電力系統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)基本技術(shù)綜述

摘要：電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有著非常龐大的信息量，為了更好的掌握電力系統(tǒng)的各項(xiàng)信息，還需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，這樣才能夠保證電力系統(tǒng)在健康的狀態(tài)下運(yùn)行。電力系統(tǒng)的信息監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠及時(shí)的對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的收集在一起，并且傳輸?shù)秸{(diào)度中心，從而采取有效的控制措施來保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng)信息；檢測(cè)技術(shù)；分析

1 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的基本要求

1.1 對(duì)信息的采集整理和命令執(zhí)行的子系統(tǒng)

在電網(wǎng)調(diào)度過程中需要通過信息采集整理和命令執(zhí)行的子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和指令的發(fā)送，這樣才能夠有效的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)度。而遠(yuǎn)動(dòng)終端以及主站在配合時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)四搖功能。其中遠(yuǎn)動(dòng)終端在遙測(cè)方面主要可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集，比如對(duì)發(fā)電機(jī)出力、母線電壓、功率負(fù)荷以及電流電量等各項(xiàng)信息的采集。遠(yuǎn)動(dòng)終端還有著信息采集和發(fā)送的功能，在電力系統(tǒng)中通過繼電保護(hù)動(dòng)作信息來對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的過程中，遠(yuǎn)動(dòng)終端可以接受到執(zhí)行命令并且及時(shí)的對(duì)命令進(jìn)行發(fā)送，在接收到發(fā)送的指令后，系統(tǒng)的其他部件也會(huì)按照發(fā)送的指令來完成相應(yīng)的操作，其中發(fā)電機(jī)的有功出力以及無功出力都需要通過遠(yuǎn)動(dòng)終端的指令操作來完成，而這一部分內(nèi)容也是電力系統(tǒng)調(diào)度中的核心部分，對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化也有著重要的意義。而在信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)中不僅需要具備以上幾種功能，同時(shí)還包含了一些其他的功能，其中包括了事件順序記錄、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控等，這些功能在信息的采集整理和命令執(zhí)行子系統(tǒng)中也都有著非常重要的作用，并且在實(shí)際操作過程中也能夠給電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供重要的幫助。

1.2 信息傳輸子系統(tǒng)的功能

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還需要在主站和遠(yuǎn)端之間建立起相應(yīng)的連接，由于二者之間存在著一定的距離，因此信息傳輸也是一項(xiàng)非常重要的部分，信息傳輸子系統(tǒng)的功能也主要是起到連接的作用，讓電力系統(tǒng)的主站和遠(yuǎn)端之間的信息傳輸形成一個(gè)快捷的通道，這樣就可以形成有效的電網(wǎng)調(diào)度。而信息傳輸子系統(tǒng)在應(yīng)用上也分為不同的制式，按照信道的不同可以將其分為模擬傳輸系統(tǒng)以及數(shù)字傳輸系統(tǒng)兩種。在信道采用電力載波、模擬微波傳輸系統(tǒng)時(shí)，我們也可以將這種系統(tǒng)傳輸方式稱之為模擬傳輸系統(tǒng)。其中信道采用了數(shù)字微波以及數(shù)字光纖作為系統(tǒng)傳播的主要方式，這種方式也是目前應(yīng)用較多的傳播方式之一，而數(shù)字傳輸正是采用了這種信息傳播方式。

1.3 信息收集、處理和控制子系統(tǒng)

很多電力網(wǎng)絡(luò)都有很廣的跨度，在電網(wǎng)系統(tǒng)中包括了發(fā)電廠和變電站等，這樣在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)候就需要通過對(duì)不同廠、站的信息收集和處理來進(jìn)行。而整個(gè)電網(wǎng)的監(jiān)控不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的收集和整理，還要對(duì)信息收集和處理的結(jié)果發(fā)送到控制中心，再經(jīng)由操作人員的指令發(fā)送傳輸?shù)较到y(tǒng)中的各個(gè)部分來進(jìn)行控制，這也是信息收集、處理以及控制子系統(tǒng)的主要功能所在。

1.4 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)

在自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，操作人員需要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置并且在自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)助來對(duì)電力系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，這樣操作人員就可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使系統(tǒng)能夠在一個(gè)較為健康的狀態(tài)下運(yùn)行。目前，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，控制電力系統(tǒng)的設(shè)備與人員的操作如何能夠更好的結(jié)合在一起也是人們重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與電力系統(tǒng)結(jié)合后，信息的收集和處理也更加高效，這樣操作人員需要通過計(jì)算機(jī)的信息反饋來對(duì)信息作出有效的決策，在此過程中如果電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)模越大，那么對(duì)于操作人員的要求也會(huì)越高，因此人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)的功能和作用也有著非常重要的價(jià)值。

2 電力系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的信息采集系統(tǒng)也是一項(xiàng)非常重要的部分，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行起到有效的監(jiān)控作用，同時(shí)還要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)生成信息數(shù)據(jù)再經(jīng)由控制中心進(jìn)行加工處理，從而形成有效的控制系統(tǒng)，這樣控制信息無論是在發(fā)送和接受過程中都能夠通過相應(yīng)的指令來完成。

由電力系統(tǒng)RTU及傳感器輸送的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息和運(yùn)行狀態(tài)信息通過模擬和數(shù)字量輸入系統(tǒng)將信息傳送到接口電路，然后送至調(diào)度控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集處理。按其功能可分為：模擬量輸入、輸出子系統(tǒng)和數(shù)字量輸入、輸出子系統(tǒng)。

數(shù)字量輸出系統(tǒng)是為控制對(duì)象提供數(shù)字信號(hào)或控制其動(dòng)作。當(dāng)電網(wǎng)一些重要的開關(guān)或狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，計(jì)算機(jī)立即處理，一般將這種狀態(tài)量接入中斷處理。模擬量輸入通道由傳感器或變送器、多路模擬開關(guān)、放大器、采樣保持器S/H、A/D轉(zhuǎn)換器以及接口和控制邏輯電路構(gòu)成。

2.1 采樣保持電路

時(shí)間取量化的過程稱為采樣。采樣過程是將模擬信號(hào)f（t）首先通過采樣保持器，每隔TS秒采樣一次（定時(shí)采樣）輸入信號(hào)的即時(shí)幅度，并把它存放在保持電路里，供A/D轉(zhuǎn)換器使用。

2.2 采樣方式

1）單一通道的采樣方式。根據(jù)采樣點(diǎn)的位置以及采樣間隔時(shí)間與輸入波形在時(shí)間上對(duì)應(yīng)關(guān)系，采樣方式可以分為異步采樣和同步采樣。

2）多通道采樣方式。按照對(duì)各通道信號(hào)采樣的相互時(shí)間關(guān)系，有同時(shí)采樣、順序采樣和分組同時(shí)采樣三種采樣方式。①同時(shí)采樣。在每一個(gè)采樣周期對(duì)所有需要采樣的各個(gè)通道的量在同一時(shí)刻一起采樣叫同時(shí)采樣。一般情形，保持各個(gè)（或某些個(gè)）輸入離散化的同時(shí)性對(duì)自動(dòng)裝置才有意義。同時(shí)采樣的實(shí)施技術(shù)有兩種：一種是每一個(gè)通道都設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)采樣后同時(shí)進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換，由于A/D轉(zhuǎn)換器價(jià)格比較貴，功耗較大，這樣在經(jīng)濟(jì)上不合適；另一種廣為流行方案是全部通道合用—個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)采樣，依次A/D轉(zhuǎn)換；②順序采樣。在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，對(duì)上一個(gè)通道完成采樣及A/D轉(zhuǎn)換后，再開始對(duì)下一個(gè)通道進(jìn)行采樣叫順序采樣。順序采樣必然會(huì)給各通道采樣值帶來時(shí)間差。由于目前采用的采樣器與A/D轉(zhuǎn)換器的速度遠(yuǎn)大于系統(tǒng)基波變化速度，所以順序采樣是利用這種快速性來近似地滿足同時(shí)性。當(dāng)然，這只適合采樣及A/D轉(zhuǎn)換速度高，并且對(duì)同時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。順序采樣的優(yōu)點(diǎn)是只需一個(gè)公用的采樣保持器，并且對(duì)其技術(shù)要求較低。目前采樣及A/D轉(zhuǎn)換板幾乎都是工作在順序采樣方式。

分組同時(shí)采樣雖然會(huì)帶來額外時(shí)延，但能大幅度地減少計(jì)算量和簡(jiǎn)化軟件結(jié)構(gòu)，不過此法顯然只適用于旋轉(zhuǎn)角度很小的情況，否則延時(shí)太大，將延誤自動(dòng)裝置的動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)：

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