時間：2024-01-26 15:52:56
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關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化研究方向發(fā)展趨勢 新技術
變電站電力系統(tǒng)是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點，變電站主要分為:升壓變電站，主網變電站，二次變電站，配電站。電力系統(tǒng)綜合自動化是基于科技發(fā)展和計算機網絡技術的出現(xiàn)而逐步形成的一個概念，是一個綜合發(fā)電廠、變電站、輸配網絡和用戶的集成概念，其概念研究和實現(xiàn)的主要目的就是如何更好地掌控和監(jiān)視電力從出廠到供應的全過程，使輸配過程更有效和通暢。
1、電力系統(tǒng)自動化的研究方向
（1）智能保護與變電站綜合自動化 。對電力系統(tǒng)電保護的新原理進行了研究，將國內外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應理論、網絡通信、微機新技術等應用于新型繼電保護裝置中，使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點，大大提高電力系統(tǒng)的安全水平。（2）電力市場理論與技術?；谖覈壳暗慕洕l(fā)展狀況、電力市場發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術經濟的具體情況，認真研究了電力市場的運營模式，深入探討并明確了運營流程中各步驟的具體規(guī)則；提出了適合我國現(xiàn)階段電力市場運營模式的期貨交易（年、月、日發(fā)電計劃）、轉運服務等模塊的具體數(shù)學模型和算法，緊緊圍繞當前我國模擬電力市場運營中亟待解決的理論問題。（3）電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)。對電力負荷動態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實時仿真建模等方面進行了研究，引進了加拿大teqsim公司生產的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng)，建成了全國高校第一家具備混合實時仿真環(huán)境的實驗室。（4）電力系統(tǒng)運行人員培訓仿真系統(tǒng)。電力系統(tǒng)運行人員培訓仿真系統(tǒng)是針對我國電力企業(yè)職工崗位培訓的迫切要求，將計算機、網絡和多媒體技術的最新成果和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析理論相結合，利用專家系統(tǒng)、智能cai（計算機輔助教學）理論，進行電力系統(tǒng)知識教學、培訓的一種強有力手段。本系統(tǒng)設計新穎，并合理配置軟件資源分布，教、學員臺在軟件系統(tǒng)結構上耦合性很少，且系統(tǒng)硬件擴充簡單方便，因此學員臺理論上可無限擴充。 （5）配電網自動化。在中低壓網絡數(shù)字電子載波ndlc、配網的模型及高級應用軟件pas、地理信息與配網scada一體化方面取得了重大技術突破。（6）電力系統(tǒng)分析與控制 。對在線測量技術、實時相角測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術、小電流接地選線方法、電力系統(tǒng)振蕩機理及抑制方法、發(fā)電機跟蹤同期技術、非線性勵磁和調速控制、潮流計算的收斂性、電網調度自動化仿真、電力負荷預測方法、基于柔性數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控的電網故障診斷和恢復控制策略、電網故障診斷理論與技術等方面進行了研究。（7）人工智能在電力系統(tǒng)中的應用。結合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展了將專家系統(tǒng)、人工神經網絡、模糊邏輯以及進化理論應用到電力系統(tǒng)及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規(guī)劃設計等方面的實用研究。（8）現(xiàn)代電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用。開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機控制技術、動態(tài)無功補償技術、有源電力濾波技術、大容量交流電機變頻調速技術和新型儲能技術等方面的研究 （9）電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術。通過將傳感器技術、光纖技術、計算機技術、數(shù)字信號處理技術以及模式識別技術等結合起來，針對電氣設備絕緣監(jiān)測方法和故障診斷的機理進行了詳細的基礎研究，開發(fā)了發(fā)電機、變壓器、開關設備、電容型設備和直流系統(tǒng)等主要電氣設備的監(jiān)控系統(tǒng)，全面提高電氣設備和電力系統(tǒng)的安全運行水平。
2、電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢
1.1 當今電力系統(tǒng)的自動控制技術正趨向于:
①在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調化、區(qū)域化發(fā)展。②在設計分析上日益要求面對多機系統(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、電力電子器件和遠程通信的應用。⑤在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
1.2 整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于：
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(自動發(fā)電控制)。②由高電壓等級向低電壓擴展，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)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，例如繼電保護技術的演變。⑥追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。⑦由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。
近20年來，隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(Power System Equiqments and Power Electronics)的統(tǒng)一體，簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動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)控制的對象越來越豐富。
3、 具有變革性重要影響的三項新技術
3.1 電力系統(tǒng)的智能控制 電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段: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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段;智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有:
①電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態(tài)大系統(tǒng)。②具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調，也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。
智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。
智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景，其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制，基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構，多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學習功能等。
3.2 FACTS和DFACTS
3.2.1 FACTS概念的提出 在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術――柔流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱FACTS，就是在輸電系統(tǒng)的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
3.2.2 FACTS的核心裝置之一――ASVC的研究現(xiàn)狀 各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC的調節(jié)范圍大，反應速度快，不會發(fā)生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置，所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化，因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
3.2.3 DFACTS的研究態(tài)勢 隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展，電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關?？梢哉f，信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術，它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
4、基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
4.1 基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS 目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(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，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(tǒng)整體動態(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。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數(shù)據(jù)只是局部有效，難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。
4.2 基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng) 基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)，主要由同步定時系統(tǒng)，動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術和光纖通信技術，為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物――PMU(相量測量單元)設備，正逐步取代RTU設備實現(xiàn)電壓、電流相量測量(相角和幅值)。
關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化；發(fā)展；應用
中圖分類號：TM0 文獻標識碼：B文章編號：1009-9166（2011）0014(C)-0192-01
一、電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢
（一）當今電力系統(tǒng)的自動控制技術正趨向于
1、在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調化、區(qū)域化發(fā)展。2、在設計分析上日益要求面對多機系統(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、電力電子器件和遠程通信的應用。
（二）整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于
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（自動發(fā)電控制）。2、由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS（能量管理系統(tǒng)）到DMS（配電管理系統(tǒng)）。3、由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動化的發(fā)展。4、裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護技術的演變。5、追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。
二、具有變革性重要影響的三項新技術
（一）電力系統(tǒng)的智能控制
電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段：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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段；智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有：1、電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)的動態(tài)大系統(tǒng)。2、具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調，也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。
（二）FACTS和DFACTS
1、FACTS概念的提出
在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術――柔流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術，簡稱FACTS，就是在輸電系統(tǒng)的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
2、FACTS的核心裝置之一――ASVC的研究現(xiàn)狀
各種FACTS裝置的共同特點是：基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC的調節(jié)范圍大，反應速度快，不會發(fā)生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置，所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化，因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
3、DFACTS的研究態(tài)勢
DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術，它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是：對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
（三）基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
1、基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS
目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(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，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(tǒng)整體動態(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。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數(shù)據(jù)只是局部有效，難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。
2、基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)，主要由同步定時系統(tǒng)，動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術和光纖通信技術，為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物――PMU（相量測量單元）設備，正逐步取代RTU設備實現(xiàn)電壓、電流相量測量（相角和幅值）。
【關鍵詞】電力系統(tǒng)；系統(tǒng)自動化
一、自動化控制技術分析
分層分布式自動化系統(tǒng)從軟硬件上分層分級考慮了變電站的控制與防誤操作，提高了變電站的可控性及控制與操作的可靠性。綜合自動化站可采用遠方、當?shù)?、就?級控制，而常規(guī)站只能通過控制屏KK把手控制；常規(guī)站電氣聯(lián)鎖設計聯(lián)系復雜，在實際使用中，設備提供的接點有限且各電壓等級間的聯(lián)系很不方便，使得閉鎖回路的設計出現(xiàn)多余閉鎖及閉鎖不到的情況。綜合自動化站可方便地實現(xiàn)多級操作閉鎖，可靠性高。
1.常規(guī)站，人是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，人的感官對信息的接受不可避免地存在誤差，其結果就會導致錯誤的判斷和處理。人接受信息的速度有一定限制，對于變化快的信息，有時來不及反應，可能導致不正確的處理。而且個人的文化水平、工作經驗、責任心等因素都會影響信息的處理，可以說常規(guī)站人處理信息的準確性和可靠性是不高的。運行的實踐證明，值班人員的誤判斷、誤處理常有發(fā)生。綜合自動化站的核心為系統(tǒng)監(jiān)控主機，用成熟可靠的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)整個變電站的控制與操作、數(shù)據(jù)采集與處理、運行監(jiān)視、事件記錄等功能，可靠性高且功能齊全。
2.變電站自動化系統(tǒng)簡化了變電站的運行操作，可方便地實現(xiàn)各種類型步驟復雜的順控操作，且操作安全快速，對于全控的變電站，線路的倒閘操作幾分鐘便可完成；而常規(guī)站實現(xiàn)同樣的操作往往需要幾個小時，且仍存在誤操作的隱患。
3.常規(guī)變電站控制一般采用強電一對一的控制方式，信息及控制命令都是通過控制電纜傳輸。計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制命令的傳輸由模擬式變成數(shù)字指令，提高了信息傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。特別是分層分布式自動化系統(tǒng)，各保護小間與主控室之間采用光纜傳輸，提高了信息傳輸回路的抗電磁干擾能力。分散式布置，控制電纜長度大為縮減，在相同控制電纜截面時，斷路器控制回路的電壓降減少，有利于斷路器的準確動作。規(guī)劃院最近將全國5個500 kV站作為綜合自動化的試點，也從側面反應電力系統(tǒng)業(yè)內人士對自動化監(jiān)控系統(tǒng)可靠性的認同。
二、我國電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展方向
我國電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展方向就是全面建立DMS系統(tǒng)，通過DMS系統(tǒng)，一，可以提高電氣綜合管理水平，適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術發(fā)展的需要；二，使電氣設備保護控制得到優(yōu)化，消除大面積停電故障，提高供電系統(tǒng)的可靠性；三，能夠建立快速電氣事故處理機制，使故障停電時間減到最短，對生產裝置的影響也可以大大降低；管理人員可以隨時掌握整個電力系統(tǒng)運行情況以及電流。電壓、電量、功率等各種運行參數(shù)，實現(xiàn)電力平衡、負荷監(jiān)控、精確計量和節(jié)約用電等多種功能；四，改變了現(xiàn)行的運行操作及變電值班模式，實現(xiàn)了真正意義的無人值守變電站管理方式，達到大幅度減員增效的目的。
三、對電力系統(tǒng)綜合自動化的幾點思考
電力系統(tǒng)綜合自動化是一個集傳統(tǒng)技術改造與現(xiàn)代技術進步于一體的技術總體推進過程。雖然，當前電力系統(tǒng)的綜合自動化已經進入以計算機技術和監(jiān)控技術開發(fā)為主要標志內的階段，但對于我國這樣一個電力需求大、電網建設復雜而電力系統(tǒng)綜合自動化改革開始較晚的國家來說，在追趕先進技術的同時，還必須要注重對傳統(tǒng)技術和設備的改進，只有這樣才能保證電力系統(tǒng)綜合自動化的早日全面實現(xiàn)。
四、具有變革性重要影響的新技術
1.電力系統(tǒng)的智能控制
電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段：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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段；智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有：
(1)電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態(tài)大系統(tǒng)。
(2)具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調,也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。
智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題；特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。
智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構,多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學習功能等。
2.FACTS和DFACTS
(1)FACTS概念的提出
在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術——柔流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
(2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現(xiàn)狀
各種FACTS裝置的共同特點是：基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節(jié)范圍大,反應速度快,不會發(fā)生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
(3)DFACTS的研究態(tài)勢
隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關?？梢哉f,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是：對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
摘要：現(xiàn)代社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優(yōu)質”等各項指標的要求越來越高,相應地,電力系統(tǒng)也不斷地向自動化提出更高的要求。電力系統(tǒng)自動化技術不斷地由低到高、由局部到整體發(fā)展,本文對此進行了詳細的闡述。
關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化；發(fā)展；應用
1 電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢
1.1 當今電力系統(tǒng)的自動控制技術正趨向于。
①在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調化、區(qū)域化發(fā)展。
②在設計分析上日益要求面對多機系統(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、電力電子器件和遠程通信的應用。
⑤在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
1.2 整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于:
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(自動發(fā)電控制)。
②由高電壓等級向低電壓擴展,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)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,例如繼電保護技術的演變。
⑥追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調化、智能化發(fā)展,例如勵磁控制、潮流控制。
⑦由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展,例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。
近20年來,隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(Power System Equiqments and Power Electronics)的統(tǒng)一體,簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入,外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動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)控制的對象越來越豐富。
2 具有變革性重要影響的三項新技術
2.1 電力系統(tǒng)的智能控制。電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段: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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段;智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有:
①電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態(tài)大系統(tǒng)。
②具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調,也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。
智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。
智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構,多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學習功能等。
2.2 FACTS和DFACTS。
2.2.1 FACTS概念的提出。在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術――柔流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
2.2.2 FACTS的核心裝置之一――ASVC的研究現(xiàn)狀。各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節(jié)范圍大,反應速度快,不會發(fā)生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
2.2.3 DFACTS的研究態(tài)勢。隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關?？梢哉f,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
2.3 基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)。
2.3.1 基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS。目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(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,記錄時間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對于系統(tǒng)整體動態(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。兩者還具有一個共同的不足,即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記,記錄數(shù)據(jù)只是局部有效,難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。
2.3.2 基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)?；贕PS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng),是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng),主要由同步定時系統(tǒng),動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術和光纖通信技術,為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物――PMU(相量測量單元)設備,正逐步取代RTU設備實現(xiàn)電壓、電流相量測量(相角和幅值)。
1.當今電力系統(tǒng)的自動控制技術正趨向于:
(1)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調化、區(qū)域化發(fā)展。
(2)在設計分析上日益要求面對多機系統(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、電力電子器件和遠程通信的應用。
(5)在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
2.整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于:
(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(自動發(fā)電控制)。
(2)由高電壓等級向低電壓擴展,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)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,例如繼電保護技術的演變。
(6)追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調化、智能化發(fā)展,例如勵磁控制、潮流控制。
(7)由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展,例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。
近20年來,隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子
PowerSystemEquiqmentsandPowerElectronics)的統(tǒng)一體,簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入,外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動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)控制的對象越來越豐富。
二、具有變革性重要影響的三項新技術
1.電力系統(tǒng)的智能控制
電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段: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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段;智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有:
(1)電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態(tài)大系統(tǒng)。
(2)具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調,也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。
智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。
智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構,多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學習功能等。
2.FACTS和DFACTS
(1)FACTS概念的提出
在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術——柔流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
(2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現(xiàn)狀
各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節(jié)范圍大,反應速度快,不會發(fā)生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
(3)DFACTS的研究態(tài)勢
隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關?？梢哉f,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
3.基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
(1)基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS
目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(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,記錄時間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對于系統(tǒng)整體動態(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。兩者還具有一個共同的不足,即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記,記錄數(shù)據(jù)只是局部有效,難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。新晨
(2)基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng),是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng),主要由同步定時系統(tǒng),動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術和光纖通信技術,為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物——PMU(相量測量單元)設備,正逐步取代RTU設備實現(xiàn)電壓、電流相量測量(相角和幅值)。
關鍵詞：新形勢；電力系統(tǒng)自動化；研究方向
引言：一直以來我們都在往電力系統(tǒng)自動化這一方向上努力，這主要包括了：發(fā)電控制的自動化，雖然現(xiàn)在AGC已經達到了初步的實現(xiàn)，但是仍需要在今后的長期發(fā)展；電力調度的自動化，這一系統(tǒng)包括了在線潮流監(jiān)視、對故障進行模擬的系統(tǒng)程序，它在實現(xiàn)配電網的自動化上邁出了新的一步。在目前最熱門的當屬建設綜自站，因為這一建設實現(xiàn)在真正的無人值班。電力系統(tǒng)是一個分布廣闊，在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產過程進行測量、調節(jié)、控制、保護、通信和調度，以保證用戶獲得安全、經濟、優(yōu)質的電能的系統(tǒng)。
一、電力系統(tǒng)自動化的概念
電力系統(tǒng)自動化是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。電力系統(tǒng)自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。
二、具有變革性重要影響的三項新技術
2.1 智能控制
在過去的40年里，我國在電力系統(tǒng)的控制和研究上大概可以分為3各階段：對傳遞函數(shù)的單向輸入、輸出的控制階段；線性最優(yōu)控制、非線性控制以及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段；智能模式控制階段。其中的智能控制是當今理論發(fā)展上新突破新發(fā)展，其主要作用是用于解決一些疑難問題或者傳統(tǒng)的方法不適應的問題。對于那些在模型上具有不確定性或是具有很強的非線性的復雜系統(tǒng)，智能控制是一個最佳的選擇。
智能控制這一階段在我國電力系統(tǒng)的發(fā)展上具有非常廣闊的前景和發(fā)展市場，主要應用在快關汽門的人工神經網絡適應控制，基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構，多機系統(tǒng)中的ASVG（新型靜止無功發(fā)生器）的自學習功能等方面上。
2.2 FACTS和DFACTS
1、FACTS概念
先進的輸配電技術和輸電線路的質量和穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的前提和基礎，在這期間，在傳統(tǒng)的輸電系統(tǒng)上一種新技術悄然產生——柔流輸電系統(tǒng)，也稱FACTS。
“柔流輸電系統(tǒng)技術”還有另一種名稱叫“靈活交流輸電系統(tǒng)技術”，在英文上簡稱FACTS，是指運用單獨的并具有綜合功能的裝置在輸電系統(tǒng)的重要部位，對顯示的主要參數(shù)如電流、電壓等進行調節(jié)和控制，增加輸電系統(tǒng)整體的可靠性，大大提高對輸電系統(tǒng)的控制，也提高了輸電線路的效率。這種高壓輸電系統(tǒng)融合了電子技術、微處理技術、電子控制技術等各種新興的技術，整體提高了輸電系統(tǒng)的可靠性、安全性、控制性以及輸電系統(tǒng)本身的性能和質量，是為現(xiàn)在輸電系統(tǒng)節(jié)約了資源，提高效率的新型綜合的技術。
2、FACTS的核心裝置ASVC的現(xiàn)狀
ASVC主要是由二相逆變器和并聯(lián)電容器組成，它在輸出的交流電壓是與其所連接的電網上面的電壓同步進行的。如果正常的電壓出現(xiàn)問題，它可以及時的進行調整，同時在設備出現(xiàn)問題或者是運行故障的時候，它還可以對電壓起一個穩(wěn)定的作用，以此來加強對輸電系統(tǒng)的控制。ASVC比較與旋轉同步調相機，在反應速度上具有更大的優(yōu)勢，因為它的反映速度更快，不會造成設備的反映遲緩，而且工作環(huán)境也相對安靜，沒有機械運作的嘈雜聲。ASVC是一種固態(tài)的裝置，所以在網絡上的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)都有很好的處理，這也就說明ASVC在控制能力上也優(yōu)于旋轉同步調相機。
3、DFACTS的研究態(tài)勢
DFACTS是一種在輸電系統(tǒng)上靈活交流的技術，在1988年，Hingorani針對輸電系統(tǒng)的質量問題提出了這個新的概念。這一名詞主要概括了綜合解決輸電系統(tǒng)上各種問題的方法，在大量的用戶和配電企業(yè)的供電端上加上新型的電子控制系統(tǒng)。
三、新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
3.1 在GPS基礎上的統(tǒng)一時鐘的新一代EMS
目前在我國應用的電力系統(tǒng)檢測方式主要有兩種，一種是致力于記錄輸電配電過程中各種故障的錄波儀，另一種是致力于對設備運行過程進行監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集的SCADA系統(tǒng)。錄波儀的缺點在于它通常記錄的時間較短，而且多斤記錄的數(shù)據(jù)多而雜，在不同的信息記錄之間沒有聯(lián)系，所以在后期對記錄的數(shù)據(jù)進行分析的時候就顯得十分困難；而SCADA系統(tǒng)雖然在記錄的兩個數(shù)據(jù)之間有較長的時間間隔，但是這樣在分析的時候就只能分析道系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于其他性能很難判斷。兩者還存在一個共同的缺陷，所記錄的數(shù)據(jù)只代表了一個部分，不能代表全部，所以就不能對系統(tǒng)進行整體的分析。
3.2 在GPS基礎上的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
新一代的安全監(jiān)控系統(tǒng)在原來的基礎上與SCADA有了新的融合。它主要是由四部分構成：同步定時系統(tǒng)，動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機。它在GPS的基礎上實現(xiàn)了同步相量測量技術和光纖通信技術，為以后在相量控制的實現(xiàn)上奠定了基礎。
四、電力系統(tǒng)自動化的研究方向
4.1 綜合自動化在智能保護和變電站上的應用
通過研究在電力保護系統(tǒng)上的新原理，將人工智能、自適應理論、模糊理論等新技術融合到目前的電力保護系統(tǒng)中，提高了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。在經過多年的研究之后，最終研究出一種可以適用35—500kV之間各種電壓變化的變電站。
4.2 理論和市場
從目前我國的經濟發(fā)展水平、電力市場和設備的發(fā)展、電力技術上的革新這些方面出發(fā)，對我國電力市場的發(fā)展做認真透徹的分析，深入研究探討電力市場營運和發(fā)展的各個步驟和具體計劃；提出一個具體適合我國國情的電力營運模式并建立具體的數(shù)學模型和算法，解決我國電力發(fā)展在理論上存在的問題。
五 、小結
對電力自動化新技術的研究是我國現(xiàn)代社會基礎建設的最重要的環(huán)節(jié)之一。因此。為了能夠讓我國的電力自動化更加安全穩(wěn)定，我們必須加強對電力自動化的監(jiān)督和管理，規(guī)范技術，加強員工對電氣安全知識的認識，提高工作人員的整體素質。同時遵守規(guī)律，尊重科學，深入實踐，用于探索，在實踐中不斷的積累經驗，從實際出發(fā)，使我國電力系統(tǒng)的自動化開展的更加安全，更加順利。
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[3] 周一鳴，索春英. 淺談自動化技術在機械設計中的應用[J]. 價值工程， 2011，（12） .
關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化；發(fā)展；應用
中圖分類號： F406 文獻標識碼： A
隨著社會和科學的不斷發(fā)展進步，我國迎來了信息化和高科技化的嶄新時代。在社會的各個領域廣泛普及了自動化和數(shù)字化的方式，極大的提高了生產效率，促進了社會的穩(wěn)定和發(fā)展。電氣自動化是現(xiàn)代先進科學的核心技術，也是現(xiàn)代化的重要標志。研究我國電氣自動化的發(fā)展趨勢，對于我國的發(fā)展有著很重要的意義。電氣自動化的現(xiàn)狀發(fā)展平臺開放式依靠OPC和Windows平臺等技術，結合合適的電氣技術，對未來的發(fā)展起著非常重要的作用。IEC61131標準使得接口標準化，現(xiàn)在全球有上百家PLC的生產企業(yè)，四百多種PLC產品，但是PLC產品的編程語言和表達方式并不相同，相互結合不方便。IEC61131的頒布就解決了這個問題。它不但促使產品的編程接口標準化，還定義了語法和語義。目前，IEC61131被控制系統(tǒng)廠商采納，并成為一個國際化的標準，它不但容易管理程序，還縮短了編程周期，極大地提高了使用效率。
（一）當今電力系統(tǒng)的自動控制技術趨向。
1、在控制策略上逐漸向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調化、區(qū)域化發(fā)展。
2、在設計分析上日益要求面對多機系統(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、電力電子器件和遠程通信的應用。
5、在研究人員的構成上需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
（二）整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨向。
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（自動發(fā)電控制）。
2、由高電壓等級向低電壓擴展，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)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，例如繼電保護技術的演變。
6、追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。
7、由以提高運行的安全、經濟、效率為目的向管理、服務的自動化擴展，例如 MIS（管理信息系統(tǒng)）在電力系統(tǒng)中的應用。
二、具有變革性重要影響的三項新技術
（一）電力系統(tǒng)的智能控制。
電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可以分為三個階段：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、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調控制階段；智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有：1、電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(shù)（包含多種隨機和不確定因素的、 多種運行方式和故障方式并存）的動態(tài)大系統(tǒng)。2、具有多目標尋優(yōu)和在多種運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間協(xié)調，也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題；特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景，其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制，基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構，多機系統(tǒng)中的 ASVG（新型靜止無功發(fā)生器）的自學習功能等。
（二）FACTS 和 DFACTS。
1、FACTS 概念的提出。在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候，一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術——柔流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術悄然興起。所謂“柔流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱 FACTS，就是在輸電系統(tǒng)的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進行調整控制，使輸電更加可靠， 具有更大的可控性和更高的效率。 這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。
2、FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現(xiàn)狀。各種 FACTS 裝置的共同特點是： 基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。 ASVC 是包含了 FACTS 裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。 ASVC 由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成， 其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比， ASVC 的調節(jié)范圍大， 反應速度快， 不會發(fā)生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為 ASVC是一種固態(tài)裝置，所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化，因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。
3、DFACTS 的研究態(tài)勢。隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展，電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關?？梢哉f，信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。DFACTS 是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術，它是 Hingorani 于1988 年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是：對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
（三） 基于 GPS 統(tǒng)一時鐘的新一代 EMS 和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)。
1、基于 GPS 統(tǒng)一時鐘的新一代 EMS。目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(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，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統(tǒng)整體動態(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。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數(shù)據(jù)只是局部有效，難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。
1.1配網自動化中的信息化技術
配網自動化作為電力系統(tǒng)中輸電和配電的重要工作部分，其為配電工作系統(tǒng)提供了良好的監(jiān)控。然而在我國的各個不同級別的電力企業(yè)配網自動化系統(tǒng)中，DCS技術的應用最為廣泛。DCS技術即為分散控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)是一種較為新型的計算機信息化的系統(tǒng)，并且分散控制系統(tǒng)主要是在集中控制系統(tǒng)的基礎之上而研究演變的一種系統(tǒng)。另一方面，分散控制系統(tǒng)能與計算機系統(tǒng)以及各種網絡信息化系統(tǒng)進行整合，高度的實現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)中集中管理的功能。并且，DCS技術所采用的計算機信息技術能夠在生產以及工作過程中對數(shù)據(jù)進行有效的保護和整合，還能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，一定程度上為電力公司管理水平的高奠定了一定的技術基礎。
1.2變電站信息化技術
在當前的電力市場需求以及我國目前對電力建設的持續(xù)發(fā)展要求中，電力行業(yè)一直在對變電站以及變電所進行自動化信息化的改造和建設。而電子信息技術通過計算機系統(tǒng)智能化的特點使得變電站實現(xiàn)了自動化以及信息化的發(fā)展，并且在實際工作中得到了極大的推廣使用。運用信息化的計算機技術中的數(shù)據(jù)通訊接口的相關設置以及信息的儲存功能使得變電站以及變電所實現(xiàn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計的自動化和信息化，同時還能夠利用信息化技術對現(xiàn)場一些較難的數(shù)據(jù)進行自動分析。通過現(xiàn)代先進的信息化電子信息技術、通訊技術等其他信息技術能夠對變電所、變電站的系統(tǒng)例如：繼電的保護、測量以及儀表的裝置等各項工作進行相應的優(yōu)化和升級，進而能夠高度的實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。
2電力自動化系統(tǒng)的技術進展
2.1電力系統(tǒng)朝著新能源以及分布化方向發(fā)展
電力系統(tǒng)分布化的發(fā)展是指在電力用戶的周圍或者是一定范圍內，設置發(fā)電功率在幾十兆瓦到幾千兆瓦之間內的發(fā)電裝置，而設置的這些裝置能夠進行自行發(fā)電，通過自行發(fā)電極大的保證各個電力用戶的正常用電需求。另外，隨著當前全球環(huán)境的日益惡化，使得人們賴以生存的水資源、煤資源等各種資源都在逐步的走向枯竭，為了滿足人們對于各種資源的需求，人們開始利用新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的要求。通過風能、地熱能等各種新型能源來替代傳統(tǒng)能源，而這種情況也為電力系統(tǒng)的正常工作帶來了極大的挑戰(zhàn)和考驗。根據(jù)當前世界可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的概念，未來的電力系統(tǒng)中的集中式發(fā)電將要被分布式的發(fā)電方式所取代，充分利用當前新型的能源進行發(fā)電，達到環(huán)保的目標。另一方面，通過分布式的發(fā)電方式，能夠最大程度的對新型能源進行使用，進而有效的提高我國電力供應的穩(wěn)定性能。
2.2自動化的電力系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息圖形化展示和相應的控制
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，若想實現(xiàn)電力調度和電力管理往往需要牽涉到大量的的數(shù)據(jù)和信息。而對于這些數(shù)據(jù)信息的處理工作時長會花費較多的時間，但是結果卻并沒有達到工作人員的理想程度。而隨著我國信息化技術的發(fā)展以及信息化社會的到來，使得人們所接觸到的電力相關的信息變得越來越多，并且關于電力系統(tǒng)中需要處理的數(shù)據(jù)也越來越復雜，如果知識使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式，就會極大的增加工作人員的工作量。而自動化的電力系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息圖形化展示和相應的控制之后，能夠將復雜繁雜的數(shù)據(jù)信息通過變化為圖形的方式展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員能夠更加直觀的理解數(shù)據(jù)信息的內容，極大的減輕了相關工作人員的工作壓力。另外，自動化的電力系統(tǒng)實現(xiàn)圖形化，最大程度的快捷了對電力系統(tǒng)的控制個管理。
關鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化；應用；發(fā)展
電力系統(tǒng)自動化是基于計算機網絡技術的出現(xiàn)和科技的發(fā)展而逐步形成的一個概念，是綜合了用戶、輸配網絡、變電站、發(fā)電廠的集成概念，主要包括供電系統(tǒng)自動化、發(fā)電廠自動化、電網調度自動化、電力系統(tǒng)信息傳輸自動化及電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化等，“其實質就是如何使用電力在生產――傳輸――用戶過程中實行有效自動化控制，從而實現(xiàn)電力供應的迅捷、損耗的最小和安全可靠”[[1]吳永晨.電力系統(tǒng)自動化技術應用與發(fā)展[J].中國高新技術企業(yè)，2010年6月.]。電力系統(tǒng)控制的基本要求就是根據(jù)電力系統(tǒng)運行的實際情況，準確而迅速地檢測、收集并處理電力系統(tǒng)各元件及全系統(tǒng)的運行參數(shù)，以便于運行人員進行控制和調節(jié)，全面實現(xiàn)系統(tǒng)各層次及各元件之間的綜合協(xié)調性，實現(xiàn)電力部門經濟、安全的優(yōu)質供電。
1.電力系統(tǒng)自動化的應用現(xiàn)狀
1.1計算機智能控制技術的應用
電力系統(tǒng)自動化的核心在于在調控中心安裝現(xiàn)代化的計算機控制系統(tǒng)，并形成對于四周的輻射網絡控制，圍繞這一中心的變電站、發(fā)電廠之間設置信息服務和反饋遠程控制裝置進行實時監(jiān)控，從而形成立體化的網絡覆蓋面，實現(xiàn)暢通的信息傳遞和指令傳輸。計算機智能技術的進步使得電網調度自動化和電力系統(tǒng)信息傳輸自動化成為可能，為電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)提供了一個非常重要的前提。電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)的一個重要步驟就是在控制中心的計算機網絡、服務器和電力系統(tǒng)專用計算機網絡系統(tǒng)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能控制，通過采集電網運行中的數(shù)據(jù)參數(shù)來判斷電網運行的安全狀態(tài)，進而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的自動化評估和分析，使得整個電力調配過程能夠自動完成。
1.2變電站自動化
在變電站使用計算機智能控制系統(tǒng)化裝置，監(jiān)測人員依靠計算機設備實現(xiàn)對變電站內所有運行設備的監(jiān)控，這樣就改變了變電站傳統(tǒng)的人工監(jiān)視的弊端。監(jiān)控設備對現(xiàn)場進行監(jiān)督，并將結果直接反應到計算機屏幕上，使變電站無人值班成為可能，在很大程度上解放了人力勞動，并能夠保證變電站內所有設備安全運行，大大提高了變電站的運行效率。所以說，“實現(xiàn)變電站自動化也是實現(xiàn)現(xiàn)代電力企業(yè)自動化的一個關鍵環(huán)節(jié)”[[2]陳偉.淺析電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢[J].企業(yè)技術開發(fā)，2012年11月.
作者簡介：駱成（1982.02-）女，漢族，江蘇江浦人，江蘇省電力公司南京供電公司，工程師（現(xiàn)有職稱），本科學歷，電力系統(tǒng)自動化專業(yè)。]。另外，變電站的自動化也可以實現(xiàn)變壓器設備的在線狀態(tài)監(jiān)測，對電氣設備的運行狀態(tài)進行全面地、真實地實時監(jiān)測，可以直觀分析出電氣設備在運行過程中的狀態(tài)參數(shù)及其變化趨勢，對設備可能出現(xiàn)的故障和存在的缺陷進行準確的分析和判斷。
1.3電力系統(tǒng)自動化安全保障
專家控制技術在電力系統(tǒng)的應用提供了電力系統(tǒng)自動化安全保障，主要包括對電力系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)或警告狀態(tài)的辨識、為系統(tǒng)提供緊急處理、系統(tǒng)恢復控制、故障點隔離、電力系統(tǒng)短期負荷預報、動態(tài)與靜態(tài)安全分析等方面，保障了電力系統(tǒng)的日程運行及其電力數(shù)據(jù)的及時恢復和存儲。系統(tǒng)自動化安全保障能力能夠實現(xiàn)日常運行數(shù)據(jù)的記錄，對于制定發(fā)電站的預算、進行系統(tǒng)更新及修訂安全指標等都具有重要的意義，有效保障了系統(tǒng)及其從業(yè)人員的安全。
2.電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展前景展望
目前電力系統(tǒng)自動化的研究方向主要為人工智能利用、電力智能保護、現(xiàn)代技術在電力系統(tǒng)的應用、電力實時仿真系統(tǒng)等，對于我國電力系統(tǒng)自動化發(fā)展來說，主要目的就是提高電氣的綜合管理水平、優(yōu)化電氣保護設備的控制以適應現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。智能保護系統(tǒng)的技術基礎是當前世界先進的繼電保護技術，將最新的計算機通信、人工智能、網絡信息傳輸?shù)刃滦图夹g加諸其上，提升了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。另外，研究人員引進先進的數(shù)字系統(tǒng)建立實時仿真實驗室，通過實時模擬仿真對電力負荷的動態(tài)特征進行實時監(jiān)控，并對電力系統(tǒng)實時仿真建模。電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)為多種穩(wěn)態(tài)電力實驗提供可靠數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)智能輸電和智能保護系統(tǒng)的研究提供條件。
現(xiàn)代電力電子技術、裝置控制理論和算法等在電力系統(tǒng)中的應用也是未來電力系統(tǒng)自動化發(fā)展研究的重點。目前我國開展了各種電子電力裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、大容量交流電機變頻調速技術、動態(tài)無功補償技術、靈活交流輸電系統(tǒng)、有源電力濾波技術、直流輸電的微機控制技術及新型儲能技術等方面的研究。
3.電力系統(tǒng)自動化對我國未來發(fā)展的意義
電力系統(tǒng)自動化的應用與發(fā)展對我國未來經濟與社會的發(fā)展有著不容忽視的作用，電網電力作為經濟發(fā)展的血液，有力保障了我國經濟社會的正常運行，擔負著交通運輸、生活生產的各個方面，支撐著國家經濟的發(fā)展。因此開發(fā)電力系統(tǒng)自動化新技術是為國家經濟發(fā)展提供基礎和保障。另外，從電力系統(tǒng)的自動化程度可以看出一個國家的現(xiàn)代化發(fā)展程度，電力系統(tǒng)自動化促進我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展，在市場經濟完整化、國家現(xiàn)代化、軍隊信息化發(fā)展等方面都是不可或缺的，尤其在當今科技發(fā)展的大潮中，經濟社會更需要先進、穩(wěn)定的電力供應服務作為能源支撐。另外，電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)也是市場經濟發(fā)展的必然要求，電力系統(tǒng)的技術水平、管理水平的提升能夠有效提高電力系統(tǒng)的服務效率，從而促進生產生活、交通運輸?shù)雀鱾€領域水平的提高?？傊?，電力系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)可以使電力在生產、輸送供應環(huán)節(jié)更加穩(wěn)定、安全、及時、迅速，最終為用戶提高經濟優(yōu)質的電能，對我國經濟社會的發(fā)展有著不可估量的意義。
參考文獻：
[1]吳永晨.電力系統(tǒng)自動化技術應用與發(fā)展[J].中國高新技術企業(yè)，2010年6月.
