整体分析电力系统及其自动化探究

刘锦旗

【摘 要】经济的进步推动了电力行业的发展，人们对电的需求量越来越多，要求也越来越高。 电力系统的运行安全成了首要解决的问题，由于电力系统涉及发变电、输配电等多个环节，覆盖面积较广，受诸多因素影响，很容易出现各种故障，仅仅依靠人工力量，难以实时保证各个环节的详细监控。随着计算机网络技术和自动化技术的不断发展进步，自动监控系统开始兴起，在各个领域都有不同程度的应用。电力系统引进自动监控技术，可实时掌握整个系统的运行状态，及时发现问题，并及早予以解决，并做好方法措施。

【关键词】整体电力系统；自动化

0.引言

电力系统负责给广大用户提供生活用电，由于系统庞大，环境复杂，内部的设备、线路及其他装置数量繁多，容易发生故障，严重者会直接造成整个电力系统不能正常运行。为保证其安全，以往的做法多是靠工作人员的巡逻检查，但有时工作人员态度不认真，发现不了存在的隐患，以致于铸成大错。随着计算机和自动化技术的不断发展，可建立起一套自动化监控系统，对系统进行实时监测，一旦出现问题，可及时发出报警，并自动分析原因，做简单处理，将损失降到最低。以下主要从变电系统、配电系统以及调度系统三种自动化技术进行简单介绍。

1.变电系统自动化

变压器是变电站的核心，发挥着巨大作用，但随着用电量的逐步扩大，不确定因素增多，再加上受其他因素影响，变压器在运行过程中难免会出现某些故障。过电压现象较为普遍，阻碍了系统的正常运行，对电网的安全构成威胁。为此必须采取相应的对策，建立在线监测系统能够及时获得过电压信息，从而做好防御对策。该系统主要有以下几个方面：

①电压传感器，其作用十分关键，对测量的精确度有着直接影响。在线监测系统中的电压传感器包括两部分，一是高压分压器，该装置主要负责电压信号的获取工作，其结构简单，具有良好的暂态响应和测量精度，涵盖了电容、电阻等几种形式的分压器。在运行时，分压器需要保持长期并联的状态，因此电网的等级较高时，需注意人员安全；二是光纤传感器，其频带较宽，具有极好的绝缘性和抗干扰能力，在雷电过电压中较为适用。但有源光纤的运行需配置有高压分压器，无源光纤受温度影响大，有很大的局限性。

②信号传输，该环节主要负责监测系统中各种数据的传输，其媒质多为光纤或同轴电缆。同轴电缆成本低，对信号损害性小，而且安装比较简单，尽管如此，在使用时也要做好安全防护。光纤具有良好的绝缘性，且传输量大，另外，不受电磁干扰，具有较高的安全性，但需配备专门的接收机和光发射，成本较同轴电缆高，而且安装不便。

③数据采集，主要负责模拟信号的转换处理。包括以下几个单元：多路转换单元，多用于对传感器的选择或监测，选通信号时通常要借助程控模拟开关来完成；预处理单元，主要负责输入信号的调整工作，为模数转换器提供必要条件，此外，还有一定的抑制干扰的功能；数据采集单元，采样保持负责模数转换周期内各输入量的存储工作，并进行筛选，将数值未发生变化的信号送入模数转换器。数据采集的核心是模数转换器ADC，其关键为转换的速度和精确度。

④数据处理，该部分是整个监测系统的核心，通常有两种形式，一是在线监测，由相关软件提供硬件的驱动，完成过电压的采集工作；二是离线分析 ，主要负责对采集的信息进行分析整理，相关软件的工作有如何显示波形，对电压参数进行测量，对频谱进行分析等。

2.配网系统自动化

配网自动化是为了提高配电效率和供电质量而采用的一种以计算机技术和自动控制技术为基础的一种手段，能够在线进行智能监控或离线监控，节省了大量人工劳动，减短了事故持续时间，工作效率较高，且维修成本低，能为企业带来很大的经济效益，对配网规划意义重大。配网自动化系统主要有以下几部分组成：

①配电主站，多为于城市调度中心，负责与各子站进行通信。②配电子站，多建于变电站内，负责和电力终端设备通信。配电网系统比较复杂，各种设备数量多，监控的对象容量大，数量多，分布面积广，如果都连在主站上，势必会难以运行，因此，必须分设子系统，将众多设备平均分化。③配电远方终端。该系统主要对配网辖区内的变压器、环网柜、开闭所以及柱上开关等进行实时监控，识别各种故障并加以控制等，通过这些功能和主站系统、子站系统相互配合，监视整个配网，并对其运行进行优化。④通信网络。主站和终端之间的联系需要依靠一定的通信方式来完成，通信方式将主站的控制命令发送给终端，并收集终端的各项参数信息。由于系统比较复杂，工作环境恶劣，相关通信设备数量多且分布范围广，在选择通信方式时，应对其安全性、实用性、可管理性及成本等多方面进行综合考虑，结合当地具体情况，采取适宜的通信方式，保证配电自动化的正常运行。

就目前而言，常见的通信方式有三种，①光纤，光纤性能比较稳定可靠，在配电自动化系统中应用较多，但成本过高；②无线通信，多用于配网信息系统，初期投资较少，但后期维护费用较高，目前部分地区正在研究将其应用到配电自动化中；③中压载波，该方式应用较少，只有少数单位在试验。

3.调度系统自动化

配网调度主要是指挥倒闸操作和配网故障的处理，在此期间，受外在、人为因素限制，难免会出现各种故障，为确保配电网能够顺利实现正常供电，应逐步实现其自动化，远动技术在此背景下迅速发展起来。远动系统主要由调度主站端的计算机系统、执行端的自动化系统以及连接两系统的通信信道系统组成，对整个过程进行实时监控。实际的远动控制是依靠数据采集技术、信道编码技术以及通信传输技术具体来完成的。调度系统自动化主要负责信息收集、状态分析、层次协调等工作，给调度人员提供相应的决策，其具体功能如下：①对数据进行自动采集监控；②实现自动发电控制；③经济调度控制；④能量管理系统。同时为提高调度系统的安全稳定性，该系统还有专门的抗干扰措施。

对总的电力系统来说，可建立一套整体监控系统，通过对以上这些子系统进行控制，实现对整个系统的监控。

4.结束语

电是人们生活中必不可少的资源之一，电力系统为广大民众提供各种用电，与人们生活密不可分，也对国民经济有很大影响。其安全稳定性是首先要考虑的问题，为保证其能够顺利进行，应建立一套完善的自动监控系统，实现电力系统的自动化。在今后，随着计算机技术和自动化技术的进一步发展，应进一步加强对电力系统的研究。

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