論述有關(guān)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的發(fā)展研究

孟山輝

【摘要】隨著我國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)，國(guó)際交往的擴(kuò)大，人民生活水平的日趨提高，如今電力自動(dòng)化的應(yīng)用已經(jīng)在我國(guó)取得了一定的成效，現(xiàn)階段高新技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，特別是先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)備使我國(guó)的電力事業(yè)得到了飛速發(fā)展，隨著社會(huì)各部門(mén)生產(chǎn)效率的日益提高。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動(dòng)化智能技術(shù)；發(fā)展研究

電力系統(tǒng)是一個(gè)巨維數(shù)的典型動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)，它具有強(qiáng)非線性、時(shí)變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動(dòng)態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對(duì)這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對(duì)新建高壓線路的不滿(mǎn)情緒日益增加，線路造價(jià)，特別是走廊使用權(quán)的費(fèi)用日益昂貴等客觀條件的限制，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對(duì)電力系統(tǒng)的控制提出了越來(lái)越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)?；仡櫫四：刂?、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家系統(tǒng)控制、線性最優(yōu)控制、綜合智能控制等五種典型智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用。

一、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，電力自動(dòng)化得到了開(kāi)放式的管理與lED并網(wǎng)，可實(shí)際相關(guān)的靈活系統(tǒng)運(yùn)行，已不能滿(mǎn)足了高類(lèi)別的變電站的運(yùn)行需求。

㈠變電站電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

（1）微機(jī)保護(hù)。含母線保護(hù)、多次重合閘、電容器保護(hù)、變壓器的保護(hù)、備用電源能的自投。

（2）電力數(shù)據(jù)采集相近與采集的狀態(tài)。①電力模擬量的采集：每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)出線的電力回路功率與電力的電流值、各階段母線電壓；配電網(wǎng)相位及電力頻率等電力的電量的參數(shù)以及變壓器的壓力，溫度等非電參數(shù)。②狀態(tài)的采集：有變壓器分、接地刀閘狀態(tài)、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、斷路器狀態(tài)等，信號(hào)多數(shù)使用光電隔離方式開(kāi)關(guān)量中斷進(jìn)行輸入。

（3）關(guān)于時(shí)間上的記載和障礙點(diǎn)的記錄。包括保護(hù)行動(dòng)序列記錄，及開(kāi)關(guān)跳閘的記錄，可存放100個(gè)時(shí)間記錄。

（4）規(guī)劃整定保定值。對(duì)保護(hù)裝置，可以是設(shè)置多方面的定值，顯示需要進(jìn)行切換。

（5）操作與控制。可以對(duì)變壓器進(jìn)行分別接頭調(diào)節(jié)控制，對(duì)進(jìn)行控制隔離開(kāi)關(guān)合與分，還可對(duì)斷路器調(diào)換。

（6）和遠(yuǎn)程調(diào)控中心互相通信?？梢詫⒉杉臓顟B(tài)量實(shí)時(shí)送往遠(yuǎn)程調(diào)控中心，方便裝置的遠(yuǎn)程調(diào)控，接受遠(yuǎn)程調(diào)控中心所發(fā)來(lái)的一些指令。

㈡變電站自動(dòng)化常見(jiàn)的通信方式

變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)通常采用的接口有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)以及串行數(shù)據(jù)的接口等。

二、變電站自動(dòng)化的調(diào)試的內(nèi)容、目的與常見(jiàn)的故障

㈠調(diào)試的目的

變電站的自動(dòng)化調(diào)試的目的是檢驗(yàn)各變電站無(wú)人值班自動(dòng)化系統(tǒng)的各部分（信息傳輸系統(tǒng)、調(diào)控信息處理系統(tǒng)以及自動(dòng)化中斷裝置），包括各部分控制對(duì)象的計(jì)量及其控制、各種參數(shù)的測(cè)量、自動(dòng)裝置動(dòng)作的信號(hào)、繼電保護(hù)以及位置狀態(tài)信號(hào)燈有關(guān)信息是否正確，運(yùn)行是否能正常。

㈡調(diào)試的內(nèi)容

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試的內(nèi)容主要是指針對(duì)系統(tǒng)所包含的設(shè)備進(jìn)行的安裝調(diào)試的工作，包括GPS衛(wèi)星時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、后臺(tái)計(jì)算機(jī)以及二次電纜和通訊線等的調(diào)試安裝工作，還包括裝置參數(shù)的設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫(kù)和內(nèi)部的監(jiān)控系統(tǒng)軟件等方面工作。

㈢經(jīng)常性的調(diào)試?yán)щy與故障

由于多方面的原因，像廠家過(guò)多，中間的環(huán)節(jié)比較多，調(diào)試的內(nèi)容比較復(fù)雜，在安裝變電站調(diào)試過(guò)程當(dāng)中會(huì)造成如下的困難：

（1）在本體的調(diào)試當(dāng)中，由于中間的環(huán)節(jié)多，出現(xiàn)遙測(cè)、遙信等故障之后，找到故障的點(diǎn)比較困難，這樣就把很多的時(shí)間和精力都花費(fèi)在故障的排除上面。

（2）變電站與調(diào)度是聯(lián)系密切的，變電站需要變電站與調(diào)度端之間相互配合才能順利進(jìn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集，上報(bào)，調(diào)度等各項(xiàng)命令工作。

（3）小電流和直流等設(shè)備廠家比較多，并且多數(shù)有自己的通訊的規(guī)約，不同的規(guī)約方式帶來(lái)了通訊的調(diào)試的困難。

三、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化研究方向

㈠智能保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化

將國(guó)內(nèi)外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動(dòng)控制理論、自適應(yīng)理論、網(wǎng)絡(luò)通信、使得新型繼電保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)，大大提高電力系統(tǒng)的安全水平。研制的分層分布式變電站綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于35kV～500kV各種電壓等級(jí)變電站變電站綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

㈡電力市場(chǎng)理論與技術(shù)

電力市場(chǎng)發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的具體情況，認(rèn)真研究了電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)模式，深提出了適合我國(guó)現(xiàn)階段電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式的期貨交易（年、月、日發(fā)電計(jì)劃）、緊緊圍繞當(dāng)前我國(guó)模擬電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中亟待解決的理論問(wèn)題。

㈢電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

對(duì)電力負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模等方面進(jìn)行了研究，建成了全國(guó)高校第一家具備混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。該仿真系統(tǒng)不僅可進(jìn)行多種電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)實(shí)驗(yàn)，提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，協(xié)助科研人員進(jìn)行新裝置的測(cè)試，從而為研究智能保護(hù)及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件。

㈣電力系統(tǒng)運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)

電力系統(tǒng)運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)是針對(duì)我國(guó)電力企業(yè)職工崗位培訓(xùn)的迫切要求，將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的最新成果結(jié)合，利用專(zhuān)家系統(tǒng)、進(jìn)行電力系統(tǒng)知識(shí)教學(xué)、培訓(xùn)的一種強(qiáng)有力手段。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，并合理配置軟件資源分布，教、學(xué)員臺(tái)在軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上耦合性很少，且系統(tǒng)硬件擴(kuò)充簡(jiǎn)單方便，因此學(xué)員臺(tái)理論上可無(wú)限擴(kuò)充。

㈤電力系統(tǒng)分析與控制

實(shí)時(shí)相角測(cè)量、小電流接地選線方法、電力系統(tǒng)振蕩機(jī)理及抑制方法、非線性勵(lì)磁和調(diào)速控制、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化仿真、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法、基于柔性數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控的電網(wǎng)故障診斷和恢復(fù)控制策略、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等方面進(jìn)行了研究。軟計(jì)算理論和小波理論在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面，以及在電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)分析與控制的新理論、新算法和新的實(shí)現(xiàn)手段進(jìn)行了研究。

四、調(diào)試策略的應(yīng)用

電站中裝置及智能設(shè)備安裝完畢，參數(shù)的設(shè)備設(shè)置完畢，終端裝置的通信規(guī)約的選項(xiàng)，調(diào)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立，等設(shè)備都已準(zhǔn)備完畢好后，就能用自動(dòng)變電站系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無(wú)人在值班的情況下進(jìn)行調(diào)試工作。變電站自動(dòng)化調(diào)試主要包括：本體調(diào)試、與調(diào)度聯(lián)調(diào)。其中，本體調(diào)試又分保護(hù)測(cè)控通訊調(diào)試、遙信信息調(diào)試、遙測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)試、遙控調(diào)試、ERTU（電量采集系統(tǒng)）通訊調(diào)試、VOC（電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)）調(diào)試等等。與調(diào)度聯(lián)調(diào)包括104通道調(diào)試、上傳遙信信息調(diào)試、上傳遙測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)試、調(diào)度遙控功能調(diào)試等。以下是調(diào)試策略在變電站中應(yīng)用的效果：①當(dāng)只進(jìn)行調(diào)檔的控制時(shí)，主變既發(fā)生急停的動(dòng)作又發(fā)生調(diào)檔的動(dòng)作。可以采用本體的調(diào)試小的遙控的故障調(diào)試的策略，能夠先排除二次回路故障的可能性，并發(fā)現(xiàn)裝置收到的只是自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)檔的命令，不用急停，說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)是正確的，問(wèn)題在于裝置的測(cè)控上面，此時(shí)可以檢查參數(shù)的設(shè)置，可以發(fā)現(xiàn)時(shí)間的判斷設(shè)置比較短。②當(dāng)監(jiān)控裝置的裝置告警的信號(hào)不能被系統(tǒng)及時(shí)收到時(shí)，可以采用本體調(diào)試當(dāng)中遙信故障調(diào)試的策略，就能馬上發(fā)現(xiàn)總控上面還沒(méi)收到遙信位報(bào)文，說(shuō)明測(cè)控裝置存在問(wèn)題，把測(cè)控裝置的CPU板重新?lián)Q上一個(gè)之后，故障就被排除了。

通過(guò)提出的地理系統(tǒng)變電站的自動(dòng)化的試訓(xùn)的策略：并對(duì)調(diào)試過(guò)程中容易出現(xiàn)的一些故障進(jìn)行排除，調(diào)試主要分為調(diào)度聯(lián)調(diào)和本體的調(diào)試階段兩個(gè)階段，并進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)分，并對(duì)細(xì)分之后工作中所發(fā)生的故障進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)試的策略，有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)的作用。此自動(dòng)調(diào)試策略如果應(yīng)用到新建110kV的變電站自動(dòng)化工程當(dāng)中，就會(huì)取得很好的效果，此調(diào)試的策略對(duì)110kV變電站來(lái)說(shuō)相當(dāng)?shù)倪m合，對(duì)220kV及其以上的變電站來(lái)講，策略尚不齊全。

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