电力系统自动化技术中计算机远动控制技术的应用

2023-03-02严田银

数字通信世界 2023年8期

严田银

（南京南瑞继保工程技术有限公司，江苏南京 211102）

1 电力系统自动化的内涵

1.1 电能质量监测与控制

电能质量监测与控制系统主要包括三个部分。第一，数据采集与处理系统，该部分主要负责采集和处理电网数据。第二，控制系统，该部分负责对电能质量进行监测和控制，如电压偏差控制、谐波控制等。第三，实时数据库，该部分负责对电能质量进行管理。在实际运行中，电力系统自动化技术主要是通过电力系统监控单元将采集到的数据传输到监控中心的数据库中。当电网发生故障时，监控中心的管理人员通过计算机系统能够及时了解电网运行状态，并采取相应的措施。此外，通过电力系统自动化技术还能够实现对电压偏差、频率偏差和三相不平衡等电能质量问题进行实时监测和控制，提高电能质量控制效果[1]。电能质量监测与控制系统不仅可以提高电力系统运行效率、降低发电成本、提高供电质量，而且还可以降低电网损耗。因此，在实际运行中应当积极应用电力系统自动化技术进行电能质量监测与控制。

1.2 继电保护与自动装置

继电保护与自动装置是电力系统自动化的重要组成部分，是确保电力系统安全、稳定运行的关键数量。在电力系统运行过程中，一旦出现线路故障或者设备故障，就会导致输电线路中断，从而对整个电网系统的安全、稳定运行造成影响，严重时还会导致大面积停电现象发生，因此继电保护与自动装置的应用显得尤为重要。电力系统中的继电保护与自动装置主要包括主保护和后备保护两个方面，其中主保护主要是指断路器、母线、变压器等设备发生故障时所采取的一系列保护措施；后备保护则是指当线路或者设备发生故障时所采取的一系列措施，一般采用距离、零序、负序等方式。从目前电力系统自动化发展情况来看，继电保护与自动装置在电力系统中的应用已经较为广泛[1]，包括对输电线路、变压器等设备进行保护和控制，当设备发生故障时能够及时采取措施进行处理，确保供电可靠性。但是在实际应用过程中还存在一些问题，例如，继电保护与自动装置对数据的要求比较高，需要对其进行有效处理；此外还需要加强继电保护与自动装置的日常维护和管理工作。

2 远动控制技术在电力系统中的应用

电力系统的自动化主要包括电力调度自动化和配电自动化。其中，电力调度自动化是指将传统的人工操作逐步转化为计算机远程操作，可以通过计算机技术实现对电力系统的监测、控制和管理。而配电自动化是指将配电装置进行自动化改造，通过计算机技术对电能进行合理分配和调度，实现对电能的远程监测和控制[2]。在电力系统中，远程控制技术的应用主要体现在两个方面：一是通过远程控制技术，可以实时监测电力系统的运行情况，对故障进行及时处理，并采取必要的措施避免故障发生；二是在出现事故时可以迅速采取有效措施解决问题，保障电网运行安全。例如，某地区发生了严重的自然灾害，导致电网大面积停电。在这种情况下，可以通过远程控制技术来解决问题。经过调查发现，该地区电网中存在多个变电站，通过远程控制技术可以迅速掌握其运行情况。在利用远程控制技术进行监测时，可以通过对电网运行状态的分析，快速确定断电发生的位置和原因，为快速恢复供电提供依据。

3 计算机远动控制技术的优势

计算机远动控制技术是将计算机技术、通信技术以及控制技术等结合起来构建一种自动化系统，该系统具有高效性、稳定性、可靠性的特点。通过在电力系统自动化中应用计算机远动控制技术，可以实现对电力系统的远程控制和远程监控，显著提高电力系统的运行效率和自动化水平。例如，在对电网进行监控时，通过对电网的参数进行采集，并将其传输到调度中心，对这些数据进行处理后，利用远动控制技术对电网进行实时监控和管理[3]。采用计算机远动控制技术可将电力系统的运行情况直观地显示出来，便于调度中心及时发现问题和处理问题，为电力系统的稳定运行提供保障。此外，通过在电力系统中应用计算机远动控制技术，可以实现对电网运行数据的统计和分析，通过分析数据了解电网运行中存在的问题并及时解决。同时，计算机远动控制技术可以为调度中心提供数据支持，调度中心根据对远动控制技术提供的数据进行分析和处理后再将结果反馈给电力系统的各个部分，为电力系统安全平稳运行提供重要支持。

3.1 智能化

（1）人工智能。它是计算机远动控制技术的一个重要组成部分，它是以专家系统为基础发展起来的一种技术，具有智能化、自主性、自学习能力等特点。人工智能的目的是让计算机系统具有智能，在计算机系统运行时，根据其运行状态选择最优方案，通过对系统状态的监测和判断，对系统进行优化和改善。未来人工智能技术将朝着智能化方向发展，将智能技术引入计算机远动控制中，使计算机远动控制技术更加智能化。

（2）自适应控制。它是计算机远动控制技术与人工智能相结合所产生的一种技术。这种技术可以根据实际情况选择合适的控制方案，在达到目的的同时又不影响系统性能。

（3）自学习能力。这种信息处理系统可以通过不断地学习和积累经验来提高自身的处理能力。例如，在电力系统运行过程中，当发现问题时可以通过智能控制技术对问题进行分析和解决，提高电力系统的运行效率和稳定性。

3.2 数字化

数字化是计算机远动控制技术发展的趋势，这一趋势的出现是由计算机远动控制技术和电力系统的特点决定的。在电力系统中，通过电力系统自动化技术对电网进行实时监控和管理，因此需要对电网的数据进行实时采集。同时，电力系统自动化技术还需要通过远动控制技术对电网运行数据进行处理，并将其传输到调度中心，这就需要使用利用计算机远动控制技术来实现对电网数据的实时采集和传输。电力系统的运行环境非常复杂，这就需要计算机远动控制技术能够及时采集电网运行数据[4]。计算机远动控制技术通过对电力系统数据进行处理，然后再将这些数据传输到调度中心，这就需要利用计算机远动控制技术对这些数据进行分析和处理，并将处理结果反馈给调度中心。

3.3 网络化

在传统的远动控制中，采用的是集中控制的方式，通过将各种不同的远动设备连接起来形成一个控制网络。这种方式虽然能够实现对电力系统的远程监控和管理，但在实际应用中存在许多弊端。首先，由于电力系统自身的特点，导致网络系统存在信号传输不稳定、数据传输速度慢、传输距离短等问题。其次，由于采用集中控制的方式将各个设备连接起来形成一个复杂的控制网络，设备之间相互独立，一旦出现问题容易导致整个网络瘫痪。因此，在未来的远动控制中，应该充分利用互联网技术进行远程控制和监控，充分发挥网络优势，实现对电力系统运行状态的实时监控和管理。此外，随着计算机技术和互联网技术的不断发展和完善，未来还将出现多种远程控制方式。

4 通信功能实现

在远动系统中，数据传输功能是计算机远动控制系统的重要功能。通常情况下，数据传输功能包括两个方面：一是与主站之间的通信；二是与后台计算机之间的通信。主站与后台计算机之间采用以太网作为通信介质，两者通过网络连接在一起。当主站计算机系统和后台计算机系统通过以太网连接在一起后，就能够实现通信功能。当远动系统需要采集现场信息时，通过以太网将采集信息发送给主站计算机；当主站计算机需要接收现场数据时，可以通过以太网将采集信息发送给主站计算机。在具体应用过程中，应根据实际情况选择合适的数据传输方式。在电力系统自动化中，数据传输方式一般包括两种类型：一种是点对点的通信方式；另一种是点对多点的通信方式。点对点的通信方式主要应用于远动系统的现场采集装置，通过数据接口和远动设备连接在一起；点对多点的通信方式主要应用于远程监控、遥测、遥控以及调度自动化等远动系统中[5]。

4.1 点对多点通信方式

点对多点通信方式主要是指远动系统采用多个计算机系统同时与主站进行通信，主站负责控制和采集各个现场设备的运行数据。

主站计算机与各现场设备的通信。在电力系统中，通过现场采集装置采集的数据信息将通过以太网发送到主站计算机，然后主站计算机通过以太网将采集信息发送到后台计算机。对于现场采集装置而言，其能够将采集到的现场信息通过以太网发送给主站计算机。此外，如果远动系统需要对现场设备进行远程监控，则可以通过以太网将采集信息发送给主站计算机，从而实现远程监控[6]。

在远动系统中，后台计算机通常安装于电力系统调度中心内，以确保调度中心能够及时掌控电力系统运行状态；当电力系统出现故障时，可以及时对故障进行处理；当电力系统需要进行维护时，可以通过以太网将维护信息发送给后台计算机。

4.2 数据传输的基本原则

（1）可靠性。它是指通信过程中不发生通信故障，或将故障造成的影响降至最小程度。由于远动控制系统的信息是由各种不同类型的传感器和执行机构采集而来的，当存在故障时，传感器和执行机构将无法正常工作，从而对整个电力系统造成严重影响。因此，保证数据传输的可靠性是实现远动控制的重要前提。在电力系统自动化中，数据传输的可靠性一般包括两方面：一是现场采集装置不发生故障；二是后台计算机不发生故障。只有当两个方面均不发生故障时，才能保证远动系统正常运行。

（2）实时性。它是指远动系统能够根据现场采集装置采集到的信息快速判断事故发生的时间和地点，并及时通知相关人员进行处理。在电力系统自动化中，实时性主要包括两方面：一是当现场采集装置采集到信息后，能够将采集到的信息及时传送给后台计算机；二是当后台计算机接收到现场采集装置传送来的信息后，能够及时对现场信息进行处理。

（3）安全性。它是指远动系统不发生数据泄露或者丢失的情况。在电力系统自动化中，数据传输涉及大量信息，一旦出现数据泄露或丢失情况，将会给电力系统带来严重影响。因此，在数据传输过程中，必须采取有效措施确保信息的安全性。一方面，确保远动系统能够顺利运行；另一方面，在传输过程中不出现数据丢失或泄露情况。

（4）灵活性。它是指远动系统在采集现场信息时，能够根据现场的实际情况进行调整或处置。