摘   要: 自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用極大地保障了電網運行的穩(wěn)定性、安全性和經濟性，提高了電網運行的效率，保證了電能質量，對電力系統(tǒng)的發(fā)展有著深遠的影響。介紹了電力系統(tǒng)自動化的基本內容和其重要性，分析了自動化技術在電力系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢。
關鍵詞: 電力系統(tǒng)； 自動化技術； 發(fā)展方向； 智能化

    電力系統(tǒng)自動化是自動化技術在電力方面的一種應用形式,指在電力系統(tǒng)中應用各種具有自動檢測和控制功能的裝置，通過這些裝置來保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經濟的運行，提供質量合格的電能[1]。
1 電力系統(tǒng)及其自動化的基本內容
　 電力系統(tǒng)自動化包括發(fā)電控制自動化、電力調度自動化、電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)、配電自動化和電力管理系統(tǒng)自動化等。目前，發(fā)電控制自動化（AGC）與配電自動化（DAS）已經得到了很大的發(fā)展。電力調度自動化具有在線檢測、故障模擬等特點[2]。如今，變電站綜合自動化(即建設綜自站)已經實現(xiàn)了無人值班模式。
1.1 發(fā)電控制自動化
　　發(fā)電控制自動化系統(tǒng)主要應用在發(fā)電廠,系統(tǒng)包括動力機械的自動控制系統(tǒng)以及自動發(fā)電量控制系統(tǒng)和自動電壓控制系統(tǒng)。火電廠需要控制鍋爐汽機等熱力設備,大容量的火力發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)包括了計算機在線檢測和數(shù)據(jù)系統(tǒng)、機爐協(xié)調控制系統(tǒng)以及鍋爐自動控制系統(tǒng)等；水電廠需要控制水輪機、調速器以及水輪發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)等。
1.2 配電自動化
　    配電自動化主要是變電站以及與之相關的輸配電線路，為了聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶而存在的。變電站依賴自動化技術，實現(xiàn)了二次設備的數(shù)字化、網絡化、集成化。在實現(xiàn)的過程中，自動化技術得到了充分的利用，采用光纜或光纖代替電力信號電纜，提高了抗干擾性。同時，變電站實現(xiàn)了計算機屏幕化以及運行管理和記錄統(tǒng)計的自動化。眾多組成部分實現(xiàn)了自動化管理，使得變電站的整體自動化得以實現(xiàn)，滿足了變電站的運行監(jiān)視及操作任務，同時也是電網調度自動化的一個重要組成部分?？梢哉f，要實現(xiàn)電力生產的現(xiàn)代化，一個重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)就是實現(xiàn)變電站的自動化。
1.3 電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)
    電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)簡稱遠動系統(tǒng)。其功能是實現(xiàn)調度中心和發(fā)電廠之間的實時信息傳輸。遠動系統(tǒng)由遠動裝置和遠動通道組成。遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類；而遠動通道具有很多形式，包括微波、載波、高頻、聲頻和光導通道。
1.4 電力調度自動化
    電力調度自動化系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）為基礎，包括自動發(fā)電控制（AGC）、經濟調度運行（EDC）、電網靜態(tài)安全分析（SA）、調度員培訓仿真（DTS）以及配電網自動化（DA）等幾部分在內的能源管理系統(tǒng)（EMS）。它收集、處理電網運行實時信息，通過人機界面將電網的運行狀況集中而有選擇地顯示出來進行監(jiān)視和控制，并完成經濟調度和安全分析等功能。電網調度自動化系統(tǒng)是基于電網調度控制中心的計算機網絡系統(tǒng)，其他的主要部分有服務器、工作站、打印設備、大屏幕顯示器、調度范圍的發(fā)電廠和變電站終端設備（RTU或綜合自動化系統(tǒng)），以及通過電力系統(tǒng)專用廣域網連接的下級電網調度中心和測量控制等裝置。這些設備形成了一個電網的調度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集、電網運行安全分析監(jiān)控、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負荷預測、經濟運行參數(shù)的輔助計算、報表自動打印等功能。
1.5 電力管理系統(tǒng)自動化
    電力管理系統(tǒng)通過自動化技術來實現(xiàn)，主要包括電力計劃管理、財務管理、生產管理、人事勞資管理、設備管理、項目管理和資料檢索等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)支撐著了電力企業(yè)日常生產的正常運行。
2 自動化技術在電力系統(tǒng)中應用的重要性
    自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用可以很好地保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和安全，提供高質量的電能。
2.1 保證高質量電能和電力系統(tǒng)的安全運行
    高質量的電能是國家經濟發(fā)展和人民日常生產生活所必須的。電力系統(tǒng)通過應用自動化技術檢測并解決電網中的各種質量問題，經過電力調度中心、配電自動化設備等，逐級地減少電網上的污染，為用戶提供高質量的電能。電力質量問題包括很多內容，例如用電設備被損壞、諧波無功對電網的污染、電壓工作不正常、電流發(fā)生偏差等問題。如果沒有自動化技術的應用，沒有自動化設備的在線檢測、控制，僅靠人為查找問題的所在再解決問題來保證電能質量，需要耗費大量的人力、物力和財力，而且時間成本非常高。而利用自動化設備和通信技術，當問題出現(xiàn)時可以及時發(fā)現(xiàn)問題點，并采取遠程控制的方式予以解決，從而保證電力系統(tǒng)的安全運行和電能的質量。
2.2 確保電力系統(tǒng)運行的經濟性
    為了降低電網的損耗，保證電力系統(tǒng)運行的經濟性，在電力系統(tǒng)中增加自動化設備非常必要。隨著我國技術和經濟的不斷發(fā)展，電力自動化系統(tǒng)主要運用自動化技術、計算機技術、通信技術等。電力系統(tǒng)中需要實時采集、處理的數(shù)據(jù)量和信息量都十分的龐大，而且有許多影響因素，檢測的范圍很廣，采用的閉環(huán)控制內容極為豐富。自動化技術的應用使電力系統(tǒng)的運行質量和效率得到了很大的提高，并減少了由于電網損壞所帶來的費用支出，提高了電網的經濟性。
3 自動化技術在電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
    自動化技術在電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要有：
    (1) 供電方式及一次設備
    由于地域與經濟發(fā)展因素的影響，我國的配電網在管理上劃分為城市電網（大中城市）與農村電網（鄉(xiāng)村、縣城）。城市電網以電纜網方式為主，農村電網以架空線方式為主[1]。配電網的供電方式由電源點、線路開關設備、網架(線路聯(lián)結)三部分決定，電源點、網架以不同方式組合，架構了多種多樣的供電方式，如單電源輻射狀供電、雙(多)電源互備供電、雙(多)電源環(huán)網供電、網格狀供電等，而線路開關設備(如環(huán)網柜、重合器、分段器、斷路器、負荷開關等)提供了功能各異的供電配合方案。城市電纜網多采用環(huán)網柜(配負荷開關、真空斷路器、SF6斷路器等)作為配電線路主設備，農電架空線網多采用重合器、分段器、斷路器、負荷開關等作為配電線路主設備。以線路開關設備區(qū)分的供電方案主要有：電纜環(huán)網柜方案、架空重合器方案、分段器(自動配電開關)方案、斷路器方案、負荷開關方案等。
    (2) 遠動系統(tǒng)及二次設備
    配電自動化系統(tǒng)的遠動主要實現(xiàn)FTU、TTU對線路開關、配電區(qū)（變壓器）的監(jiān)控[1]。遠動系統(tǒng)及設備的可靠性功能主要包括保護動作、環(huán)網控制、遠方控制、就地手動控制等四方面。配電自動化遠動系統(tǒng)的主要問題是線路電源（儀表與操作電源）和傳輸規(guī)約，設計適用于戶外環(huán)境的、可靠的不間斷電源是實現(xiàn)配電自動化的一個難題。目前變電站采用的CDT、POLLONG規(guī)約均不適用于配電自動化系統(tǒng)，而由于配電線路設備的地理分布性和控制的復雜性廣泛采用IEC101、IEC104等規(guī)約。同時，數(shù)字化變電站建設加快了遠動系統(tǒng)和二次設備的更新，大量數(shù)字信號處理技術應用在自動化系統(tǒng)當中。高性能、具有實時性的二次設備不斷地更新?lián)Q代，與實時操作系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)庫技術結合起來，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。
    (3) 靈活多變的通信技術以及設備
    電力系統(tǒng)自動化的通信方案包括主站對子站、主站對現(xiàn)場單元、子站對現(xiàn)場單元、子站之間以及現(xiàn)場單元之間的通信的廣義范圍。目前實施的完整配電自動化通信方案指主站對子站、主站對現(xiàn)場單元以及子站對現(xiàn)場單元的通信。根據(jù)區(qū)域不同、條件不同，采用的通信媒介也是多種多樣的，例如光纖、電力載波、有線電纜、微波、擴頻等。同時，隨著計算機網絡的高速發(fā)展，以太網以其傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸速度快的優(yōu)勢被應用到電力自動化系統(tǒng)中。目前，Ethenet+TCP/IP協(xié)議是以太網最典型的應用形式。電力系統(tǒng)自動化未來的發(fā)展方向會結合電力工業(yè)應用實際，以以太網技術為基礎，研究出新興的以太網為核心的總線技術。IEC61850標準(即新一代變電站網絡通信協(xié)議)，適用于分層的IED和變電站自動化系統(tǒng)。該協(xié)議采用面向對象建模技術，面向設備建模和自我描述，以適用功能的擴展。該標準的推出使變電站信息建模標準化成為可能，實現(xiàn)了信息的共享。
    (4) 主站網絡及軟件功能
    電力系統(tǒng)自動化主站的功能包括SCADA實時監(jiān)控、GIS(地理信息系統(tǒng))在線管理、電網經濟運行分析等。主站框架要突破傳統(tǒng)的單一調度自動化系統(tǒng)C/S模式，以P-P-C/S-B/S一體化架構，充分體現(xiàn)分布式網絡管理一體的綜合集成系統(tǒng)特點。計算機網絡與軟件平臺技術充分體現(xiàn)功能與開放性, 并提供與異構系統(tǒng)的跨平臺接口,與調度、負控、MIS、CIS等自動化子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。
    (5) 電力自動化系統(tǒng)的智能化發(fā)展
    目前,電力系統(tǒng)自動化方面的發(fā)展有了新的領域，就是智能電網概念的提出。在綠色節(jié)能意識的驅動下，智能電網成為世界各國競相發(fā)展的一個重點領域。所謂智能主要體現(xiàn)在：可觀測，主要依靠量測、傳感技術；可控制，可對觀測狀態(tài)進行控制；嵌入式自主的處理技術；實時分析，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的提升；自適應；自愈[3]。智能電網的特征是自愈、安全、經濟、清潔。智能電網能夠自動檢測、分析故障，實現(xiàn)故障隔離和系統(tǒng)的自我恢復，從而抵御自然災害或人為的外力破壞，保證電網的安全運行，提高用戶的用電質量；同時提高能源利用效率，減少電能損耗，降低投資成本和運行維護成本。達到這些要求，就需要自動化設備具有很高的智能化,以提升自動化設備的采集、觀測、時效、甚至預判的能力。擴大自動化裝置的內部功能，使其能在完成針對電網的在線檢測的功能外，提高設備對電網的信息處理、存儲和通信的能力，并且在設備之間形成互動，能夠全局把握電網情況，監(jiān)控、預判電網的狀態(tài)，同時利用自動化設備的實時系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)庫技術，根據(jù)不同情況完成電網的各項操作，達到智能化。智能電網最為突出的功能是系統(tǒng)的自愈功能，這項功能的實現(xiàn)是把自動控制理論(如模糊控制、自適應控制、專家系統(tǒng)、神經網絡控制等)與先進的自動化系統(tǒng)和設備相結合，對電網中各組成元件以及網絡自動地采集、檢測、分析、決策和操作，使電網像一個免疫系統(tǒng)一樣運行， 保證電網正常、安全、穩(wěn)定地運行。
    伴隨著新型電力自動化設備中應用最新的網絡通訊技術、計算機技術、自適應理論、綜合自動控制理論、人工智能和模糊控制等理論和技術，自動化技術在電力系統(tǒng)應用得到了極大的發(fā)展，新型電力自動化設備擁有了智能控制的特點，很大程度上提高了電力系統(tǒng)自動化的安全性和可靠性。
參考文獻
[1] 張雷,李大偉.電力系統(tǒng)配電網自動化的應用現(xiàn)狀與展望[J].職業(yè)技術，2008(7):80.
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[3] 唐亮.論電力系統(tǒng)自動化中智能技術的應用[J]. 硅谷，2008(2):52.