劉新鳳

[摘 要]本文闡述了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化的技術(shù)，包括現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、光互連并行處理技術(shù)等都一一作了概括；然后深入的分析了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能力，以期為同行提供有益的參考。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用能力

電力系統(tǒng)主要是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等相關(guān)環(huán)節(jié)組成，通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置將自然界的一次能源轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)過(guò)變電系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到負(fù)荷中心，之后通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備轉(zhuǎn)化成光能和熱能等，為人們的生活提供便利。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的工作流程就是在中心地帶安裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)施對(duì)中心發(fā)電站和變電站周?chē)到y(tǒng)的監(jiān)控，形成立體的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，使信息的傳達(dá)和指令的傳輸能夠及時(shí)、暢通。中心計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)總體的指揮和調(diào)控，以及各種數(shù)據(jù)的處理、異常事故的自動(dòng)回復(fù)等，通過(guò)計(jì)算機(jī)與軟件之間的結(jié)合，使自動(dòng)化的程度不斷的加深，達(dá)到系統(tǒng)合理可靠的運(yùn)行目的。

一、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)分析

1.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)就是在安裝的過(guò)程中，把現(xiàn)代化的自動(dòng)儀表裝置與控制設(shè)備連接起來(lái)，形成雙向的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)字通信的功能，通過(guò)控制儀表之間形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)自身的需要對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行自動(dòng)化的控制。現(xiàn)場(chǎng)總控技術(shù)是一個(gè)開(kāi)放而又分布的控制系統(tǒng)，通過(guò)層層的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)、報(bào)警、監(jiān)控、顯示等一系列的自動(dòng)化功能。目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的總線控制系統(tǒng)就是分布式控制系統(tǒng)，這種方式主要是通過(guò)傳感器將設(shè)備的狀態(tài)以及電量等收集到控制室的主控計(jì)算機(jī)上，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算和分析，再對(duì)設(shè)備發(fā)出指令。

2.主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視與控制過(guò)程中，對(duì)于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)也有著直接的影響。主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)相比于一般的數(shù)據(jù)庫(kù)，具有主動(dòng)功能以及對(duì)對(duì)象技術(shù)的支持。主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)能夠在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的判斷和分析，以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象函數(shù)的控制，提高了數(shù)據(jù)的可靠性與統(tǒng)一性，在數(shù)據(jù)的共享上，不會(huì)出現(xiàn)差異。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和研究，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)視和控制可以向著更復(fù)雜的方向發(fā)展。

3.光互連并行處理技術(shù)

光互連并行處理技術(shù)是對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的保護(hù)，光互連在輸入和輸出方面有很大的靈活性，不會(huì)受電容負(fù)載的影響。光互連技術(shù)能夠有效的解決無(wú)終端臨界線長(zhǎng)度的限制問(wèn)題以及有終端線輸出端密度的限制問(wèn)題，同時(shí)傳播的速度快，能夠有效的減少時(shí)鐘的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。光互連采用的是光子傳輸和電子交換相結(jié)合的方法，其寬度與長(zhǎng)度之間沒(méi)有直接的關(guān)系，對(duì)于電磁有很強(qiáng)的抗干擾能力，為電力系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)通訊和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了很大的方便。

二、電力系統(tǒng)建模后的共享能力

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，系統(tǒng)模型大部分集中在對(duì)地理空間屬性的描述，以幾何特征為主的模擬地理系統(tǒng)的思想幾乎成為一種標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，它的控制對(duì)象具有復(fù)雜的電力物理結(jié)構(gòu)。建立電力系統(tǒng)特有的空間語(yǔ)義分析模型是非常必要的。這種針對(duì)語(yǔ)義層次的數(shù)據(jù)共享，最基本的要求是供求雙方必須對(duì)同一數(shù)據(jù)具有相同的認(rèn)識(shí)，只有基于同一種對(duì)電力系統(tǒng)知識(shí)的抽象認(rèn)知才能保證這一點(diǎn)，因此在數(shù)據(jù)共享過(guò)程中要有一種電力系統(tǒng)的基本模型，作為不同部門(mén)之間數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)。它包括兩個(gè)方面：地理實(shí)體幾何屬性的標(biāo)準(zhǔn)定義和表達(dá)，包含電力系統(tǒng)服務(wù)所覆蓋的空間區(qū)域幾何屬性；物理屬性數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)定義和表達(dá)，對(duì)于電力系統(tǒng)，它包含物理結(jié)構(gòu)，各組成部件及整體的物理性能、運(yùn)行方范的信息共享、綜合，以及多維、動(dòng)態(tài)的應(yīng)用分析。

三、電力系統(tǒng)集成度獲得提高

電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展完全是由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)“需求驅(qū)動(dòng)”的結(jié)果，無(wú)論系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)建立在通用技術(shù)平臺(tái)上還是根植于專(zhuān)業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化平臺(tái)，作為跨區(qū)域、多層次的科學(xué)決策和高效運(yùn)營(yíng)的要求，都需要更有規(guī)范的信息共享、綜合，以及多維、動(dòng)態(tài)的應(yīng)用分析。因此，打破傳統(tǒng)信息孤島，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和應(yīng)用整合，將多源空間信息與多種相關(guān)信息無(wú)縫連接，將空間計(jì)算融入到主流計(jì)算之中，多角度、多側(cè)面地展示數(shù)據(jù)之間潛在的關(guān)聯(lián)，是未來(lái)電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化必須具有先進(jìn)的技術(shù)和理念，從而滿(mǎn)足電力企業(yè)現(xiàn)有的和未來(lái)的復(fù)雜多樣的應(yīng)用。面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Web服務(wù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)都是未來(lái)先進(jìn)的系統(tǒng)平臺(tái)所必須采用的技術(shù)。

1. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化、信息化

由于用戶(hù)面對(duì)的數(shù)據(jù)大多是直接操作的對(duì)象，所以，為了便于用戶(hù)的操作和使用，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的互操作性是非常必要的。除此之外，還應(yīng)支持給予圖標(biāo)的用戶(hù)界面，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型直接與電力系統(tǒng)客觀對(duì)象相對(duì)應(yīng)起來(lái)，支持非地理圖形及地理圖形的一體化統(tǒng)一管理功能。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行是一個(gè)實(shí)時(shí)性要求很高的過(guò)程，采用各種對(duì)象的后期綁定技術(shù)，一個(gè)對(duì)象所屬的類(lèi)別可以在運(yùn)行時(shí)刻指定，而不是編譯成目標(biāo)碼時(shí)再確定。這樣，用戶(hù)可以在現(xiàn)有抽象的數(shù)據(jù)類(lèi)型和空間操作包上，隨時(shí)定義自己所需要的數(shù)據(jù)類(lèi)型和操作方法，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)性和可擴(kuò)充性。實(shí)施電力系統(tǒng)自動(dòng)化的最終目的是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化，系統(tǒng)化。這種融合多種信息和技術(shù)于一體的企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)，從可行性和經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看都需要實(shí)行一種“統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施”的方案。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放統(tǒng)一的對(duì)象組件作為其公共的技術(shù)基礎(chǔ)，這樣可以保證數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能程序無(wú)須改動(dòng)而平滑地進(jìn)行，從而充分保護(hù)用戶(hù)和開(kāi)發(fā)

2. 電力企業(yè)功能加強(qiáng)

電力企業(yè)最典型的特征就是空間分布性，客觀上要求電力系統(tǒng)平臺(tái)提供分布應(yīng)用服務(wù)。每個(gè)地方所管轄的區(qū)域不同，采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的方式也不同，各個(gè)地方可以自己管理和維護(hù)所管轄區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，不同級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)之間可以構(gòu)成分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用共享其它地方的數(shù)據(jù)，并在所賦予的權(quán)限范圍內(nèi)，通過(guò)分散數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、安全性。另一方面，電網(wǎng)調(diào)度、控制、管理等具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。滿(mǎn)足實(shí)時(shí)操作的要求，利用 Internet 技術(shù)在Web 上發(fā)布空間數(shù)據(jù)和功能服務(wù)，供用戶(hù)瀏覽和使用是信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。Web服務(wù)具分布式應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，可以看作是由多主機(jī)、多數(shù)據(jù)庫(kù)與多臺(tái)終端通過(guò)Internet/lntranet 組成的網(wǎng)絡(luò)，其客戶(hù)端為信息功能層和數(shù)據(jù)管理層，用以獲得信息（指令和需求反饋） 和各種應(yīng)用（電力操作服務(wù)）；其服務(wù)器端為數(shù)據(jù)維護(hù)和元操作服務(wù)層，提供數(shù)據(jù)信息和各種電力服務(wù)的元操作功能。

3. 完善數(shù)據(jù)庫(kù)

采用各種數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)和管理各種數(shù)據(jù)，它的安全機(jī)制、數(shù)據(jù)備份機(jī)制等都是其它文件管理方式無(wú)法比擬的。目前新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)多以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為主，利用它強(qiáng)大的管理優(yōu)勢(shì)和能夠建立多級(jí)索引的檢索方式，能夠有效地減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，迅速定位到查詢(xún)目標(biāo)，在多用戶(hù)并發(fā)訪問(wèn)時(shí)大大提高訪問(wèn)效率。但是標(biāo)準(zhǔn)的管理系統(tǒng)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)也存在一定的問(wèn)題，如在電力系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)是可變長(zhǎng)度的，其復(fù)雜的空間拓?fù)潢P(guān)系須增加相應(yīng)的軟件功能；它難以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作和圖形功能；多維空間對(duì)象的空間次序難以描述等。近幾年來(lái)，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)管理系統(tǒng)或者對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都已商品化，由于它們都是可擴(kuò)充的DBMS，可以在其中集中定義空間數(shù)據(jù)類(lèi)型和操作；空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)可以同樣處理，這為研制集成空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。但是這僅僅是可能，要達(dá)到此目的，還要做大量的工作。例如定義空間數(shù)據(jù)類(lèi)型及其操作，增補(bǔ)有關(guān)空間數(shù)據(jù)的查詢(xún)優(yōu)化策略等。建立在ODBMS或ORDBMS之上的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將是技術(shù)發(fā)展的主流和研究方向。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)整體的監(jiān)控，主要包括發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化、變電站的自動(dòng)化以及電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化，應(yīng)用到自動(dòng)化系統(tǒng)中的主要技術(shù)就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)、主動(dòng)的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及光互聯(lián)并行處理技術(shù)。它的技術(shù)目的就是為了不斷的擴(kuò)大供電范圍，有效的增強(qiáng)供電的能力，提高供電服務(wù)的可靠性和安全性，以達(dá)到電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行，推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)健康、穩(wěn)定的向前發(fā)展。

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