电网自动化控制的技术关键

1、电网自动化控制的技术关键进入 21 世纪，微电子技术、通信技术和计算机技术迅猛发 展，自动化技术也随着这些技术得到巨大的发展。 特别是近几年， 自动化已经成为了热门话题， 电力工业各部门高度重视， 以应用 到电力系统当中去， 并渐渐成为我国电力工业做技术进步的重点 方向之一。 随着我国电力工业和电力系统的发展， 对变电站的安 全、经济运行要求越来越高，实现变电站综合自动化，可提高电 网的安全、经济运行水平，减少基建投资，并为推广变电站无人 值班提供了手段： 随着电网复杂程度的增加， 各级调度中心要求 更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。同时，为 提高变电站的可控性， 要求采用更多的

2、远方集中控制、 集中操作 和反事故措施等：我们可以利用现代计算机技术、通讯技术等， 提供先进的技术装备， 可改变传统的二次设备模式。 实现信息共 享，简化系统，减少电缆，减少占地面积，并且对变电站进行全 面的技术改造。 下面， 我们就针对电网自动化技术进行详细的分 析与概括，并对其应用进行概括性的陈述。1 电力系统中的自动化控制技术11 电网调度自动化 电网调度自动化包括电网调度控制中心的计算机网络系统、 服务器、工作站、打印设备和大屏蔽显示器等，主要是由电力系 统的专用广域网连结的， 调度范围内的发电厂、 下级电网调度控 制中心、 变电站终端设备如测量控制等装置构成。 电网调度自动 化的功能

3、主要包括： 电力生产过程中实时数据的采集以及对电网 运行安全的分析监控、电力负荷预测、电力系统状态估计、自动 经济调度 （省级电网以上 ）和自动发电控制 （省级电网以上 ） 等。12 变电站自动化 变电站自动化的目的是代替电话人工操作和人工监视， 以提 高工作效率， 增强对变电站的监控功能， 提升变电站运行的安全 水平。变电站自动化的主要内容就是对变电站内运行的电气设备 进行有效控制和全方位的监视， 其特点是全电脑化的装置代替各 种常规性电磁式设备；二次设备网络化、数字化、集成化，尽量 用计算机电缆或者光纤替代电力信号电缆； 其操作监视实行计算 机屏幕化， 记录统计和运行管理实现自动化。 变电

4、站自动化除满 足变电站的运行操作任务外， 作为电网调度自动化不可或缺的重 要组成部分，也是电力生产现代化非常重要的一个环节。13 发电厂分散测控系统 （DCS）发电厂分散控制系统（DCS）一般采用分层布局结构，由 （PCU）、工程师工作站（ES）、运行员工作站（OS）和冗余的高速数 据通讯网络即以太网组成。过程控制单元由智能I 0模件和可冗余配置的主控模件（MCU组成。MCU模件则通过智能FO模件与 冗余的 IO 总线通讯。过程控制单元直接面向生产过程，并接 受热电偶、现场变送器、电气量、热电阻、脉冲量、开关量等信 号。经运算处理后进行运行设备状态、 参数的实时显示以及打印 以及输出信号直接驱

5、动执行机构， 完成对生产过程的控制、 监测 和连锁保护等功能。工程师工作站（ES）和运行员工作站（OS）提供 了人机接口。 运行员工作站接收过程控制单元发来的信息和向过 程控制单元发出指令， 为运行操作人员提供控制和监视机组运行 的手段， 工程师工作站为维护工程师提供系统诊断、 系统组态设 置和修改和维护等手段。2 电气自动化在电力系统中的运用 我国电力系统电气自动化的基本应用现状是： 现在电气自动 化的操作系统大多是 Windows NT、Internet Ex 原 plore 以及 Windows,这些技术的操作规范和执行语言已经在电气自动化的 发展过程中建立了标准平台。当然随着PC网络技

6、术逐渐地发展、优化系统操作界面, 这些操作系统越来越多地参与了企事业 单位的公司运营, 受到了更广泛的接受。 下面具体介绍电气自动 化技术在具体方面的运用。2.1 变电站自动化技术的应用 变电站的自动化的实现又是依托计算机技术的发展实现的, 要实现电力生产的现代化, 一个不可缺少的、 重要的环节就是实 现变电站的自动化。变电站依赖计算机技术实现 61动化,在实 现的过程中计算机也得到了充分利用, 二次设备也随之实现集成 化、网络化、数字化,完全是采用计算机电缆或光纤代替电力信 号电缆。 为了联系发电厂与电力用户, 变电站以及与之相关的输 配电线路必不可少。 变电站自动化的实现, 不仅组成电网调

7、度自 动化的一个重要组成部分，更是为了满足变电站的运行操作任 务。2.2 配电网自动化 在中低压网络数字电子载波、配网的模型及高级应用软件、 地理信息与配网一体化方面取得了重大的技术突破。 其中，低压 网络数字电子载波采用 DSP数字信号处理技术，提高了载波接收 的灵敏度， 真正解决了载波在配电网上应用的衰耗、 干扰等技术 难题；高级应用软件配网的模型及高级应用软件将输电网的理论算法与配网实际运行结合起来， 采用了最新国际标准公共 信息模型；应用人工智能神经元算法进行负荷预测。2.3 电网调度自动化的应用电网调度自动化是电力系统自动化中最主要的组成部分， 目 前我国将电网调度自动化分为五级，

8、其中各级电网的自动化调度 都是与计算机技术的应用分不开的， 从高到低分别是： 国家电网、 大区、省级、地区以及县级调度。其中最重要的组成部分就是电 网调度控制中心的计算机网络系统， 这些装置在计算机系统的连 结下形成一个自动化的电网调度系统， 将整个的结合起来。 其他 的主要组成部分有工作站、服务器、变电站终端设备、调度范围 内的发电场、大屏蔽显示器、打印设备。计算机在电网调度自动 化的作用不仅要实现对电网运行安全分析的监控， 还要实现实时 数据的采集， 更要实现电力系统的电力负荷预测以及状态估计等 功能。因此这些， 都是通过电力系统专用广域网连结的测量控制以及下级电网调度控制中心等装置。2

9、4 智能保护与变电站综合自动化 该理论主要对电力系统保护的新原理进行了研究， 将国内外 最新的人工智能、综合自动控制理论、网络通信、自适应理论、 微机新技术等应用于新型的继电保护装置中， 使得新型继电保护 装置具有智能控制的特点，从而大大提高了电力系统的安全水 平。针对变电站自动化系统进行的多年研究， 研究人员发现研制 的分层分布式变电站综合自动化装置能够适用于45kv550kv各种电压等级的变电站。2.5 智能电网技术的应用 信息管理系统作为计算机技术中应用最为广泛的技术之一， 电力系统自动化技术与计算机技术结合所形成针对整个全局进 行智能控制的技术， 也就是智能电网技术， 是一个最具典型性

10、的 技术，涵盖了配电、输变电和用户以及调度、发电的各个环节。 目前这种数字化电网建设，一定程度上可以说是智能电网的雏 形，实际上也为我国建设智能电网做着准备工作。 智能电网中较 为典型的有智能电网的通信技术， 同时在建设的过程中需要很多 依托计算机的技术，需要具备实时性、双向性、可靠性的特征， 需要先进的现代网络通信技术的应用， 而且该系统也是完全依托 计算机技术而存在的，同时具有信息管理系统。3 电网自动化的技术实现现代电网自动化所涉及的内容范围比较广泛，系统比较复 杂，实现起来有一定的难度。鉴于此，我们将电网自动化技术的 技术实现分为以下几个步骤和主要内容。31 电网自动化技术中运行监视的

11、实现为了安全、 经济调度和控制提供依据， 必须对电网实现以保 证安全运行为中心的运行监视， 就是安全监控。 安全监控室调度 中心掌握电网正常运行工况、 异常及事故状态的重要手段， 已确 保各个环节满足有关法规、规程的要求和调度的需求。网调、省 调要监视电网的频率、电压、潮流、发电与负荷容量、电量、水 情河水位等参数；监视断路器、隔离开关、带负荷调压变压器调 压分接头以及发电机组等设备的自动调节装置的工作位置状态， 主要保护河岸全自动装置的动作状态等信息。 地、县调和集控站 运行监视的内容相对少一些， 但对于大型的地调， 所需的信息量 仍然较多。运行监视的内容通过屏幕显示、动态调度模拟屏、打 印

12、、拷贝、记录及绘图等多种手段。3.2 电网自动化的经济调度技术实现电网经济调度的目的是， 在满足运行安全和供电质量要求的 条件下，合理地利用现有能源和设备。以最少的燃料成本，尽可 能提高电网运行的经济性，同时保证安全发供电。因此，网调和 省调要在按规定保证电网的频率和电压质量的前提下， 使发电煤 耗、水耗及网损最小，即发电成本最低，同时又能保证一定的备 用容量， 因而网调和省调要进行负荷预测， 实现经济负荷与最佳 负荷分配， 制定发电机华语负荷曲线提供依据： 实现水库经济调 度与最优潮流分配， 为在最佳水能水量综合利用的条件下， 使水 耗与网损最小。 对于地调， 则以实现负荷管理及其经济分配为

13、基 本内容， 还要定时进行电压水平和无功功率分配的优化运算， 用 以提高电压质量、 降低网损， 在尖峰负荷时要平衡馈线负萄以降 低线损， 在有条件的地区电网内， 还要实现降压变压器的经济运 行，以实现小型梯级水电厂的经济运行等内容。 经济调度的各种 内容，需要同运行、监视、自动控制、安全分析密切结合才能付 诸实施。33 电网自动化技术的安全分析 进行安全分析是对电网在正常和异常运行的状态进行分析 及对事故发生前的状态预测和事故发生后的状态分析， 是保证电 网安全稳定运行的重要内容。 当电网发生事故后， 在实现事故顺 序记录、事故追忆等功能的基础上， 通过分析， 跟踪事故的发展、 参数的变化。

14、保护和自动装置及断路器的动作情况， 从而提出事 故处理的对策， 以达到缩短事故处理时间， 防止事故扩大的目的。 在地区电网发生事故时， 还可以通过对配电网的故障分析和实现 在线预操作，及时处理事故，改善地区电网的安全运行水平。此 外，通过调度员的培训模拟，进行事故预想与事故演习，有效地 提高调度人员运用调度自动化系统处理事故的临战能力。34 自动控制电网调度自动控制是在运行监视的基础上， 对电网的安全与 经济运行实施调节或控制。 控制信号自上面下发送给厂、 所或下 级调度。 这类控制范围很广， 但主要是对断路器及其它发送发变 电设备，例如：发电机、调相机、带负荷调压变压器、电力补偿 设备等。

15、通过调度人员实现遥控、 遥调或自动实现相应的闭环控 制或调节。4 电网调度自动化系统的作用 电网自动化技术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， 实现电网调度自动化已成为 调度现代电网的重要手段，其作用主要有以下三个方面：对电网安全运行状态实现监控。电网正常运行时， 通过调度人员监视和控制电网的周波、 电 压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标， 使之符合规定， 保证电能质量和用户计划用电、 用水和用汽的要 求。对电网运行实现经济调度。 在对电网实现安全监控的基础上， 通过调度自动化的手段实 现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供 电的目的。对电网运行实现安全分析和事故处理。 导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂， 且过程十分 迅速，如果不能及时预测、判断或处理不当， 不但可能危及人身和设备安全， 甚至会使电网瓦解崩溃， 造成大面积停电， 给国民经济带来严重 损失。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分 析，提供事故处理对策和相应的监控手段， 防止事故发生以便及 时处理事故，避免或减少事故造成的重