的范疇，但地區(qū)及以下級別的調(diào)度一般不直接

46、對電廠，特別是大電廠進行操作，因此一般沒有AGC功能。60年代以來國際上出現(xiàn)了多次大面積停電事故，特別是1965年11月9日和1977年7月13日兩次紐約大停電事故，以及1978年12月19日法國大停電事故后，人們總結(jié)了教訓(xùn)。除了要解決電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、保護和安全自動裝置等問題外，還需要加強對電網(wǎng)的分析、計算和模擬，應(yīng)使調(diào)度員的工作從經(jīng)驗型調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鲂驼{(diào)度。隨著計算機軟、硬件能力的增強，進一步開發(fā)了功能更強的應(yīng)用軟件包，如狀態(tài)估計、在線潮流計算、安全分析、事故模擬等，使調(diào)度自動化系統(tǒng)在原有的安全監(jiān)視功能基礎(chǔ)上增加了安全分析輔助決策的功能。系統(tǒng)正常運行時，使調(diào)度員能預(yù)測系統(tǒng)可能的變化后果。系統(tǒng)處于緊

47、急狀態(tài)時，能幫助調(diào)度員迅速處理事故，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)。這些應(yīng)用功能都屬于能量管理系統(tǒng)（EMS）的范疇。目前，自動化系統(tǒng)有一種綜合趨勢，1.3節(jié)所述的電力系統(tǒng)自動化所包含的各項內(nèi)容已經(jīng)不再是相互獨立系統(tǒng)。調(diào)度自動化系統(tǒng)不僅可以包括SCADA和EMS系統(tǒng)，還可以包括配電自動化系統(tǒng)中的許多功能，以至調(diào)度管理和電力市場支持系統(tǒng)等內(nèi)容。不同的電力自動化系統(tǒng)相互融合，并與其他系統(tǒng)互聯(lián)，構(gòu)成面向電力系統(tǒng)綜合應(yīng)用的大規(guī)模信息系統(tǒng)。5.2 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一般構(gòu)成調(diào)度自動化系統(tǒng)的一般構(gòu)成包括安裝在調(diào)度中心的主站系統(tǒng)，安裝在各發(fā)電廠和變電所的遠動終端，兩者經(jīng)過通信系統(tǒng)互聯(lián)信息，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控

48、制和其它功能。主站以數(shù)據(jù)通信方式接收從下層主站轉(zhuǎn)發(fā)來的信息，又向上層主站轉(zhuǎn)發(fā)本站的信息。由各級調(diào)度所的計算機根據(jù)功能要求分別進行相應(yīng)的處理。按功能劃分，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)由下列4個子系統(tǒng)所組成。（1） 信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng)。在各發(fā)電廠、變電所收集各種信息，向調(diào)度控制中心發(fā)送。如果在一些廠（所）設(shè)有微型計算機為核心的遠方終端（remote terminal unit，RTU），則所傳送的信息將是已經(jīng)處理和加工過的。這個子系統(tǒng)同時接受上級控制中心發(fā)來的操作、調(diào)節(jié)或控制命令，例如開關(guān)操作，起停機組，調(diào)節(jié)功率等。在接到命令后，或者直接作用于控制機構(gòu)，或者按一定的規(guī)律將命令轉(zhuǎn)發(fā)給各被控設(shè)備。（2） 信息

49、傳輸子系統(tǒng)。將收集到的信息通過傳輸媒介送到調(diào)度控制中心，傳輸媒介有電力載波、微波、光纖、同軸電纜、公共話路等。（3） 信息處理子系統(tǒng)。以電子計算機為核心的主要組成部分，對收集到的信息進行處理、加工，為監(jiān)視和分析計算電力系統(tǒng)運行狀態(tài)提供正確的數(shù)據(jù)。分析計算的結(jié)果為運行人員提供控制決策的依據(jù)、或者直接實現(xiàn)自動控制。這種分析計算主要有：l 為調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和電壓的電能質(zhì)量計算；l 經(jīng)濟調(diào)度計算；l 安全監(jiān)視和安全分析計算。計算機還可用于完成日發(fā)電計劃編制、檢修計劃編制、統(tǒng)計計算等工作。（4） 人機聯(lián)系子系統(tǒng)。用以向運行人員顯示和輸出信息，同時也輸入運行人員的控制和操作命令。通過這一子系統(tǒng)使運行人員與電

50、力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)構(gòu)成一個整體。人機聯(lián)系設(shè)備包括圖形顯示器及其控制臺和鍵盤、模擬盤、制表或圖形打印機、記錄器（儀）等。電力系統(tǒng)隨著發(fā)展變得日益龐大而復(fù)雜，若把各廠站的調(diào)度信息集中到一個調(diào)度中心，則不但調(diào)度中心的計算機系統(tǒng)負擔過重，通信信道擁擠，調(diào)度人員也很難處理如此大量的信息。因此，將這種集中控制方式改變?yōu)榉謱涌刂品绞?，會更加適應(yīng)調(diào)度組織分級管理的實際情況，可使各種問題得到合理解決。發(fā)電廠和變電所裝有遠動終端或計算機控制系統(tǒng)直接采集實時信息并控制當?shù)卦O(shè)備。只有涉及全網(wǎng)性信息才向調(diào)度中心傳送。上層作出決策后再向下發(fā)送控制命令。調(diào)度中心集中信息后作適當處理、編輯后向更高層次調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)。這種分層采

51、集信息和分層控制使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，通道需要量減少，信息量減少，實時性明顯提高。主站和遠動終端之間交互的信息分為上行信息和下行信息：各發(fā)電廠、變電所通過其遠動終端收集運行參數(shù)向主站發(fā)送，參數(shù)有：電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、頻率、水位、斷路器位置信號、繼電保護信號等，一般稱上行信息。主站計算機系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員輸入命令或程序計算結(jié)果向各廠站或下層主站下達遙控斷路器命令或遙調(diào)及自動發(fā)電控制（AGC）命令，稱下行信息。此外，在分層控制的大系統(tǒng)，還有存在于各級調(diào)度自動化主站之間的上行或下行信息。l 遠動終端簡介遠動終端實際是變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的一部分，包括SAS中需要與上級調(diào)度

52、部門交互的組成部分。遠動終端定時采集包括模擬量、脈沖量以及開關(guān)量等實時數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理，按遠動傳輸規(guī)約發(fā)給主站。從主站下達的命令通過遠動終端接收識別后輸出至執(zhí)行機構(gòu)或調(diào)節(jié)器。有的廠、站遠動終端還可向本站值班人員提供一般控制屏上所沒有的監(jiān)測信息，如功率總加、越限告警等，稱當?shù)毓δ?。大型火電廠、水電站或超高壓變電站裝有當?shù)乇O(jiān)控計算機系統(tǒng)，此時，遠東中斷僅需有接口與它連接，但不再重復(fù)提供當?shù)毓δ?。遠動終端還裝有同步時鐘。同步時鐘精度越高，斷路器動作事件順序記錄的站間分辨率就越高。遠動終端的基本功能概括為：遙測、遙信、事件順序記錄、遙控、遙調(diào)以及當?shù)乇O(jiān)控。細節(jié)見“變電站自動化”一節(jié)。l 主站系統(tǒng)簡

53、介主站系統(tǒng)是一個簡稱，一般是設(shè)置在調(diào)度部門的與電網(wǎng)實時運行直接相關(guān)的系統(tǒng)。根據(jù)功能要求，主站系統(tǒng)可以很簡單，也可以非常復(fù)雜。主站系統(tǒng)中的通信控制器與各遠動終端通信取得信息，主計算機進行信息加工、計算處理，檢測一些參數(shù)是否越限。斷路器是否有變位等，將結(jié)果通過人機聯(lián)系（屏幕或模擬屏）向調(diào)度員報告。調(diào)度員向計算機輸入控制命令，向各遠動終端發(fā)送斷路器操作命令或調(diào)整發(fā)電機出力等控制命令。主站還要將經(jīng)過處理的信息向上層調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，通常通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行。主站的上述功能稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）。主站系統(tǒng)計算機一般是由多臺計算機（工作站，服務(wù)器）通過局域網(wǎng)連接的分布式系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和功能要求不同，主站系統(tǒng)中計算機的數(shù)量也不同。主站系統(tǒng)的前置接口子系統(tǒng)負責通過遠動通道采集數(shù)據(jù)，發(fā)送命令，將采集的數(shù)據(jù)進行處理，通過屏幕或其它人機交互設(shè)備展現(xiàn)給信息使用者（如調(diào)度員）。同時，調(diào)度自動化主站系統(tǒng)也可以通過網(wǎng)絡(luò)與其它信息系統(tǒng)互連，交換信息。遠動通道：調(diào)度自動化系統(tǒng)主站與遠動終端之間進行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備。遠動通道中所用