論述電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)

李綱

摘 要：我國(guó)科技迅速發(fā)展的今天，自動(dòng)化系統(tǒng)也日漸完善，可見(jiàn)將在電力行業(yè)中今后發(fā)揮更大的作用。本文主要簡(jiǎn)單描述了電力自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：電力工程；電氣自動(dòng)化技術(shù)；方向

引 言

如今現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、功率電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)日新月異，而且這些新技術(shù)漸漸由實(shí)驗(yàn)及理論過(guò)程進(jìn)入運(yùn)用領(lǐng)域，其都對(duì)電力自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了較大的影響。部分新的觀點(diǎn)和理論適應(yīng)時(shí)機(jī)而產(chǎn)生，電力電氣自動(dòng)化技術(shù)也將進(jìn)入了新時(shí)代。

1 電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向

1.1 電力系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用

電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運(yùn)行分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面將模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)以及進(jìn)化理論應(yīng)用到實(shí)際研究，并且結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開(kāi)展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，同時(shí)也開(kāi)展了在上述實(shí)用軟件研究的基礎(chǔ)上以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的智能化水平。

1.2 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

該技術(shù)采用的模型為最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公共信息模型，輸電網(wǎng)的理論算法采用與配網(wǎng)實(shí)際與高級(jí)應(yīng)用軟件相結(jié)合，負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)配合應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行，最后進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)取得了重大技術(shù)突破，主要表現(xiàn)在信息配網(wǎng)一體化、高級(jí)應(yīng)用軟件、配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字方面，最終，解決了載波正在配電網(wǎng)上應(yīng)用的路由、衰耗等技術(shù)難題，正是因?yàn)椴捎脭?shù)字信號(hào)處理技術(shù)，才得以提高了載波接收靈敏度。

2 影響電力系統(tǒng)自動(dòng)化的三項(xiàng)新技術(shù)

2.1 電力系統(tǒng)的智能控制

電力系統(tǒng)的控制研究與應(yīng)用在過(guò)去的40多年中大體上可分為三個(gè)階段：基于傳遞函數(shù)的單輸入、單輸出控制階段；線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制階段；智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術(shù)困難有：

（1）電力系統(tǒng)是一個(gè)具有強(qiáng)非線性的、變參數(shù)（包含多種隨機(jī)和不確定因素的、多種運(yùn)行方式和故障方式并存）的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。

（2）具有多目標(biāo)尋優(yōu)和在多種運(yùn)行方式及故障方式下的魯棒性要求。

（3）不僅需要本地不同控制器問(wèn)協(xié)調(diào)，也需要異地不同控制器間協(xié)調(diào)控制。

智能控制是當(dāng)今控制理論發(fā)展的新的階段，主要用來(lái)解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題；特別適于那些具有模型不確定性、具有強(qiáng)非線性、要求高度適應(yīng)性的復(fù)雜系統(tǒng)。

2.2 FACTS和DFACTS

2.2.1 FACTS概念的提出

在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進(jìn)的輸配電技術(shù)來(lái)提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)候，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術(shù)悄然興起。

柔性交流輸電系統(tǒng)是F1exible AC Transmission Systems中文翻譯，英文簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS，指應(yīng)用于交流輸電系統(tǒng)的電力電子裝置。利用大功率電力電子元器件構(gòu)成的裝置來(lái)控制調(diào)節(jié)交流電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高交流電力系統(tǒng)線路的輸電能力。其中”柔性”是指對(duì)電壓電流的可控性；如裝置與系統(tǒng)并聯(lián)可以對(duì)系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率進(jìn)行控制，裝置與系統(tǒng)串聯(lián)可以對(duì)電流和潮流進(jìn)行控制；FACTS通過(guò)增加輸電網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，從而提高輸電網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值，F(xiàn)ACTS控制裝置動(dòng)作速度快，因而能夠擴(kuò)大輸電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行區(qū)域；在電力電子裝置最早用于直流輸電系統(tǒng)中并實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送功率的快速控制，由此人們想在交流系統(tǒng)中加裝電力電子裝置，尋求對(duì)潮流的可控，以獲得最大的安全裕度和最小的輸電成本，F(xiàn)ACTS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC），靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）又稱(chēng)作ASVG，晶閘管投切串聯(lián)電容器（TCSC），靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（Static Synchonous Series Compensator）以及統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS裝置家族的成員這是一種將電力電子技術(shù)、微機(jī)處理技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電能質(zhì)量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)。

2.2.2 對(duì)ASVC的研究現(xiàn)狀

各種FACTS裝置的共同特點(diǎn)是：基于大功率電力電子器件的快速開(kāi)關(guān)作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FAC1's裝置的各種核心技術(shù)且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的一種新型靜止無(wú)功發(fā)生器。

ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構(gòu)成，其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓，而且可以在故障后的恢復(fù)期間穩(wěn)定電壓，因此對(duì)電網(wǎng)電壓的控制能力很強(qiáng)與旋轉(zhuǎn)同步調(diào)相機(jī)相比，ASVC的調(diào)節(jié)范圍大，反應(yīng)速度快，不會(huì)發(fā)生響應(yīng)遲緩，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)各的機(jī)械慣性、機(jī)械損耗和旋轉(zhuǎn)噪聲，并且因?yàn)锳SvC是一種固態(tài)裝置，所以能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài)也能響應(yīng)穩(wěn)態(tài)變化，因此其控制能力大大優(yōu)于同步調(diào)相機(jī)。

2.2.3 DFACTS的研究態(tài)勢(shì)

隨著高科技產(chǎn)業(yè)和信息化的發(fā)展，電力用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量和可靠性越來(lái)越敏感，電器設(shè)備的正常運(yùn)行甚至使用壽命也與之越來(lái)越息息相關(guān)。

可以說(shuō)，信息時(shí)代對(duì)電能質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。DFACTS是指應(yīng)用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術(shù)，它是Hingorani于1988年針對(duì)配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內(nèi)容是：對(duì)供電質(zhì)量的各種問(wèn)題采用綜合的解決辦法，在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶(hù)的供電端使用新型電力電子控制器。

2.3 新一代EMS和動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.3.1 基于GPS統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代EMS

目前應(yīng)用的電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過(guò)程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余，記錄時(shí)間較短，不同記錄儀之向缺乏通信，使得對(duì)于系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性分析困難：后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長(zhǎng)，只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個(gè)共同的不足，即不同地點(diǎn)之間缺乏準(zhǔn)確的共同時(shí)間標(biāo)記，記錄數(shù)據(jù)只是局部有效，難以用于對(duì)全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的分析。

2.3.2 基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是新動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與原有SCADA的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由同步定時(shí)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)相量測(cè)量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號(hào)處理機(jī)四部分組成采用GPS實(shí)現(xiàn)的同步相量測(cè)量技術(shù)和光纖通信技術(shù)，為相量控制提供了實(shí)現(xiàn)的條件。GPS技術(shù)與相量測(cè)量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物——相量測(cè)量單元設(shè)備，正逐步取代RTU設(shè)備實(shí)現(xiàn)電壓、電流相量測(cè)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，電力自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在新技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，傳統(tǒng)的技術(shù)正在逐漸的被取代，從而更加促進(jìn)了電力自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。電力自動(dòng)化技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的現(xiàn)代技術(shù)于一體，在電力建設(shè)以及電網(wǎng)配備等的電力工程中發(fā)揮著很重要的作用，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。我們?cè)陔娏夹g(shù)方面起步較晚，這就需要我們不斷地進(jìn)行探索，積極地采用新技術(shù)，從而為電力工程做出更多的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。

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