電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)與趨勢

1、    電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)與趨勢    宋鋼摘 要：信息時(shí)代，當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點(diǎn)有：電力一次設(shè)備智能化控制、電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測、光電式電力互感器、適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測控裝置、特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā)、基于gps統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代ems和動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)等。今后，電力系統(tǒng)自動(dòng)化總的發(fā)展趨勢方向還很多，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)不斷推陳出新。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；應(yīng)用發(fā)展1 當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展的技術(shù)熱點(diǎn)進(jìn)入it技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的

2、主要熱點(diǎn)有：1.1 電力一次設(shè)備智能化控制常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號(hào)電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號(hào)電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強(qiáng)度電磁場干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)問題。智能控制在電力系統(tǒng)工程的應(yīng)用，具有非常廣闊的前景，其具體應(yīng)用有快關(guān)汽門的

3、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)控制，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵(lì)磁、電掣動(dòng)、快關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多機(jī)系統(tǒng)中的asvg（新型靜止無功發(fā)生器）的自學(xué)習(xí)功能等。1.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實(shí)踐并取得了一些進(jìn)展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強(qiáng)，檢測環(huán)境條件惡劣

4、，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時(shí)日。1.3 光電式電力互感器電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級(jí)的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大；信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號(hào)畸變；互感器的輸出信號(hào)不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會(huì)已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另

5、一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號(hào)比電磁式互感器輸出的信號(hào)要小得多，一般是毫安級(jí)水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。1.4 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測控裝置在電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、轉(zhuǎn)換電路及部分信號(hào)處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵

6、技術(shù)是為滿足數(shù)值計(jì)算需要對相關(guān)的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如何實(shí)現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。1.5基于gps統(tǒng)一時(shí)鐘的新一代ems和動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)（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)測手段主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過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，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(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，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，難以用于對全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的分析。（

7、2）基于gps的新一代動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)?；趃ps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)測系統(tǒng)，主要由同步定時(shí)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)相量測量系統(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)與相量測量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物pmu（相量測量單元）設(shè)備，正逐步取代rtu設(shè)備實(shí)現(xiàn)電壓、電流相量測量（相角和幅值）。電力系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)測從穩(wěn)態(tài)/準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測向動(dòng)態(tài)監(jiān)測發(fā)展是必然趨勢。gps技術(shù)和相量測量技術(shù)的結(jié)合標(biāo)志著電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測和實(shí)時(shí)控制時(shí)代的來臨。2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化總的發(fā)展趨勢方向2.1

8、電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)（1）在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展。（2）在設(shè)計(jì)分析上日益要求面對多機(jī)系統(tǒng)模型來處理問題。（3）在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論。（4）在控制手段上日益增多了微機(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用。（5）在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。2.2整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展（1）由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到agc（自動(dòng)發(fā)電控制）。（2）由高電壓等級(jí)向低電壓擴(kuò)展，例如從ems（能量管理系統(tǒng)）到dms（配電管理系統(tǒng)）。（3）由單個(gè)元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如scada（監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集）的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)

9、展。（4）由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展。（5）裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護(hù)技術(shù)的演變。（6）追求的目標(biāo)向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵(lì)磁控制、潮流控制。（7）由以提高運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、效率為完成向管理、服務(wù)的自動(dòng)化擴(kuò)展，例如mis（管理信息系統(tǒng)）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。近20年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個(gè)計(jì)算機(jī)、控制、通信和電力裝備及電力電子的統(tǒng)一體，簡稱為“cccp”。其內(nèi)涵不斷深入，外延不斷擴(kuò)展。電力系統(tǒng)自動(dòng)化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環(huán)控制的對象越來

10、越豐富。3 結(jié)束語總之，電力自動(dòng)化市場競爭格局可分為高端市場（220kv及以上電壓等級(jí)）和中端市場（110kv及以下電壓等級(jí)）兩個(gè)不同的領(lǐng)域，國外廠商主要在高端市場占有一定份額。近年來，國產(chǎn)設(shè)備因其更適合國內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境而已占據(jù)市場主導(dǎo)地位。電力自動(dòng)化行業(yè)高端市場由壟斷競爭向寡頭壟斷轉(zhuǎn)變，中低端市場則從完全競爭向壟斷競爭轉(zhuǎn)變。同時(shí)，通過電力結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降耗和建設(shè)應(yīng)用智能電網(wǎng)，在轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式的同時(shí)，能夠促進(jìn)工業(yè)和民用領(lǐng)域加快應(yīng)用低碳技術(shù)和全社會(huì)節(jié)能減排。伴隨著各項(xiàng)戰(zhàn)略的逐步落實(shí)，我國電力自動(dòng)化市場將受益于包括智能變壓器、配電自動(dòng)化、智能電表、風(fēng)力接納，電動(dòng)汽車充換電等的快速建設(shè)，保持良好發(fā)展勢頭。今后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，而信息技術(shù)的發(fā)展，不僅會(huì)推動(dòng)電力系