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摘要电力自动化技术是一种基于先进的网络通讯技术、现代电子技术、信息处理技术等先进的科学技术,为用户提供现代化的远程在线监控和设备监视管理的服务的一种重要途径。电力系统自动化的出现,为现代电力系统安全可靠的运转和经济的平稳发展打下了良好的基础,可以说,现代电力系统没有电力自动化技术是无法运行的。随着科技的高速发展,电子工业的自动化程度也越来越高,电力公司也能够更多、更好的服务于用电系统。本文通过对电力自动化系统技术的发展现状进行分析,并其未来发展趋势进行探讨。
中图分类号:TP29文献标识码:A
随着经济的发展和人民生活水平的日益提高,人们对供电系统的安全性和可靠性的要求也日益提高。科学技术的迅速发展使得电力自动化系统广泛地应用于各个领域,它借助现代的网络技术和计算机技术对电力系统进行实时监控并及时记录数据,并将这些数据通过网络及时传送至电力监控计算机,使运行管理人员可以通过监控中心全面了解电力系统的运行工况,准确、快速地判断故障位置和故障原因,简易地实现各种数据分析并实施遥控命令。①自动化技术作为一门综合性技术,它和信息论、控制论、系统工程、电子学、计算机技术、液压气压技术、自动控制等都有十分密切的关系。随着电力自动化技术水平的不断提高,电力工业解决了很多能源资源和环境约束的矛盾。随着社会和电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增,传统的信息与现代通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。
1 电力自动化的发展历程
20世纪50年代以前,我国电力系统容量在几百万千瓦左右,单机容量不超过10万千瓦,电力系统自动化多限于单项自动装置,且以安全保护和过程自动调节为主。60年代开始,我国开始自行研究开发变电力自动化技术。自此,我国电力系统规模发展到上千万千瓦,单机容量超过20万千瓦,并形成区域联网,在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。到了70年代,又先后研制出集控制、保护、信号为一体的装置以及电气集中控制装置。到了80年代中期,又研发出变电站微机监测、保护、自动化系统。此外,国内许多科研机构也在这方面做了大量的工作 ,推出一些功能各异类型不同的电力自动化系统。以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统 (SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。进入90年代,变电站综合自动化已成为热门话题,研究单位和产品如雨后春笋般的发展。②1998年全国装机容量超过277GW,跃居世界第2 位,自此以后,我国电力仍保持着高速发展,预计我国电力装机总容量将在今年底至明年初突破800G W。随着通信技术、计算机技术、功率电子技术和控制技术的发展,电力自动化技术也进入一个新的时期。③考虑电力自动化的通信需求时,Internet也可提供一种可供选择的通信网络,以其现有的通信基础设施以节省成本的方式对变电站进行远程控制和监视。主要从电网调度、变电站和配电网这三部分自动化来分别说明:
1.1 电网调度自动化
现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统,它是信息技术、计算机技术及自动控制技术在电力系统中的应用,包括实时信息收集、显示系统,以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。包括远动装置和调度主站系统,是用来监控整个电网运行状态的。为使调度人员统观全局,运筹全网,有效地指挥电网安全、稳定和经济运行。主要有以下几个作用:第一,在电网安全运行状态实现监控电网正常运行时,通过对电网的实时监控,使其保持在正常范围之内,从而保证电能质量和用户计划用电要求;第二,对电网运行实行基于电网安全运转,通过调度自动化的手段实现电网的经济调度,以达到节省能源、降低损耗,多发电、多供电的目的;第三,由于电分析和处理导致电网发生故障或异常运行的事故的因素非常复杂,如果判断失误或是处理不当,不但可能危及设备安全和人身安全,甚至会使电网瓦解崩溃,大面积停电,给国民经济带来严重损失。因此,必须增强电网调度自动化能力,加强监控手段、增强突发事故处理的能力,实现电网的正常运行。经过了二十余年,电网调度自动化系统也越来越完善,为电力系统的安全经济运行发挥着非常重要的作用。
1.2 变电站自动化
变电站自动化是利用先进的计算机技术、通信技术、现代电子技术、信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电测量、控制、保护、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计,对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制、协调的一种综合性的自动化系统。④变电站自动化系统可以收集较为齐全的数据信息,利用计算机的高速计算能力进行判断,监控变电站内各种设备的运行和操作情况。
1.3 配电网自动化
配电网自动化的新进展配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术,科技的迅猛发展也推动配电网自动化的进步。随着电网建设的发展,配电网的网格化程度越来越高,单纯依靠人传统经验经验,难免会造成顾此失彼的局面。目前,我国配电自动化进行了较多试点,由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可,光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上,这使得馈线终端能够快速地彼此通信,共同实现具有更高性能的馈线自动化功能。于是新一代的配电自动化系统,即智能配电系统应运而生。
2 电力自动化的发展趋势
(1)系统集成分布。系统集成的综合自动化,是以整体优化为基础、力求信息共享、功能互补,并随技术的进步而提高其集成度。以后的电力自动化发展会朝这一方向发展,⑤将原本分散的、功能单一的系统集成为综合的、信息共享、功能互补的一体化系统,即把数据采集与监控系统、配电管理系统、地理信息系统、管理信息系统、高级应用软件包以及变电站综合自动化、馈线自动化和通信系统集成为一个体系结构良好平台统一、信息共享、高效灵活的信息系统。
(2)在控制策略上日益向适应化、协调化、智能化、最优化、区域化发展;由单个元件向部分区域及全系统发展。要求使用多机系统模型来处理问题,也要借助于现代控制理论对电力自动化的模型进行优化。
(3)基于开放系统结构和国际标准的分层分布配电系统综合自动化,适应当代系统集成和电力市场的发展方向,性价比好、伸缩性强。用户可以任意分步实施其配电自动化规划,所投入的系统或设备不会因系统的发展或技术的进步而导致重复建设甚至推倒重来。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。
注释
①王怀喜.电力自动化发展现状与趋势[J].科技资讯,2009(1).
②王海燕.浅谈电力自动化[J].现代企业文化,2009:33.
③徐倩倩.电站自动化系统在变电站中的应用[J].低压电器,2008(2) .
④张雷,李大伟.电力系统配电网自动化的应用现状及展望[J].职业技术,2008(7).
⑤吴永晨.电力系统自动化技术应用与发展[J].中国高新企业,2010(6).
中图分类号:TP29文献标识码:A
随着经济的发展和人民生活水平的日益提高,人们对供电系统的安全性和可靠性的要求也日益提高。科学技术的迅速发展使得电力自动化系统广泛地应用于各个领域,它借助现代的网络技术和计算机技术对电力系统进行实时监控并及时记录数据,并将这些数据通过网络及时传送至电力监控计算机,使运行管理人员可以通过监控中心全面了解电力系统的运行工况,准确、快速地判断故障位置和故障原因,简易地实现各种数据分析并实施遥控命令。①自动化技术作为一门综合性技术,它和信息论、控制论、系统工程、电子学、计算机技术、液压气压技术、自动控制等都有十分密切的关系。随着电力自动化技术水平的不断提高,电力工业解决了很多能源资源和环境约束的矛盾。随着社会和电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增,传统的信息与现代通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。
1 电力自动化的发展历程
20世纪50年代以前,我国电力系统容量在几百万千瓦左右,单机容量不超过10万千瓦,电力系统自动化多限于单项自动装置,且以安全保护和过程自动调节为主。60年代开始,我国开始自行研究开发变电力自动化技术。自此,我国电力系统规模发展到上千万千瓦,单机容量超过20万千瓦,并形成区域联网,在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。到了70年代,又先后研制出集控制、保护、信号为一体的装置以及电气集中控制装置。到了80年代中期,又研发出变电站微机监测、保护、自动化系统。此外,国内许多科研机构也在这方面做了大量的工作 ,推出一些功能各异类型不同的电力自动化系统。以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统 (SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。进入90年代,变电站综合自动化已成为热门话题,研究单位和产品如雨后春笋般的发展。②1998年全国装机容量超过277GW,跃居世界第2 位,自此以后,我国电力仍保持着高速发展,预计我国电力装机总容量将在今年底至明年初突破800G W。随着通信技术、计算机技术、功率电子技术和控制技术的发展,电力自动化技术也进入一个新的时期。③考虑电力自动化的通信需求时,Internet也可提供一种可供选择的通信网络,以其现有的通信基础设施以节省成本的方式对变电站进行远程控制和监视。主要从电网调度、变电站和配电网这三部分自动化来分别说明:
1.1 电网调度自动化
现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统,它是信息技术、计算机技术及自动控制技术在电力系统中的应用,包括实时信息收集、显示系统,以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。包括远动装置和调度主站系统,是用来监控整个电网运行状态的。为使调度人员统观全局,运筹全网,有效地指挥电网安全、稳定和经济运行。主要有以下几个作用:第一,在电网安全运行状态实现监控电网正常运行时,通过对电网的实时监控,使其保持在正常范围之内,从而保证电能质量和用户计划用电要求;第二,对电网运行实行基于电网安全运转,通过调度自动化的手段实现电网的经济调度,以达到节省能源、降低损耗,多发电、多供电的目的;第三,由于电分析和处理导致电网发生故障或异常运行的事故的因素非常复杂,如果判断失误或是处理不当,不但可能危及设备安全和人身安全,甚至会使电网瓦解崩溃,大面积停电,给国民经济带来严重损失。因此,必须增强电网调度自动化能力,加强监控手段、增强突发事故处理的能力,实现电网的正常运行。经过了二十余年,电网调度自动化系统也越来越完善,为电力系统的安全经济运行发挥着非常重要的作用。
1.2 变电站自动化
变电站自动化是利用先进的计算机技术、通信技术、现代电子技术、信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电测量、控制、保护、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计,对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制、协调的一种综合性的自动化系统。④变电站自动化系统可以收集较为齐全的数据信息,利用计算机的高速计算能力进行判断,监控变电站内各种设备的运行和操作情况。
1.3 配电网自动化
配电网自动化的新进展配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术,科技的迅猛发展也推动配电网自动化的进步。随着电网建设的发展,配电网的网格化程度越来越高,单纯依靠人传统经验经验,难免会造成顾此失彼的局面。目前,我国配电自动化进行了较多试点,由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可,光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上,这使得馈线终端能够快速地彼此通信,共同实现具有更高性能的馈线自动化功能。于是新一代的配电自动化系统,即智能配电系统应运而生。
2 电力自动化的发展趋势
(1)系统集成分布。系统集成的综合自动化,是以整体优化为基础、力求信息共享、功能互补,并随技术的进步而提高其集成度。以后的电力自动化发展会朝这一方向发展,⑤将原本分散的、功能单一的系统集成为综合的、信息共享、功能互补的一体化系统,即把数据采集与监控系统、配电管理系统、地理信息系统、管理信息系统、高级应用软件包以及变电站综合自动化、馈线自动化和通信系统集成为一个体系结构良好平台统一、信息共享、高效灵活的信息系统。
(2)在控制策略上日益向适应化、协调化、智能化、最优化、区域化发展;由单个元件向部分区域及全系统发展。要求使用多机系统模型来处理问题,也要借助于现代控制理论对电力自动化的模型进行优化。
(3)基于开放系统结构和国际标准的分层分布配电系统综合自动化,适应当代系统集成和电力市场的发展方向,性价比好、伸缩性强。用户可以任意分步实施其配电自动化规划,所投入的系统或设备不会因系统的发展或技术的进步而导致重复建设甚至推倒重来。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。
注释
①王怀喜.电力自动化发展现状与趋势[J].科技资讯,2009(1).
②王海燕.浅谈电力自动化[J].现代企业文化,2009:33.
③徐倩倩.电站自动化系统在变电站中的应用[J].低压电器,2008(2) .
④张雷,李大伟.电力系统配电网自动化的应用现状及展望[J].职业技术,2008(7).
⑤吴永晨.电力系统自动化技术应用与发展[J].中国高新企业,2010(6).