电力系统控制技术在调度自动化中的应用探究

杨文瑞

摘要： 20世纪中叶以来出现的电力系统是有史以来规模最大，资金技术最密集的巨型复合工业系统，因此现代电力系统的运行控制与其他各种工业生产系统相比，更为集中统一，也更为复杂。各种发电、变电、输电、配电和用电设备，在同一瞬间、同一频率有条不紊的运行，各个环节严密和谐，不能有半点差错。随着电网发展，自動发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）和自动稳定控制（ASC）被我们称为现代电网三大控制系统，简称“3A系统”[1]。20世纪80年代，随着国内各大电网引进SCADA/AGC/EMS系统，“3A”技术在国内电网的应用水平不断提高。本文就简要介绍了电力系统控制技术在调度自动化中的应用及实现办法，通过简要介绍，可以让大家进一步了解现代新型电网的构建和实现方法，也为以后新型电网的推广应用提供了一些参考。

关键词：电力系统;电网;SCADA/EMS系统

1引言：

电力系统控制技术应用主要分两类，一是发、变、配电系统自动化，即基于面向对象的底层基础建设，比如继电保护装置、自动重合闸装置，发电系统中有自动励磁装置等。另一类是电网调度自动化，电网调度自动化系统倚靠可靠的通信系统，在对全系统运行信息进行采集分析的基础上，由计算机监控和逻辑计算分析做出综观全局的明智判断和控制决策。电网调度自动化系统可以和电厂自动化、变电站综合自动化、配电自动化等各种自动装置进行协调、融汇、整合，实现更高层次电网综合自动化。

2电力系统控制技术在发、配电网中的应用

配电网是电力系统的基础，直接与用户相连。随着计算机技术、信息技术以及控制技术的发展，电力系统控制面临着空前变革。多媒体技术、智能控制技术将迅速进入电力系统自动化领域。一般认为配电系统自动化有以下内容：配电调度自动化、变电站综合自动化、馈线自动化、配电工作管理系统、用电管理自动化、地理信息系统、配电网能耗管理系统、配电网分析、其余系统接口等。从全国看来，自动化覆盖电网工作刚刚兴起，正处于逐步推广应用阶段。在计算机技术飞速发展的推动下，已经出现了与电网调度自动化系统集成在一起的SCADA/EMS/DMS系统。

3电力系统控制技术在调度自动化中的应用

3.1电网调度自动化的构建

调度自动化系统按功能分为：监视控制与数据采集系统， SCADA+AGC/EDC系统和能量管理系统。电网调度自动化实际是指电网计算机监控系统，是以电力系统实际构成为对象，由计算机的硬件、软件和信息通道组成一个大的系统。

首先组成调度自动化的是调度端设备即计算机及其输入设备，数据传输通道接口和测试柜，这些硬件依赖于SCADA/EMS系统建立联系。数据采集与监视控制是SCADA的主要功能也是电网调度自动化的最基本功能，随着计算机及网络技术的强劲发展，又增加了许多高级应用软件（PAS）等新功能，配合RTU（远程终端单元）可以实现调度与配电网的配合协调，实现遥测、遥信、遥感、遥调的各项功能。这样的电网调度自动化系统也称能量管理系统。而RTU远方终端，则是作为电网调度自动化的重要基础设备，安装于各变电站和发电厂内，作为电网调度自动化在基层的“耳目”和“手脚”，其主要任务是将实时运行信息送给调度控制中心。而SCADA系统则实时采集RTU各项数据，同时向各厂站RTU发送各种数据信息及控制命令。该系统的拓扑结构中还有其他几个重要组成部分，例如画面图形处理，浏览器功能，交、直流采样，电量变送，模拟量的采集与处理等，这些都构成SCADA/EMS系统实现各项电网调度自动化功能。

3.2通讯组网在电网调度自动化的重要性

其次构建智能电网的重要组成部分还有数据通讯与通信规约。电网调度自动化系统要和发、变、配电自动化系统相互配合协调工作，电网调度需要采集各厂站的实时信息，监视系统的运行工况，并发送各种操作命令。这些信息的交换都靠通信系统完成。可以这样说，通信是调度自动化和智能电网实现安全稳定控制系统的基础，是现代电力系统不可或缺的一部分。它与电网调度自动化、电网安全稳定控制系统一起构成现代智能化电网安全稳定运行的三大支柱。

电力专用通信网是包括微波通信、载波通信、卫星通信、光纤通信和移动通信在内的覆盖电网的多种类、功能齐全的通信网络。而电网组成所需要大容量、高精度、高速率的通信系统作为联络和传输基础，在实际中，常常使用交换机和光纤作为工具实现，而在布局中，由网络拓扑结构和常见的局域网构建通信框架，通过不同的串口、交换机，加上一些特定的网络规约，例如（CDT）形成通信组网循环。下图是结合调度自动化和通信自动化组成的简要智能电网拓扑图：

3.3安全稳定控制系统在电网调度自动化的应用

最后是构成智能电网的核心技术部分，即电网安全稳定控制系统。它由电力系统频率控制，电力系统电压控制，电力系统安全控制和电力系统运行成本控制等几大方面组成。电力系统的频率始终须保持在很小的范围内波动，对发电机而言，其频率f与转速n的关系为f=pn/60，（p为发电机极对数，汽轮发电机一般为1），如果用KS表示全电力系统的单位调节功率则有公式（3）

电力系统电压控制则是防止电压过多偏离额定值，对用户和电力系统本身产生很大的不良影响。具体措施有电力系统中加入无功电源，同步发电机进行自励磁调节，电压/无功优化自动控制（AVC）等。而电力系统安全控制则主要分为安全监视、安全分析、安全控制，主要也是通过SCADA和RTU实现。至于电力系统的运行经济性，则要考虑规划设计和运行控制两个方面，这就运用到了运行控制成本系统，通过计算燃料经济性，时间和峰谷电量的关系配比，通过系统计算分析形成报表，以控制节约成本，达到节能环保，提高运行效率的目的。

4结束语

随着电力自动控制技术在国内电力系统的大力推广和发展，国内很多电力厂家也加大了研发力度，以国家电网为首的大型企业相继将电力系统控制技术运用到了电网系统，逐步形成了以智能化，精确化，快速化和简单化为目标的智能电网，相信随着科技进步和国家发展，运用电力系统控制技术的智能电网在方便简化电力运行工作的同时也能确保电力系统高效稳定安全的运行，在资源配置方面和节能环保方面也会为社会和国民带来更大的收益。

参考文献

[1]王士政.电力系统控制与调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2017：5.