电力系统运行控制自动化的研究

2015-07-19四川华能涪江水电有限责任公司四川成都610041

中国新技术新产品 2015年7期

陈云（四川华能涪江水电有限责任公司，四川成都 610041）

电力系统运行控制自动化的研究

陈云
（四川华能涪江水电有限责任公司，四川成都 610041）

随着我国经济发展水平的不断提高，电力行业得到了飞速发展，电力系统的运行也更加高效和安全，但是随着各行各业电力能源需求的不断增加，供电范围在不断扩大，电力系统在供电过程中会出现一些突发事故，运行过程中的故障也不断增多，严重影响了用户用电效率和供电安全，因此，加强电力系统运行控制的自动化研究对于提高电力系统安全具有重要意义。

电力系统；供电安全；控制自动化

近年来，我国工业生产速度在不断加快，应用于电力生产中的电力系统，其安全程度备受关注，而电力系统的控制和运行过程较为复杂。输电、配电、用电的过程都有其自身的内在规律，并且这些环节之间都是紧密连接，相互影响的，如果其中有一项环节出现故障就会影响到整个电力系统的安全运作。电力系统中的各个生产设备每年都要定期检修，但是常因天气和自然灾害的影响，故障发生率会增多。电子系统自动化调度，可以提高电力系统的自动化水平，确保电力系统更加安全稳定的运行。

一、电力系统运行控制目标

（一）控制电力系统安全运行的手段

如果电力系统出现了安全事故或者安全故障，轻微会使电力设备出现损坏，使各项工作不能正常运行，但是如果故障非常严重，会导致供电终止，为各项生产带来阻碍，经济效益受损；如果发生安全事故，则会引发火灾，威胁到企业人员的生命安全，如果是国有大型企业，更会使国家蒙受巨大的经济损失。可见，确保电力系统安全运行是保证企业生产和国家建设的关键。

一般，导致电力系统出现事故或者故障的原因有很多，比如，一些外界自然因素，风暴、雷电、地震、冰雪等，其次，还受很多内部因素的影响，设备安装存在错误、没有定期对老化线路和设备及时更换等。要想从根本上减少事故的产生，外部因素无法改变，而电力系统本身又存在一定缺陷，故障产生受人为因素影响较大，因此无法避免。所以，要想实现电力系统的相对安全，首先可以对电力系统进行完善，在发电、输电、配电等各项流程中，为变电设施和输电设备留出一些检查的时间，在确保了电力装置灵敏运行，并且能够长期可靠工作的前提下，再进行各项操作，这样，电力系统才能更加安全运行，如图1所示为发电控制中各个模块的关系图。还有一方面，如今的电力系统正在变得日趋复杂，对电力系统实时监控需要花费很多的人力和物力以及资金，很难在每一个地区落实。

（二）在控制能源方面的应用

电力能源是一种非常重要的能源，在各个领域都挥发着重要作用，是保证工业生产和人们生活的重要能源。电力能源其质量有规定的指标，这些指标包括电能的发生频率、电能的波形特征、以及电压。而很多发电机产生的电能波段都是正弦形式的，电力系统中一些电气设备产生的电能波形也是正弦的，为了确保电力系统能够大容量输电，电力系统增加了很多供电设备，目的是使电力系统达到逆变和整流的效果。这些额外增加的环节使电能波形受到了影响，造成波形扭曲，严重干扰了电力系统和通信系统。

鉴于上述原因，要想使波形不出现扭曲，就要做好电能波的监测，以此减少设备产生的谐波。而电能频率，可以保证电力能源的质量，在我国，为了确保电能频率的稳定，对电能的频率指标有明确规定，频率的波动要求符合行业标准，并要与功率供求一致。电能发生负荷也是非常常见的，如果负荷过大会影响供电安全。因此，要对电能的负荷效果和功率加强监督，对其变动做好记录。为了有效保证电力系统的安全，减少故障的产生，要随时对负荷实施监测，开机和关机都要按照规定的标准进行。

最后就是电压的操作，电力系统中的电压变动范围要控制在一定标准内，一般，系统电压要在我国额定电压的百分之十三以内，电力系统不发生功率变化是确保电压稳定的重要前提，系统中的局部构件之间的统一可以减少无功功率。电压的调节可以应用发电机操作，还有一种方法是对系统变压器的接头进行调整，以并联的形式补偿电容器。

图1 发电控制各个模块关系图

（三）控制电力系统的经济效益

电力系统的运行是否安全可以通过查看电能质量和电压参数来实现，但是只对这两项内容查看是不够的，还要充分考虑电力系统的经济效益。实现电力系统的经济效益可以从控制发电成本和控制运输时间两方面考虑。如果电力系统已经在运行过程中，就可以对系统进行适当调度，制定调度方案。但很多调度方法都不是直接应用到电力系统中的，而是首先对电压和电流量进行计算。

（四）控制污染排放，实现保护环境目的

实现电力系统安全需要综合考虑很多因素，比如，安全供电、安全配电以及电力能源等方面，但是只考虑这些问题，并不能从根本上控制企业发电成本。因此，要想在根本上较少企业成本，并能减少电力系统的安全事故发生，就要选择适合电力系统运行的调度方案。并要随时控制好发电厂废气物的排放量。在一定程度上减少污染，企业省去了处理污染的费用。因为，电力系统的经济运行好坏，是由调度方案决定的。因此，要对电容量的组合形式合理设计和设置，并能充分考虑发电机的发电性能和发电水平，这样可以控制发电厂燃料的排放量，一定程度上节约了资源，保护了环境。要对发电厂的燃料和水力发电厂的发电量进行考察和分析，以此准确计算出具有经济效益的调度方案。应用优化的调度方案可以有效控制好电力系统燃料的损耗，并能将成本控制到最低。

二、电力系统自动控制化的应用

（一）面向对象数据技术

主动面向对象数据技术在近年来得到飞速发展，其具有安全性高、成本低、开放性和共享性强的特征，可以对代码的编写实施简化，电力系统应用这种面向对象数据技术可以利用数据的接触点实现对系统的控制，能够集成对数据进行分析和管理。此外，自动化控制的自动化监测可以通过数据库的对象函数来实现，可以实现数据分析和管理的集成效果。并且自动化控制应用对象函数可以提高数据的输出效率，使数据管理和数据存储更加安全可靠。

（二）现场总线控制技术应用

总线控制技术可以实现现场测量和数据传输，具有一体化和数字化的特点。自动化系统的建立可以依靠现场的仪表、网络系统实现数据信息的共享和远程监控，实现了信息的高度共享和配置。现场的总线系统能够实现生产设备与系统的数字化通信。因此，在电力系统自动化控制中被大量应用，其中，以FCS系统应用的最为普遍。FCS系统实现了内部全部功能的优化和升级。并能使传感器、变电器等设备实现输电、集成信号的充分结合。在系统的底层设置了一个计算机，可以对分散的设备统一管理，系统设备上的所有信息都可以传输到计算机中，使自动化控制系统的灵敏度得以提高。

（三）光互连技术的应用

光互连技术是电力系统中的一项非常重要的技术，主要应用在自动控制和继电保护中。具有以下几个特点：不会受到电容负载的影响，数据输出和输入的灵活性较高；扇出数会受到系统内部探测器的影响；很多时候，无终端形式的电互连接会受临界线路长度的制约，而光互连技术却可以解决这个问题，并能在计算机系统中实现电力线路的高性能连接。传递信息的速度非常快，可以接近光速，可有效解决时钟扭曲问题；平面和准平面不会对其产生影响和阻碍。