电力调度自动化系统的应用现状与发展方向

文/田晓娟 李景瑞 杜静 王娟平

1 电力调度自动化系统的应用现状

1.1 电力调度控制设备分析

电力调度设备是现代计算式控制系统的一个非常重要的应用，它采用了当前较为流行的局域网技术通过性能较好的西门子PLC和现场总线技术来进行完成，整个系统主要是通过西门子的硬件来组成的，其工作性能良好，同时也便于进行维护，主要包括仪表执行机构、信号处理模块和操作站，所有的硬件组件都需要用pcs7软件来对其进行支持，这个软件能够更好的，对于电力调度进行相关任务的完成，在电厂等行业有着极为广泛的应用，很多设备都是通过对这个系统来进行运作的。

图1为一个典型的PCS 7系统，图中ES为工程师站，OS为操作员站，AS 为自动化站。

可进行的相关输入输出情况如下：

（1）模拟量输入：4～20mA信号，最大输入阻抗为250Ω，输入板提供4～20mA二线制变送器的直流24V电源。对1～5Vdc输入，输入阻抗大于或等于 500 KΩ。执行机构、电动阀门反馈信号以及电动机电流信号等4～20mA模拟量输入信号采用进口隔离器进行隔离，减小电气干扰。

（2）模拟量输出：4～20mA或1～5Vdc可选，具有输出阻抗大于600Ω的负载能力。

（3）数字量输入：数字量输入模件采取光电隔离，闭合接点作为“状态1”，开断接点作为“状态0”。负端接至隔离地上，系统提供对现场输入点的“查询”电压，系统的“查询”电压大于或等于24VDC。

（4）数字量输出：数字量输出模件采用电气隔离输出，输出接点是独立的无源干接点，并提出具体的接点容量值。为保证DCS系统的安全，系统提供具有足够接点容量的隔离继电器及继电器柜，同时提供可靠的电源。DO模件应具有快速扫描，快速输出功能。

（5）电阻（RTD）输入：能够直接接受三线制或四线制（不需变送器）的Cu50、Pt100 等类型热电阻。

（6）热电偶（T/C）输入：能够直接接受分度号为K型、E型或T型热电偶信号（不需变送器）的能力。热电偶冷端温度补偿和在整个工作段的线性化，在I/O模件内完成而不需要通过数据通讯总线。

（7）脉冲量输入：每秒能接受6600个脉冲。

1.2 电力调度电源设备分析

对于所有的电子装置机柜都应该分配相应的电子装置机柜，这个分配柜应该能够接受两路交流电，交流电应当是220伏，其上下浮动不能超过10%。单个机柜进行电源的配置应当对于其回路保护设备进行同步的配置，同时也应该加入电源切换装置应当提供两套以上的备份直流电源，这样可以使得这种电源有足够的容量和电压来对其进行处理，在工作电源出现故障的时候能够对其进行自动切换使得备份电源能够为其进行供电而不影响部件的工作。如果出现电源故障的时候就应该进行报警，让一部分电路故障的时候自动对其进行切换，让另一部分参与工作，使得不会导致电源在电子装置机柜失电，还应该装入馈电的分散装置，使得其可靠性能较好，能够接触变送器的输入信号同时在短路的时候，也能够对其进行短路的时候，不影响其它输入通道的运行。在熔断器开路时应当进行报警，不管是什么样的信号输出都应该对其进行过负荷的保护，在系统机柜内，所有设备都应该具有一定的电隔离手段，如果电源被拆除就需要报警。将这个回路通过智能控制的方式来进行运作，在整个系统的控制范围之内，如果出现电源电压不够的情况时，应当对其进行检测和处理。电磁阀电源是应当由内部的回路来对其进行提供，这样是最安全的，保障系统长期可靠。

2 电力调度自动化系统的发展方向

2.1 总线控制

图1：PCS 7控制系统

电力调度的整个系统的核心是通过总线的方式来对其进行控制，采用双绞线、光缆等方式来对数字信号进行传输，这样就可以减少导线的使用量，其可靠性也越来越强。利用传感器和变送器来对于所有设备进行传输可以很容易地对于复杂的信号进行控制，同时通过传输检错功能可以对于传输过程当中出现错误的数据信息和控制信息进行检测和修正，通过将PID控制进行分散能够采用更好的数字化操作系统来对其进行控制，PID控制图如图2所示。现场总线是指安装在当前区域的，较为可靠的自动控制设备，可以对原有的通信网络进行替代，现场总线使得设备拥有着更好的操控能力，使其能够更加适应于工业建设，可以大大提升精度和速度，实现了设备的精确控制。为了实现总线的相互兼容操作，只要是遵循相同协议的就可以进行互联，这样的工业产品就是可以互相操作的，开放式的系统，也就是说不管是哪个厂家电力调度的产品，只要它们遵循相同的协议标准就可以进行通讯。其构成构件还可以对于网关和其上级网络进行全面的连接，使得管理者能够对于电厂设备的实际电力调度情况进行分析，通过设备的智能化控制与电力调度能够使得管理者更好的对其进行关注，这样就使得电力调度效率能够进一步得到提升，有利于实现更加可靠的管控。

2.2 现场装置智能化

将控制功能放在现场的仪表当中，目前来说，仪表控制主要可以对于数据进行监督控制和优化调节，通过对其进行优化才能够实现室内仪表装置更加可靠的运行，数字现场设备可以对于这个系统进行更好的支撑，这个原理是非常简单的。电力调度系统可以执行自动控制设备和现场装备的双向控制，现场装置和控制设备必须同一种总线协议下进行运行，才能够进行相互的通讯。同时现场总线的需要通过现场一级控制来实现自身的功能，因此需要现场装置进行数字化和智能化改造，才能够让其更加可靠的运行。

2.3 信息处理现场化

图2：PID控制

对控制系统来说，不管是采用分散式的控制系统，还是采用现场总线的方式来对其进行控制，系统都需要对其进行大量的数据处理，再利用现场总线之后可以通过现场信息的收集来对于其控制进行指导，现场总线系统的信息量并没有出现减少，甚至在原有基础上还有大幅的增加，但是用来传输信息的线路却并没有增加，这样就使得信仰的传输信息的能力需要进一步的提升，才能够有效的对于这个状况进行应对。另一方面需要让很多信息在现场就要完成处理，减少信息的多向传输，这样就可以使得信息能够通过底层设备来进行完成，避免了大量的数据容差情况，通过现场智能仪表完成数据采集处理等工作就可以有效的对其进行控制和处理。同时，这个过程要通过现场总线传输到控制设备上，控制设备需要对于各个现场仪表的状态进行，对于其数据进行保存。其具有较好的控制功能，这个系统目前来说开放性能较强，同时也有着良好的操作性，通过数字化通讯来完成功能的实现。其对于工业设备来说适用性较强，但是目前来说并没有得到非常广泛的应用，需要有一定的手段对其进行优化和推广。

3 总结

智能化无疑是电网发展的大趋势，电力调度自动化系统通过数据集成调度技术，实现了对电力系统动态、稳态和暂态信息的有效整合和综合利用，从而使得电能质量及电网的调整更加的协调和趋于优化，随着电网不断的发展，电网的运行和管理需求在不断地变化，要保证电力生产的安全有序进行，作为重要支柱的调度自动化系统要不断发展，不断创新，以适应不断变化的电网需求。