智能电网背景下综合自动化技术的发展

李德盛 钟步隆 吕国曙

【摘 要】随着智能电网的不断发展，电力系统对电网的安全稳定要求越来越高，一方面传统的控制方法存在单一性的缺陷，无法满足电力系统信息化的要求；另一方面，计算机、网络技术的不断创新为自动化技术在智能电网中的应用奠定的技术基础。本文详细介绍了自动化技术在智能电网中的应用，总结出智能电网背景下，综合自动化技术的发展趋势，对指导综合自动化技术与智能电网的技术融合提供理论依据。

【关键词】智能电网；自动化；发展现状

目前，我国电力系统信息采集模式普遍采用点对点的模式，从信息源采集到的信息后直接将信息传输到控制中心，信息传输方式单一、实时性差，难以满足智能电网快速响应的机制。自动化技术在智能电网的应用很好的解决了这一问题，通过信息技术、自动控制设备的应用，电网不同环节对信息处理的及时性、响应的迅速性得到满足，同时，继电保护、故障诊断、自动切换等电网保护设备的可靠性和维护的效率也得到很大的提高。采用不同的算法和控制策略实现电力系统信息化处理将成为智能电网发展的一个重要方面。

一、综合自动化技术在智能电网中的应用

智能电网的发展使电力系统的信息量急剧的增加，传统的控制策略已经无法满足现代电网技术的要求。采用自动化技术，实现信息处理的自动化，提高电力系统的信息化管理水平，对克服电网智能化发展的瓶颈具有重要的作用。自动化技术在电力系统中的应用主要可以归纳为以下几个方面。

1.1.信息自动化技术在电力系统中的应用

通信技术为电力系统提供了一个高速的信息通道，建立一个双向的数据传输网络系统。这个通道具有双向、实时、高速的特点，是智能电网实现的基础。所有的采集数据、控制信号、指挥信息等都是通过这个信道来传输的。电网连接到每一个用电户，而信息系统附加在电网上，也连接到每一个电力用户，提供实时的、动态的数据收集和通信。电力系统通信线路的建立，能够为电力系统的自我监测和校正提供网络支持，应用信息自动化技术，提高智能电网的自愈功能。通信自动化技术的应用还可以实现电网各种扰动的监测，根据实际情况进行功率补偿，智能分配电能，避免电力事故的发生。如图1所示，智能电网中，信息传输和存储的模式，主要包括两个方面，一是建立开放的通信系统，制定统一的技术标准，推进产业标准化发展，方便各种设备的开发和维护升级；二是采用自动化技术进行信息处理和存储，提高智能的信息收集、处理的能力。

1.2 自动化测量设备在电力系统中的应用

智能电网的信息采集系统将电压、电流等数据采集起来，转换为数字信号进行传输。而网络的控制中心可以根据采集的数据对电网的运行状态进行实时的监测和控制。这些监测的量包括用户电能表的数据、电网能源运输的阻塞情況、各区域的用电状况、用户电费的预估等。传统电磁的监测设备很难满足这种双向数据传输的需求。基于嵌入式微处理器的自动化设备可能很好的实现这个功能，不但具有计算电费的功能，还可以实现信息的采集和传输。采集的数据通过信息传输通道被传输到信息存储中心，实现信息的集中管理。

1.3 自动化控制技术在电力系统中的应用

电能在电网中的传输主要依赖于控制技术实现网络的调整和控制，其主要的功能是完成输电和配电，防止电能中断和对电能质量进行监控。依靠所建立的自动化和通讯系统，可以实现电力系统的关键数据的监测和运行状态的控制，通过及时适当的控制信号，调整电网的运行状况，并采用转接决策系统进行故障的快速诊断和决策的快速制定。在这个系统中，电网在正常的参数范围内进行，当某些参数超出了正常范围，专家决策系统会做出判断并向设备发送控制信号，进行自动调整。专家系统控制信号的制定是根据大量工作实践总结出了经验规律，以数据的形式存储在一个数据库中。所产生的控制信号通过电力系统的信息网传输到有关设备，完成电网的控制。

1.4 自动化支持技术在智能电网中的应用

自动化支持系统是用工作人员能够看明白的语言将电力系统的一些数据表示出来，用于工作人员进行工作记录和总结。这些信息的转换依赖于自动化信息采集系统和数据分析系统。自动化支持系统具有操作简单、可视性强、运行效率高的特点，有效的提高了整个电力系统的监管水平。自动化支持技术建立经验库，对数据采集系统收集的信息进行分析，发现其中的规律并通过推论，输出处理方案，并通过自动化系统，准确的执行处理方案。通过制度化支持系统，智能电网的应急处理能力，系统可分析性都得到很大的提高。目前，智能电网已经具备了辅助决策系统，该系统为电力系统的决策层提供了有力的支持。

二、综合自动化技术在智能电网发展趋势

2.1 自动化与信息化提升电网控制设备

自动化数据采集手段和传输交换手段不但可以极大的扩展控制设备的功能，而且可以满足智能电网的要求，使电力系统的控制设备发展为真正的智能自动化设备。例如，继电保护装置以被保护的设备为信息监测对象，一旦发现采集的数据超过了保护的范围，就判断发生了故障或异常情况，系统就会及时做出响应。继电保护系统在未出现故障或异常的情况下，其工作量很少，只有监控电压和电流，只消耗很少的资源。自动化控制技术在智能电网中的应用使智能电网中设备的信息处理量得到大大的提升。

2.2 自动化变电站控制系统

下一代的自动控制系统将以数字式传感器、网络通讯技术和过程总线技术实现分布式的智能化控制。变电站控制系统自动化是目前电力系统信息化应用的重要内容。大量的辅助信息采集点通过传感器实现信号的数字化，来自各层设备的数据和信息实现了信息的高度共享，改变了以往各个控制单元相互孤立，各单元之间信息交换较少的状况。通过自动化技术的融合，变电控制系统实现了信息源的架构，满足了多传感器信息采集的基本要求。在此基础之上，以信息挖掘和信息交叉为基础的，智能化的变电控制系统得到发展，使电力系统具有状态监测、事故预防和事故处理功能。

2.3自动化与智能化融合，提升广域调度和控制水平

电力市场化体制的建立和全国电网互连客观上要求电网建立广域调度和控制体系。在我国电力自动化和通讯网络的基础上，以数据库技术、通讯技术、网络技术为依托，通过模式识别系统、动态在线分析系统、继电保护和事故自学习等智能控制技术，实现智能化广域调度体系的建立。自动化和智能化的融合，不仅提高了电网的处理能力，而且可以实现电网的智能化，使电网具备很好的鲁棒性，具备应对电网故障的能力。

2.4配电自动化推出智能电网配电新方案

智能电网的要求是实现适应性故障处理、分布式电源接入、可靠性供电质量。这些要求都必须要对现有的配电自动化系统进行改造升级。配电自动化充分考虑了分布式电源、储能系统、用户定制、智能需求管理等多个方面，有效的提高了电网的供电质量和可靠性，减小了故障停电的区域和时间，甚至可以实现配电网故障的自愈合。配电自动化技术是在现有配电网络基础上，通过自动控制技术，实现配电网重构建，从而实现电网的智能化管理。配电自动化不仅需要通信技术、信息技术和智能决策信息的支持，还要求电网控制能力延伸至用户室内，从而增强控制中心对电网的控制能力。AMI对配电网的工作状态进行研究，通过状态评估、快速模拟仿真、最优化处理等，实现智能电网快速适应故障，大大缩短了恢复供电所需要的时间。为了满足上述任务，继电保护、供电恢复、故障隔离、安全控制等系统必须实现高度的自动化，彼此协调合作，各司其职，在很短的时间内完成一系列的处理。配电自动化的应用为新型配电方案的设计奠定的技术基础，通过模拟风险评估、优化和自愈控制，实现改善电网安全性、可靠性，提升运行效率的目的。目前，网络重构、电压和无功补偿、故障自动定位和修复等解决方案已经逐渐成熟，未来将从根本上改变电网的配电方式。

三、总结

自动化技术具有高度的控制和信息处理能力，非常适合用于智能电网的监测和控制。随着智能电网的发展，电网自动化发展日益紧迫，以输电和配电系统为控制对象，以科学、可靠、高效、智能、灵活为宗旨，以电力系统自动化为目标，建立信息自动化系统有利于促进智能电网的稳步增长。本文通过深入分析自动化技术在电力系统中的应用，提出了未來智能电网自动化发展的趋势，对促进我国智能电网的发展，提高电网自动化水平具有重要的作用。

参考文献：

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