探讨变电站自动化在电力系统中的应用

李冬 吴红光

【摘 要】本文主要结合笔者多年工作经验总结，简要的分析了电子信息技术在电力自动化系统中的应用，并探讨其未来发展方向。

【关键词】电力自动化系统；构成；趋势

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

0 引言

伴随着我国人民生活水平的不断提高，人们对供电系统的可靠性和安全性也越来越重视。电力自动化系统由此应运而生，其借助现代电子信息技术实时监视电力系统的运行参数，能够综合监控整个电网的运行状况；实施遥控命令，使变电站管理人员能够通过监控中心全面而详细地了解电力系统的运行状况，准确、快速地判断故障位置和故障原因，简便地实现各种数据分析等等。可见，电力系统要实现完全意义上的自动化、即真正意义上实现变电站和电网的智能化，就必须运用电子信息和计算机技术，电子信息和网络通信技术，因为其在促进电力系统自动化的进程中起着决定性的作用。

1 电力自动化系统技术

发电、输电、变电、配电及用电等相关环节所组成的系统为电力系统。电力系统的一次设备是由发电机、变压器、开关及输电线路等相关设备组成。为了确保电力一次设备安全与稳定地运行及电力生产获得理想的经济效益，就需要对一次设备进行在线测控、保护、调度控制等。电力系统中将这些测控装置、保护装置、有关通信设备、各级电网调度控制中心的计算机系统、发电站（厂）、变电站的计算机监控系统等统称为电力系统的二次设备，它涵盖了电力系统自动化的主要技术内容。根据电力系统运行中与电子信息技术手段结合的特点，可将电力系统自动化分为几个模块。

2电子信息设备的构成

2.1硬件构成

电网在运行中过程中主要采集遥测量和遥信量的实时数据，电网在运行中主要的调节和控制信息是遥控信息和遥调信息这两大类，即运用的调节命令，以改变设备运行参数，例如改变发电机出力的调节命令。目前我国电力系统主要是采用微刑机为核心的远动装置(即微机远动系纫，以实现上述数据采集和调度控制功能，即遥测、遥信、遥控和遥调四大功能。

（1）微机远动系统结构分析。微机远动系统主要山二个部分构成，即厂站端的远方终端装置RTU （Remote Terminal U-nib）调度中心的远动通信接口装置MTU（Master Terminal Unit）和远动通道。

远方终端RTU是装在变电站内的远方数终端装置，RTUII的主要功能有:数据采集，如模拟量（YC）、开关量（YX）、数字量（YC）、脉冲量（YC）等;数据通信;执行命令，如完成遥控（YK）、遥调（YT）等操作。按规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能。调度端远动通信接口装置 MTU，其主要功能是对接受的数据进行必要的处理后，传入主机系统的实时数据库，供系统模拟盘、CRT 显示及其他应用程序调用。MTU 可根据调度控制要求，执行不同的操作命令，传送至厂站端的RTU。显然，处于主机和RTU之间的MTU装置执行着双重任务：

①要完成双向通信的作用；②为了减轻主机的工作负载，不同程度地完成数据整理、加工的预处理任务。如果自动化系统功能需要扩展，特别是当主机需要承担状态估计及安全分析等繁重的计算任务时，更多的数据预处理工作需由MTU来实现。这种情况一般是通过增设前置预处理机（即SCADA前置机），构成前置机系统。远动通道有多种方式，目前我国电力系统常用的通信信道有载波、微波、扩频、特高频、直通电缆、卫星、光纤等几种方式。根据传送信号类型的不同可将通道可分为模拟通道和数字通道。

（2）实时监控计算机系统的基本配置。随着科技的进步和电力事业的发展，我国电力系统调度中心的实时监控计算机系统基本配置要求也越来越高，在其构成上主要有：大容量、高速度的主机系统和前置机、远动通信接口部分及人机联系系统。

2.2软件的构成

能量管理系统EMS（Energy Management System） 除包括SCADA系统外，还包括AGC/EDC、状态估计SE、安全分析SA、最佳潮流OPF和自动电路恢复ACR等高层软件。根据各软件的主要功能和用途，可将EMS划分为五种类型：发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理

类。监视控制与数据采集SCADA（Supervisory ControlandDataAcquisition）系统主要功能是：数据采集；实时数据显示；异常或事故报警；事件顺序记录；遥控和遥调；运行报表记录；事故追忆。其中“事件顺序记录”是发生事故时对各断路器、继电保护等动作状况及时间，按时间顺序进行记录。“事故追忆”可保留事故发生前后一定时间内的部分实时数据，如枢纽点电压、主干线潮流和频率等，这些数据为分析事故提供了重要信息。

3 系统技术应用

3.1 发电厂自动化

分散控制系统（DCS）在目前发电厂综合自动化系统中运用最为普遍，其保护和测控装置就地安装在开关柜中，通过现场总线连接起来，经通信管理机连接至后台机。该系统一般采用多台计算机分散处理多个控制回路，而各控制站的现场信号和控制参数可以经由通信传到其它控制站和操作员站的CRT上。DCS的运用给发电厂带来巨大进步，特别是计算机的硬件技术、软件组态技术和通讯技术所形成的技术优势，使前期电站中相对独立的控制系统，在数字技术的支持下形成了控制功能分散、监控参数集中、各子系统信号联系紧密的整体。

3.2变电站自动化

变电站自动化是为了取代人工监控和电话人工操作，加强对变电站的监控功能，以实现变电站的安全高效地运行。信息技术在变电站自动化中的应用，源于在变电站中普遍使用基于计算机技术的智能设备（IED），它不但能分析出很多现场难以直接测量的数据，实现数据数字化，而且能通过计算机数据通信接口，利用计算机的存储功能完成统计记录。

变电站自动化系统的特点是运用计算机技术、自动控制技术和通讯技术等实现对变电站二次设备（如继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重组和优化，通过变电站系统内部各设备的信息交换、数据共享，实现监视、测量、控制和协调变电站全部设备的运行监视和控制的任务。变电站综合自动化取代了变电站常规二次设备，能够简化变电站二次接线，它作为电网调度自动化不可或缺的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。

4 电力系统自动化未来应用趋势

4.1电子信息设备与电力自动化设备的兼容问题电子信息设备与电力自动化设备硬件、软件兼容问题成为当前的一个研究热点。电力系统中微机型产品的应用越来越广泛（如继电保护装置的微机化比率越来越高等），已形成电力系统自动化控制类产品的主流方向。但由于电力系统的复杂性，其电磁环境非常恶劣，而以微处理器为核心的微机型产品很容易受到这些电磁干扰而导致误动、拒动、数据丢失或死机等现象，给电力系统安全高效地运行带来了严重的事故隐患。

4.2 电力系统自动化应用

电子信息技术的更新速度加快20世纪90年代高性能工作站、服务器及软件技术、信息处理技术及高速网络技术的发展使电力系统自动化的技术水平取得了突破性进展，产品逐步发展成为一种开放式、分布式、网络化、智能化的新模式。而最近几年各种嵌入式新产品（如嵌入式高性能微处理器、嵌入式计算机、嵌入式操作系统、嵌入式以太网）的出现，使电力系统中的装置类设备（如测量控制设备、继电保护装置及数据通信控制器）再次更新换代。装置的硬件电路和应用程序应用结构简化，产品性能不断提高，装置信息处理速度加快，功能扩展能力加强，使电力系统自动化程度不断向前发展。

5 结 语

综上所述，电力系统自动化已是我国现代电子信息技术应用的一个重要领域，电子信息技术与计算机发展中出现的新技术、新成果都以最快的速度被应用于电力系统自动化中，电子信息技术的发展在不断推动着电力系统自动化、特别是近几年风生水起的智能化变电站和智能化电网建设的进程。