电力系统自动化范文

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1电力系统自动化技术的基本内容

电力系统是将其他形式的能量转为电能，供人们生产、生活需要的装置总称。为了实现这一目的，电力系统不仅要负责电能的生产，还要承担着电能的输送、变压、配置等功能，只有经过上述一系列环节，发电厂生产出来的电能才能够转换为适合用电单位电力使用需求的规格，从而安全稳定地投入到日常生产、生活中去。这个过程涉及海量的数据采集、运算和管理，需要对电能进行若干次的调整、保护，对电力运行进行频繁精准的调度和控制，以此确保电能质量和供电安全。电力系统自动化的一个重要特征，是减少电力系统运行过程中人为因素的影响，通过预设好的程序对电力系统实现自动运行和管理，对系统运行中发生的问题进行自动化处理，从而提高系统运行效率、反应速度，使得电力系统运行更加趋向于安全、准确和稳定。从具体执行层面上看，电力系统自动化系管理包含电脑生产、电能输送和配置等环节，在这些环节和过中，电力系统自动化也有着各自不同的表现形式，主要的有电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息传输自动化、电力系统反事故自动化、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等，这些自动化系统彼此联系并相互协调，从而构成一个分层式的电力系统自动化管理体系。比如一个地区的变电站和发电厂及其位于中间部分的省、市调度中心、枢纽变电站就构成了一个自动化管理系统中，最高级别的调度中心负责对整个系统的调度与管理，是整个系统的管理中枢。

2电力系统的基本特点

2.1供电安全稳定的现实意义

现代社会，电能是社会活动开展的主要能源种类，电力设备的应用遍及人类活动的各个方面。电力供应是否稳定正常，对于国计民生，乃至国防安全都有着至观重要的影响。电力正常供应得不到保障，不仅会影响到人们的正常生活和社会经济活动的顺利开展，甚至会给国家安全带来严重威胁。无论从个人角度还是社会、国家的角度看，都必须想方设法保证电力供应正常稳定。

2.2电能的非存储性对于电能使用管理的影响

由于电能自身特性的原因，电能不能大量储存，电能的使用、输送和生产一般都是等量进行的。电力系统生产出来的电能总量和电力使用端使用消耗的电能与输电线路上消耗的能量之和相等。基于这些原因，要保障电力系统运行安全，必须确保电源功率平衡。不仅同一时刻发出的总电能要等于消费的总电能，还要保证电能在中间环节的顺利传输。如果这期间有某个环节出现问题，就会给整个电力系统的正常运行带来严重的负面影响。

3电力系统自动化技术分析

3.1发电厂测控系统自动化技术分析

发电厂的控制系统基本上采用的是分层分布式结构，整个控制系统包括多个控制单元，主控模件和智能模件共同组成了过程控制单元的主体，二者之间以智能总线为通信通道，负责主控模件和智能模件间的通信业务。在电力生产的过程中，各个环节的运行数据汇集到过程控制单元，由其进行相应的处理，从而实现对电力生产过程的质量检测与控制。

3.2变电站自动化技术分析

变电站的自动化技术最主要的特点是通过管理机制的改变，消除人为因素在变电站运营管理过程中的影响，从而提高变电站运营管理的长期性、稳定系和高效性。大量先进信息技术和设备的应用，使得变电站由人工操作方式转为自动操作方式，使得变电站长期无人值守的工作模式得以实现。在变电站的自动化技术实现过程中，计算机网络技术以及光纤、电缆等设备的使用是其主要内容。藉由这些现代化的网络技术，控制中心对变电站设备运行情况予以全过程、全方位的监控，对各部位设备运行情况进行数据采集，并汇集到控制中心，实现信息的共享，大幅提高变电站信息的使用效率，促进变电站运行管理工作效率的提升。此外，变电站自动化系统也是电力运行调度自动化体系中的一个重要组成部分，在电力系统自动化运行管理中发挥着重要作用。

3.3电网调度自动化技术分析

电网调度自动化是当前电力系统自动化控制的一个重要形式。电网运行调度质量的高低，直接决定这电网运行情况的好坏。通过电网调度自动化技术，电力系统的工作信息得以在电网各层级控制中心间迅速传递和共享，使得控制中心得以对电力系统的运行情况及时掌握，并对出现的问题做出迅速反应，使得电力系统运行维持在安全范围内。

4电力系统自动化技术未来发展展望

4.1科学技术的发展是电力系统自动化前进的内在动力

电力系统自动化技术是一门跨学科的综合性工程技术。计算机技术、网络技术、通信技术、数控技术等都是构成自动化技术的重要单元。自动化技术的普及和发展，有赖于这些技术的进一步成熟和完善。

4.2电力系统自动化有赖于电力设施自动化

电力设备是电力系统的客观载体。要实现电力系统的自动化，首先要实现电力设施、设备的自动化。目前，电力系统自动化正以电力运行调度自动化为中心，以构建动态、静态相结合的监测机制为着力点，建立全面实时数字控制体系。自动化系统在事故检查、自动合闸等部分拥有智能化特征。自动化配电装置的发展会推动电力系统自动化整体快速发展。

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Abstract: with the increase of the China's overall strength, the expansion of international exchange, the people's living standard is improved, now the application of electric power system in our country has made some achievements, at present the application of high-tech matures, especially advanced system of our country electric power industry equipment make obtained the rapid development, along with the social various departments of the efficiency of the production is increasing day by day, this paper dielectric according to the many years of work experience in the power system occupying the present situation of the operation, the author put forward some debugging strategy application effective management measures, as to the automation of electric power systems research aspects of a reference.

Keywords: automation system

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：

1综合自动化系统

电力系统结构图纸设计完成之后，电力自动化得到了开放式的管理与lED并网，可实际相关的灵活系统运行，已不能满足了高类别的变电站的运行需求。

1．1变电站电网自动化系统结构功能

电力自动化系统结构的功能：

(1)微机保护。含母线保护、多次重合闸、电容器保护、变压器的保护、备用电源能的自投。

(2)电力数据采集相近与采集的状态。

①电力模拟量的采集：每个系统进出线的电力回路功率与电力的电流值、各阶段母线电压；配电网相位及电力频率等电力的电量的参数以及变压器的压力，温度等非电参数。

②状态的采集：有变压器分、接地刀闸状态、开关的状态、断路器状态等，信号多数使用光电隔离方式开关量中断进行输入。

(3)关于时间上的记载和障碍点的记录。包括保护行动序列记录，及开关跳闸的记录，可存放100个时间记录。

(4)规划整定保定值。对保护装置，可以是设置多方面的定值，显示需要进行切换。

(5)操作与控制。可以对变压器进行分别接头调节控制，对进行控制隔离开关合与分，还可对断路器调换。

(6)电容器自动调控、电压的自动调控以及备用电源的自动投入，电容器可以自动的切换通过电压和功率因子的自控变压器。如果主电源失效，可以自动投入备用的电源。

(7)和远程调控中心互相通信。可以将采集的状态量实时送往远程调控中心，方便装置的远程调控，接受远程调控中心所发来的一些指令。

(8)数据统计以及记录。整点数据日报表、每日峰值以及谷值、输电线的功率、电压等数据被系统所采集，主要是一些脉冲量、状态量以及数字量等，对这些进行一些处理，并送往监控系统的调控中心，对这些数据进行操作控制以及进行修改和对记录的归档等操作。

(9)人机通信功能。无论变电站有无人值班，都可以对系统进行实时的监控，有人时可以在当地的后台机上进行操作，无人时可以在远方的调控中心进行远程的调控，通信界面主要是屏幕以及键盘和鼠标等。

1．2变电站自动化常见的通信方式

变电站的自动化系统通常采用的接口有以太网数据以及串行数据的接口等。

2变电站自动化的调试的内容、目的与常见的故障

2．1调试的目的

变电站的自动化调试的目的是检验各变电站无人值班自动化系统的各部分(信息传输系统、调控信息处理系统以及自动化中断装置)，包括各部分控制对象的计量及其控制、各种参数的测量、自动装置动作的信号、继电保护以及位置状态信号灯有关信息是否正确，运行是否能正常。

2．2调试的内容

变电站自动化系统调试的内容主要是指针对系统所包含的设备进行的安装调试的工作，包括GPS卫星时钟、网络交换机、网络设备、后台计算机以及二次电缆和通讯线等的调试安装工作，还包括装置参数的设置以及数据库和内部的监控系统软件等方面工作。

2．3经常性的调试困难与故障

由于多方面的原因，像厂家过多，中间的环节比较多，调试的内容比较复杂，在安装变电站调试过程当中会造成如下的困难：

(1)在本体的调试当中，由于中间的环节多，出现遥测、遥信等故障之后，找到故障的点比较困难，这样就把很多的时间和精力都花费在故障的排除上面。

(2)变电站与调度是联系密切的，变电站需要变电站与调度端之间相互配合才能顺利进各项数据的采集，上报，调度等各项命令工作。

(3)小电流和直流等设备厂家比较多，并且多数有自己的通讯的规约，不同的规约方式带来了通讯的调试的困难。

3 电力系统及其自动化研究方向

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电力系统综合自动化基本工作流程是，在相对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，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。

1.电力系统自动控制的基本要求

（1）迅速而正确地收集、检测和处理电力系统各元件、局部系统或全系统的运行参数。

（2）根据电力系统的实际运行状态和系统各元件的技术、经济和安全要求，为运行人员提供调节和控制的决策，或者直接对各元件进行调节和控制。

（3）实现全系统各层次、各局部系统和各元件间的综合协调，寻求电力系统优质供电、经济性和安全性的多目标的最优运行方式。

（4）电力系统自动控制不仅能节省人力，减轻劳动强度，而且还能减少电力系统事故，延长设备寿命，全面改善和提高运行性能，特别是在发生事故情况下，能避免连锁性的事故发展和大面积停电。

2.电力系统自动化技术探讨

（1）主动的对象数据库技术及其在电力系统自动监视与控制中的运用面向对象技术在软件的重用性、继承性、封装性、开放性及软件工程等方面带来革命性的影响，已经深刻影响软件系统开发与设计的各方面，如面向对象的分析、面向对象的设计、面向对象的编程等。新一代的电网调度自动化系统应该全面地采用面向对象技术，支持面向对象的标准。主动的对象数据库与一般的关系数据库相比，主要的优势在于主动功能以及对对象技术的支持。关系数据库要实现数据的判断（如数据发生变化，数据越限）以及数据的分析都是由外来程序完成的。而在主动的对象数据库中，利用数据库的触发子可以实现系统的监视功能，利用数据库中对象的函数可以实现系统的控制功能。由于引入触发机制以及对象技术，这就可以在数据库中实现自动监控，在节省数据读出和写入时间的同时，又充分地利用数据库对数据的管理功能，提高数据可靠性，维护数据的一致性，便于数据的共享等。随着数据库技术的发展，以及对监控系统中触发子和对象的函数功能的进一步研究，有望实现电力系统自动监视与控制的更加复杂的功能。

（2）现场总线控制系统。现场总线技术（FCS）实际上是将安装在工业过程现场的智能自动化仪表和装置与设置在控制室内的仪表和控制设备连接起来的一种数字化、串行、双向、多站的通信网络。现场总线技术将专用微处理器置人传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。

现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要能容的综合技术。在我国电力系统中，目前DCS系统得到广泛的应用。这种控制方式的实现需要通过传感器、变送器将所有被控设备的状态、电量、非电量信号收集到中央控制室的主控计算机上，然后在计算机上按照规定的数学模型进行计算、判断、进而向被控设备发出指令。其在本质上仍然为数字控制器与模拟变送器组成的模拟-数字混合系统，在电厂或变电站内受电磁干扰严重，难以达到严格的计算精度，并实施准确控制。另一方面，模拟变送器位于测控现场，而控制器位于集中控制室。这从构成控制系统的信号流的角度来看，在现场把被控参数转换为测量信号后，被送往位于集中控制室的控制器，再把所得到的控制信号由控制室送往现场的调节阀或控制电机。这样，即使是一个简单的回路控制系统，其信号的必经路径也将会很长，因而会引起许多弊端和隐患。将FCS引入电力系统将在根本上优化控制系统的各种性能。将整个生产过程的控制功能分散，为每个被控设备就地配备专用的底层前置控制计算机，这些专用的前置机根据控制要求负责管理被控设备的有关信息。这些信息经前置机处理后通过通讯接口由现场总线与上位计算机相联。此时上位机的任务已不再是全面监控所有设备，而是担负人机对话或向上级调度远传信息的任务。在上位机可以根据前置机上传的信息构造各种画面、图象、图表、曲线来直观地反映现场设备的运行情况。不仅前置机可以配合PLC根据所取的实时数据对被控设备实行必要的调节和控制，而且上位机也可以直接通过前置机对被控设备进行实时性不强的调节和控制，把控制功能下放到现场，仅由现场仪表就可以实现控制功能。这样无疑增强整个电力系统自动控制系统的可靠性和系统组织的灵活性。并且基于这种现场总线技术的系统，还可与其它计算机、节点通讯，构成高性能的控制系统。

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2电力系统自动化技术应用的基本要求

电力系统不仅承担着供电的职责，而且还要肩负线路连接情况以及设备控制及管理的重任，为此将自动化技术运用于电力系统之中也需要尊崇以下几个方面的要求：第一，要注重对设备的运行状况进行管理。对电力系统中正在运行的设备和元件进行控制和管理，是电力系统自动化过程中必须要完成的重要内容。运用专业化的监控仪器和设备对其进行监控，能够及时发现并处理设备在运行过程中出现的各种问题，为供电系统安全高效的运行提供了重要的保障。第二，要保障设备安全稳定地运行。供电系统必须配备一定的安全防护体系，切实保证仪器设备极其线路安全稳定的运行。电力系统由众多庞大的电力设备和路线组成，必须通过分工管理的方法才能实现设备运行之间的有机协调，这也是对电力系统自动化建设提出的重点要求之一。第三，要尽量减少人工操作程序。电力系统自动化建设的主要目的就是解放人类劳动力，尽可能地实现无人化的自动操作模式。因此，加强电力系统自动化建设要尽量减少人工操作模式，最大程度地实现电力系统运行和控制的自动化，尤其是对于一些高危作业，要实现计算机自动化对人里的完全代替，从而确保工作人员的安全，实现人力资源最高效的运用[4]。

3电力系统中电力自动化技术的应用

3.1光互连接技术的应用

将光互连接技术应用于电力系统的继电保护装置和自动控制的领域之中，能够将传统的基本技术要求呈现出来。例如：打印报表和拓扑、记录相关数据、对数据进行自动化地分析与处理，以及实现状态评估、电网分析和人机界面结合处理的功能等。将光互连接技术应用于电力系统中，能够为电力工作人员呈现出更加精准的定位和清晰的画面，从而使其能够及时地获取准确的参考信息。在此基础之上，技术人员通过对所获得的数据进行处理和分析，方便采取更加有效的措施。与此同时，通过该技术的使用能够极大地提高电力设备的工作效率，使得电容性的负载不会产生较大的影响，为电力系统安全稳定的运行提供了重要的保证。除此以外，在电力系统中运用光互连接技术，能够有效防止故障的发生，避免了因地理环境所带来的不利影响，促使电力企业的经济效益和社会效益得到一定程度地提升，值得加以广泛运用。

3.2现场总线技术的应用

现场总线技术一个显著特征就是具备全方位的通信网络，不但包含控制中心两个场地的装置和仪器，而且还包含具体的施工现场。应用现场总线技术主要是通过众多的设备和感应器准确及时地将电力系统所需要的电压、电流以及电阻等主要的数据信息传输至自身的控制系统之中，并经过相关的技术人员进行整理和分析之后，最终把主机的指示命令传递到对应的操作设备当中。通过对现场总线的操控，能够对接收到的信息进行分散处理，使单个计算机的负荷得到降低。在实际操作过程中使用现场总线技术还能够实现与前置机以及上位机的有效结合，这就使得在发挥整个系统的控制功能时，只需要对现场的而细表进行操作即可完成所需要的工作。此外，将现场总线技术运用于电网的自动化调度过程之中，能够减少值班人员的工作量，使得对事件的控制效率能够得到有效提升。

3.3主动对象数据库技术的应用

主动对象数据库技术主要应用于电力系统的自动监视和监控两个方面，通过主动对象数据库技术的应用为电力系统带来了一系列的变革。例如：系统软件开发的变革、针对对象的设计、分析以及编程的变革等。通过该项技术的使用使得软件在开放性、重要性、继承性等方面产生了重要的影响。尤其与以往传统的技术相比，其主要优势体现在对象技术的支撑和主动功能方面。另外，通过主动对象数据库技术的应用，能够促使计算机通过数据库程序对内部信息进行准确。及时和全方位的控制和管理，从而使其能够提供更加准确的操作指令。要想更好地应用这项技术，电力部门首先要善于虚心求教，积极汲取和借鉴国外先进的技术各经验，然后再结合我国电力系统的实际情况进行进一步的探索和完善。目前。主动对象数据库技术在我国获得了良好的发展，对电力部门运行效率的提升具有极大地促进作用，极大地满足了人们对供电的需求，推动了我国电力事业的蓬勃发展。