电力系统综合自动化阐述

　   【摘要】电力系统综合自动化是上世纪中后期提出的一个概念，它包含的内容比较广泛，其主要目标就是要实现电力从生产到供应的时效最短化、安全最大化和运行成本最小化，本文就电力系统综合自动化的一些基础性知问题予以阐述。

　　【关键词】电力系统 综合自动化 控制系统

　　一、引言

　　2008年春节来临之时，我国南方遇到了半世纪未遇的特大雨雪冰冻天气，南方电网设施遭受到了毁灭性打击，一时间造成列车停运和较大部地区供电中断，使南方电网遭受了前所未有的重大考验。这次灾害留给我们的教训是深重的。电力系统自动化和现代化发展的水平，一定程度上影响着电力设施的稳定和安全。本文意在电力系统综合自动化发展状况和未来发展趋势作简要阐述。

　　二、电力系统综合自动化相关方面的解析

　　电力系统综合自动化是基于科技发展和计算机网络技术的出现而逐步形成的一个概念，是一个综合发电厂、变电站、输配网络和用户的集成概念，其概念研究和实现的主要目的就是如何更好地掌控和监视电力从出厂到供应的全过程，使输配过程更有效和通畅。电力系统综合自动化主要包括电网调度自动化、发电厂自动化(包火力和水力发电厂)、电力系统信息自动 传输、电力系统反事故自动化、供电系统自动化以及电力工业管理系统的自动化。其实质就是如何使电力在生产—传输—用户过程中实行有效自动化控制，从而实现电力供应的迅捷、损耗的最小和安全可靠。

　
　　图1三层控制系统模型电力系统综合自动化基本工作流程是，在相对的中心地带的调控中心装置现代化的计算机，以此向四周辐射网络系统，围绕这一中心的发电厂、变电站之间则设置信息服务和反馈的远方监视控制装置，并时时进行监控，从而形成了一个立体化的网络覆盖面，形成全面的畅通的信息传达和指令传输。中心计算机负责总体调控，而相关的监控设备则主要负责诸如设备操作和事故内容的记录、编制各种报表的记录处理、系统异常事故的自动恢复操作和常规操作的自动化等。在此基础上，形成以控制部件为中心，通过计算机和计算机的结合，以及终端硬件装置与控制计算机的结合，运用各种软件实现控制范围的扩大和自动化程度的深化。电力系统综合自动化采用的是分层控制的操作的方式，即在调度所、控制所和发电厂、变电站的各组织分层间，按所管辖功能范围分担和综合协调控制功能，以达到系统合理经济可靠运行目的的控制系统。当前，分层控制依据电力系统的大小一般分为二层和三层控制。具体情况如下图1和图2。

　
　　图2二层控制系统模型中央控制所相当于一个中枢神经，负责总体性的控制。主要是负荷-频率控制，主干系统的电压控制，发电厂、变电站的监视系统，系统安全监视控制，调度记录统计，发电计划系统构成。配有CPU(控制用计算机)、CDT(循环数字遥测)、TC(远方监视控制装置)、SSC(系统稳定控制装置)、VQC(电压-无功率控制装置)。中央控制所得主要功能就是维持整个系统的有效运行和设备的完整性。而中央控制所的下行任务则需要由地方控制所来完成，从而形成一个上下联动的完整系统。地方控制所主要功能是对发电厂、变电所进行有效监控。对地方系统的电压控制、安全监视、水工调度、运行记录、报告和通报发电计划与系统构成计划等等，除发电厂无功功率控制装置不配备外，其他设备功能基本与中央控制所相同，在此不一一赘述。

　　中央和地方控制所实际上是调度自动化的主要内容，其主要作用就是对电网安全运行进行时时监控、对电网实行有效的经济调度以及对电网运行安全分析和事故处理。这些功能的实现必须有计算机系统和数据信息传输网络为基础的数据采集与监控(SCADA)，配以自动发电控制(AGC)，经济调度控制(EDC)，安全分析(SA)等等软件来实施。

　　图3配电所数字型保护控制装置电力系统综合自动化对变电站保护和控制也提出了更高的要求，它必须要具有集中控制功能和有先进的继电保护和控制，并能远距离控制、抗电磁干扰；有事件记录；可无人值班；能适应全系统统一控制的需要；满足分期建设的要求。配置的基本原则体现在：分层；数据分快、中、慢速传递；保护系统通信高度优先，但不经常占用；保护具有独立工作能力；功能处理器配置成群；数据采集装置设在开关站内；数据采集装置的数量和地点应具有灵活性；备用方式的选择具有灵活性。配电变电所数字型保护控制装置构成如上图3。

　
　　城乡配电网的实现较为复杂。在实现主网、发电厂、变电所自动化的同时，国外先进的电力部门已开始用先进的配电设备装备配电系统，组成配电SCADA系统，通过光纤等通信手段控制监测城乡的配电，例如配电系统的电压电流监测、控制自动重合器、启动分路开关等。电力系统综合自动化实施的一个至关重要的手段是：数据性信息的传输必须有一个可靠的调度通信网，传输电力生产过程中的安全监测数据，生产调度数据、远动数据及行政、财务、供应及计划管理数据等。电力系统综合自动化中的信息传递主要分为从上至下和从下至上两种方式。从上至下的信息传递一般称为下行信息传递，主要是从各级控制所下达到发电厂、变电站的指令和操作信息，从下至上的信息传递一般称为上行信息传递，就是传达判断、处理所需信息。

　　三、我国电力系统综合自动化的发展方向

　　我国电力系统综合自动化的发展方向就是全面建立DMS系统，通过DMS系统，一，可以提高电气综合管理水平，适应现代电力系统技术发展的需要；二，使电气设备保护控制得到优化，消除大面积停电故障，提高供电系统的可靠性；三，能够建立快速电气事故处理机制，使故障停电时间减到最短，对生产装置的影响也可以大大降低；管理人员可以随时掌握整个电力系统运行情况以及电流。电压、电量、功率等各种运行参数，实现电力平衡、负荷监控、精确计量和节约用电等多种功能；四，改变了现行的运行操作及变电值班模式，实现了真正意义的无人值守变电站管理方式，达到大幅度减员增效的目的。

　　四、对电力系统综合自动化的几点思考

　　电力系统综合自动化是一个集传统技术改造与现代技术进步于一体的技术总体推进过程。虽然，当前电力系统的综合自动化已经进入以计算机技术和监控技术开发为主要标志内的阶段，但对于我国这样一个电力需求大、电网建设复杂而电力系统综合自动化改革开始较晚的国家来说，在追赶先进技术的同时，还必须要注重对传统技术和设备的改进，只有这样才能保证电力系统综合自动化的早日全面实现。

　　参考文献：

　　[1]罗毅.电力系统安全监控的理论及方法研究[D].华中科技大学， 2004.
　　高爱国.工业变电站监控组态软件的设计与开发[D].华北电力大学(河北)，2005.
　　王英涛.基于WAMS的电力系统动态监测及分析研究[D].中国电力科学研究院， 2006.
　　徐民. 基于Web的县级电网调度自动化系统设计与研究[D].湖南大学， 2007.
　　雪灾中那些温暖的面孔.人民网.