电力系统自动化及新技术的应用

电力系统自动化及新技术的应用

作者：曾丰 鲁超

来源：《中国科技博览》2015年第20期

[摘 要]电力系统自动化逐步朝着综合自动化、市场化，数字化、智能化等方向发展，对于保障电网运行过程的稳定性、安全性、可靠性具有十分重要的现实意义。本文作者结合多年来的工作经验，对电力系统自动化及新技术的应用进行了研究，具有重要的参考意义。 [关键词]电力系统；自动化；新技术；发展趋势

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0255-01 一、发展趋势简述

电力系统其囊括：发电、变电、输电、配电、和用电等多个部分，共同组成了电能生产和消费系统，它的功能在于能够将自然界的一次能源通过发电动力装置，例如：锅炉、汽轮机、发电厂或者电厂辅助生产系统等，通过一系列的方式最终转变为电能，而后经过输电、变电、配电等流程成为人们所需要的电能，供应到负荷中心，最终通过各种设备将电能转换为光、热、动力等，满足人们不同层次的需要。电力系统各个环节联系密切但又相互，体现在它们有相同的控制系统，这也是用户获得经济、安全、优质的用电体验的前提条件，与此同时促进当地经济的发展。

1 分析电力系统自动化发展的趋势

目前，电力系统自动化正逐渐在控制策略上智能化、区域化方向发展，尽管其处在初步阶段，但是所发挥的作用还是不可估量的，再者，从控制手段上来看，也新增了计算机、电力电子器件和远程通信的应用方向发展。综合自动化的系统是电力系统的又一种代称，其占据主导地位的是计算机技术，发挥其辐射作用从而服务于整合网络系统。

（1）电力系统自动化朝远程化的方向发展。计算机在电力系统中一直都是以硬件平台的形式存在，运用扩展测试的方式完成接口电路，此类设计方法具有性能好、便于开发、所用时间少等优点，但是任何事物都具有两面性，当然扩展测试的方式也不例外，其也具有成本高、大体积、消耗大、灵活性不强的缺点，但是随着当前互联网技术的蓬勃发展和电子技术的进步，远程终端设备朝智能化、网络化和小型化方向发展是顺应社会发展需要的表现，从深层次上来说，建立在这个基础之上的电力系统在电力系统终端整体功能上具有远程化的特点。 （2）电力系统自动化朝图形化的方向发展。随着近年来，计算机技术和通信技术在以往的上实现了飞跃，电力系统联网工程的目标高质量完成，这也是使得电力系统在调度管理、数

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据分析等方面呈现出传输路径呈交叉性、高速性分布的原因所在。这一变化无形之中为整合电力系统的相关技术创造了前提条件，同时也带来了全新的发展机遇。在数据整理方面，电力系统已经由传统的处理方式转变为图形化、图像化，其带来的效用是无可估量的。通过图形化、图像化能够清晰的看到电力系统的发展趋势，为根据实际情况制定相应的计划奠定坚实基础，也为电力系统软件开发提供了新的环境和发展机遇。

（3）电力系统自动化朝着分布化方向发展。电力系统自动化的分布化顾名思义，指的是将发电机小型模块化、分散化，以便于让用户附近有一个高效的发电单元，从而为用户提供更为优质的服务，此类方式的优点体现在能够将分散的电力系统进行整合确保其效用最大限度的发挥出来。分散的电力系统包括了以液体或者气体为燃料的内燃机、太阳能发电、微型燃气轮机和风力发电等，有效利用这种分布化的发电技术，能够使得发电摆脱传统发电的束缚，更具灵活性和多样性，一定程度上减少了资源浪费还充分利用了再生资源，利用再生能源还减少了发电对环境的影响。

二、新技术在电力系统自动化发展中的应用 （一）柔性交流输电技术

电力调度的自动化是电力系统主动化发展的重要内容之一，基于此，积极研发先进的输配电技术，以全面提升电力系统运行稳定性以及电力系统电压质量尤为必要。柔性交流输电技术（FACTS技术）的产生，促进了电力系统输电能力的全面提升。FACTS技术主要于电力输电系统的关键部位，设置具有综合化功能的电力电子装置，以此为主要手段，对电抗、相位差以及电压等输电系统输电参数实施，以全面提升电力系统输电的可控性、可靠性，增强输电系统的运行效率。由此可见，FACTS技术是一种综合应用控制技术、微机处理技术等的新技术，对于高压输电系统而言，运用此项技术，不但能够产生良好的节电效益，同时对于提升输电电能质量以及输电系统的运行性能作用巨大。 （二）动态安全监测系统

电力监控系统的主要作用在于在电力系统稳定运行情况下采集数据样本与实时监控，并记录电磁暂态过程的波形数据与故障状况。然而运用传统的电力监测系统进行数据记录与监测，记录时间较为短暂，各时段的信息交流缺乏，提高了对电力系统动态分析的难度。基于此，电力系统的自动化发展中，研发了一种全新的电力系统动态安全监控技术——以GPS技术为基础的动态安全监控系统，该系统集成了数据采集监控系统（SCADA系统）与动态安全监测系统的优势，以同步向量测量技术以及GPS技术为依托，设计出集通信系统、同步定时系统等多功能系统于一体的高效监控系统，实现对电力系统的动态监测与实时控制的有机结合。 （三）现场总线控制技术

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随着电力系统自动化与智能化建设进程的加快以及数字通信技术的发展，电力系统现场总线控制技术（见图一）应运而生，总线技术是一种在电力生产现场的电力设备之间、控制装置与现场设备之间采用多结点、串形的通信技术。在电力系统自动化发展中，以该数字通信技术为主要技术进行分布式控制系统设计，实现对生产现场的自动化控制。运用该控制系统，通过将电力生产现场的控制器等各类设备在同一总线上进行连接，实现多点通信的自动化控制。电力系统自动化控制的一大难题就在于被控制对象（如电力设备等）具有分散性强，庞大复杂等特点，且需要控制的参数较多，此外在电力系统的自动化控制过程中，还存在着相当强的干扰。当前，在变电站自动化控制，配电网自动化发展中，已有相对较为成熟的现场总线控制技术已投入使用，在实现电力系统过程控制自动化具有重要作用。 （四）计算机视觉技术

在电力系统的自动化发展中，计算机视觉技术的运用，有助于获取更加多元化的图像信息，对于全面提升电力系统中遥视系统功能具有重要意义。在电力系统的应用实践中，计算机视觉技术的应用主要表现在如下两方面：一是实现无人操作。在电力系统中，运用计算机视觉技术，可充分发挥微波双鉴探测器的功能与作用，以流光法以及差分图像为主要手段，实现环境中移动物体的监测，若在监测过程中发现异常情况，探测器则会自动对其识别并发出警告，利于无人操作的实现以及电力系统自动化水平的提升。二是，实施在线监测。计算机视觉技术在电力系统中的应用，有助于发挥红外图像监测的优势，对电力系统中的电力设备实施准确监测，在监测过程中，通过对比分析电力设备正常运行状态下的图像与红外图像，若设备存在异常情况，运用该技术，可对其故障进行识别。

除上述技术之外，在电力系统的自动化发展中，还有多种新技术，如DFACTS 技术、GIS技术、光电互感技术、一次设备智能化技术以及软交换技术、蓝牙技术、远动控制技术等，对于促进电力系统的自动化发展具有十分积极的意义。随着科技发展，自动化、智能化是电力系统发展的必然趋势，因此，立足于电力系统实际及其发展趋势，积极研究与开发新技术，将其应用于电力系统之中，在提升电力系统运行安全经济性的同时，提升其自动化水平，是当前电力行业面临的迫切任务。 参考文献

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