电力系统与自动化技术的应用

摘要：为了满足电力系统经济性、环保性要求，本文提出了在电力系统中的变电系统、配电系统、电力系统调度等多方面可以应用的自动化技术。自动化技术的应用能够有效降低电力系统运行成本，提高电力系统工作效率，保证电力系统稳定可靠地运行。

关键词：电力系统;自动化;变电系统;配电系统

引言

电力系统是指将发电厂的电能进行升压，流经输电线，经过变电所降压，最终到达用户组成的一个相互连接的整体。电力系统大致可分为：发电系统、输电系统、配电系统、用电系统。在实际生产生活中，为了保证供电的稳定可靠，会对整套电力系统提出许多要求：可靠性的保证;电能质量的保证;经济性、环保性的保证。因此，采用先进的自动化技术提高电力系统的稳定性、可靠性是十分必要的。

1电力系统中的自动化技术

电力系统的自动化技术是指电力系统通过传感器检测系统中的某个元件或者局部系统的工作状态，传输系统将采集到的信号、数据传输到控制器，控制器进行分析计算做出控制决策，自动保证电力系统稳定、可靠运行。电力系统中的自动化技术包括：①变电系统自动化技术;②配电系统自动化技术;③电力系统调度自动化技术;

1.1变电系统的自动化技术。变电系统是连接输电与配电的关键环节，自动化技术应用的合理与否影响变电系统对电能运输、供应的监控，关系到整个电力系统工作经济性、可靠性。

(1)变电系统的集成化、数字化。伴随着电子技术的集成程度越来越高，新型的大规模集成电路应用在了变电系统的继电保护和测控系统上。系统的集成程度越高，存储、处理数据的能力就越强，其成本就会随之降低，稳定性也不断提升。更多的先进的传感器、开关、保护装置(光电传感器、智能电子装置)的应用，使得系统的数字化程度更高，控制和保护装置的性能不断提升。不断的标准化进程使得不同厂家的设备拥有了标准的接口，设备间的通讯、数据的交换更加方便、可靠。同样降低了系统维护过程中的成本，提高了系统的工作效率。

(2)控制的网络化。为了避免一个功能模块管理多个控制单元，带来的故障对系统影响大的问题。系统应该将功能模块细化，让每个功能模块只对控制、保护的某一个环节实施检测、控制。让控制系统呈现分层分布式的网络状，这样系统的某一个环节发生故障时对整个系统的影响将会大大降低。接口技术同样提高了控制系统的网络化程度，从串口到工业总线，再到工业以太网，数据的传输速率、处理的效率都有了巨大提高。控制系统在设计过程中应该考虑由于数据过大、实时性较高的特点。降低系统的丢包率，提高系统的电磁兼容性，提高系统的可靠性。

(3)摇视系统的应用。调度中心的控制室可以通过安装在各个变电站的视频图像采集系统实时传输返回的视频影像，监测各变电站内电气设备的工作状态，实现了变电站的无人值守的安全运行。计算机的图像处理技术的应用降低了电力系统的人工成本，提高系统的无人值守能力。

(4)蓝牙无线技术的应用。虽然工业以太网的通讯效率高，能实现系统数据的实时通讯功能，但却有时会受限于电气布线。有的环境不适宜布线作业，这就对无线通信技术产生了需求。蓝牙技术就是一种应用广泛的无线通讯技术，该技术的标准统一、技术的共享性较高，是未来控制系统无线网络通讯的重要方式。

1.2配电系统的自动化技术。配电网的自动化系统是指配电网(包括微网、分布式电源等)的运行监控和控制的自动化系统。包括以下部分：配电网数据的采集与控制系统(SCADA);馈线的自动化;配电网的通讯系统;配电主站、子站、终端系统。

(1)馈线自动化的实施方法。实际生活中停电的原因可以分为：检修原因、故障原因。为了缩短停电时间，可以采取多电源或者双电源的配电网络：在检修作业时，只对检修区域停电;在发生故障时，能准确及时地锁定故障区域，对其进行隔离，恢复非故障区域供电。故障的自动隔离与识别，一般采用主站集散控制和就地控制的方法。主站集散控制是指馈线终端单元(FTU)通过通讯信道上传的数据，交由主站控制系统分析。当系统判断发生供电故障时，主站就会及时做出隔离、重构网络的策略，将停电范围缩为最小。通讯可靠性高才能保证主站的控制决策的实时性以及准确性。就地控制方法则不需要通讯信道。馈线终端单元(FTU)监测配电线路的过流情况或者失压情况，进行系统的开关、分闸的逻辑控制，从而自动隔离故障区域，恢复非故障区域供电。

(2)配电网的通讯系统。馈线终端单元(FTU)负责采集控制开关的状态、开关合分的控制。配电终端单元(TTU)负责采集变压器低压端的运行状态，控制变压器的投入进行系统的无功补偿。为了实现远程集散控制，必须将各个馈线终端单元(FTU)以及配电终端单元(TTU)，采用通讯的方法与主站连接在一起。配电网的通讯系统包括光纤、有线、无线扩频等通讯方式。根据实际情况可以分别选择不同的通讯方式。例如主干线路上的各个系统可以采用光纤的通讯方式，支路上的变电、无功补偿等系统采用有线电缆的通讯方式，最后在接入主干路的光纤中。

(3)配电网的主站、从站技术。配电网的数据采集与控制系统(SCADA)是指整个配电系统的终端设备将采集到的电网运行状态实时传递至远程主站。主站通过网络通讯进行系统的远程监控及控制。该系统可以采集配电系统的开关动作、实时运行数据等重要信息。在实施主站从站技术的过程中，应充分考虑系统的安全性、可靠性。统筹兼顾、合理规划。

1.3电力系统调度的自动化技术。伴随着电力系统监控实时性、可靠性的提高，电力系统调度的自动化水平也会相应发展进步，为电力系统的稳定运行提供更坚实的技术保障。电力调度自动化系统可以实现数据的采集、分析、处理，运行状态的监测与报警，历史数据的存储等多种功能。在关键系统环节还可采用冗余系统的设计方法，当一套系统出现故障的情况时，自动切换为备用系统进行工作，保证了系统长时稳定的工作。负责调度的主站则是电力调度自动化系统的核心部分，从全局角度监控整个系统的运行，协调各个变电站内的RTU之间的关系，使电力系统在稳定、高效的状态下工作。为提高调度自动化系统控制的准确性，可以将系统数据的采集过程、分析过程、控制过程以及决策过程进行充分的数字化。电力系统中多种信息(管理信息、控制信息、测量信息)由模拟信号转变为数字信号，实现数据的集成与共享。通信数字化，各个节点测量、采集到的实时数据可以及时、准确地传送到调度自动化主站。决策的数字化使系统控制效果更加稳定可靠，抗干扰性也有所提高。

2总结

科技的不断进步为电力系统带来了更多、更有效的自动化技术。更加先进的变电系统的自动化技术、配电系统的自动化技术、电力系统调度的自动化技术将会不断涌现。先进的电力系统自动化技术将会更加符合未来对电力系统稳定性、经济性、安全性的要求。

参考文献

[1]刘雷.电力自动化技术在电力工程中的运用研究[J].河南科技,2014,01:116-117.

[2]陈建明.电力自动化技术的发展现状及方向[J].中国科技信息,2014,05:143-144.

[3]郝洁.简述电力系统及其自动化发展趋势研究[J].电子制作,2013,04:177.

[4]焦伟.电力调度自动化网络安全防护系统的研究与实现[D].华北电力大学,2014.

作者：钟淑珍 单位：国网湖南省电力公司龙山县供电分公司