王瑋

摘要：隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定要求越來(lái)越高，由此需要加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的研究，以滿足電力系統(tǒng)信息化的要求。文章詳細(xì)介紹了自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，總結(jié)出智能電網(wǎng)背景下，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)指導(dǎo)自動(dòng)化技術(shù)與智能電網(wǎng)的技術(shù)融合提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵字：智能電網(wǎng)；自動(dòng)化；發(fā)展現(xiàn)狀

通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和控制理論與技術(shù)的發(fā)展。以及新的一次與二次設(shè)備（非線性優(yōu)化鎮(zhèn)定器、濾波器）等在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，現(xiàn)代電力系統(tǒng)日趨智能化。信息傳輸方式單一、實(shí)時(shí)性差的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式已經(jīng)難以滿足智能電網(wǎng)快速響應(yīng)的機(jī)制。并且通過(guò)信息技術(shù)、自動(dòng)控制設(shè)備的應(yīng)用，電網(wǎng)不同環(huán)節(jié)對(duì)信息處理的及時(shí)性、響應(yīng)的迅速性得到滿足，同時(shí)，繼電保護(hù)、故障診斷、自動(dòng)切換等電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備的可靠性和維護(hù)的效率也得到很大的提高。采用不同的算法和控制策略實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化處理將成為智能電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要方面。

1 自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的發(fā)展使電力系統(tǒng)的信息量急劇的增加，傳統(tǒng)的控制策略已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的要求。采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息處理的自動(dòng)化，能夠提高電力系統(tǒng)的信息化管理水平，對(duì)克服電網(wǎng)智能化發(fā)展的瓶頸具有重要的作用。自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要可以歸納為以下幾個(gè)方面。

1.1 信息自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

通信技術(shù)為電力系統(tǒng)提供了一個(gè)高速的信息通道，建立一個(gè)雙向的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這個(gè)通道具有雙向、實(shí)時(shí)、高速的特點(diǎn)，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)通信線路的建立，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的自我監(jiān)測(cè)和校正提供網(wǎng)絡(luò)支持，應(yīng)用信息自動(dòng)化技術(shù)，提高智能電網(wǎng)的自愈功能。通信自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各種擾動(dòng)的監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行功率補(bǔ)償，智能分配電能，避免電力事故的發(fā)生。如圖1所示，智能電網(wǎng)中，信息傳輸和存儲(chǔ)的模式，主要包括兩個(gè)方面，一是建立開(kāi)放的通信系統(tǒng)，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，方便各種設(shè)備的開(kāi)發(fā)和維護(hù)升級(jí)；二是采用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行信息處理和存儲(chǔ)，提高智能的信息收集、處理的能力。

1.2 自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)隨著電子信息技術(shù)和光電技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展而有了許多新的變化?；谇度胧轿⑻幚砥鞯淖詣?dòng)化設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)能源運(yùn)輸?shù)淖枞闆r、各區(qū)域的用電狀況等內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，而且能夠滿足數(shù)字信號(hào)與電力系統(tǒng)電壓、電流等采集數(shù)據(jù)的相互傳輸?shù)男枨?，使得電力系統(tǒng)生產(chǎn)自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化水平及程度越來(lái)越高，設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)。此外，自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備還具有計(jì)算電費(fèi)的功能，可以實(shí)現(xiàn)信息的采集和傳輸。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)信息傳輸通道被傳輸?shù)叫畔⒋鎯?chǔ)中心，實(shí)現(xiàn)信息的集中管理。

1.3 自動(dòng)化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)是電網(wǎng)電能調(diào)整和控制的基礎(chǔ)，依靠通訊系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，控制、調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，而且能夠快速診斷系統(tǒng)故障，并快速制定出相關(guān)決策，對(duì)于確保電能的安全、持續(xù)輸送有著重要的作用。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常用的方法就是專(zhuān)家決策法，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電網(wǎng)正常參數(shù)的對(duì)比，如果某些參數(shù)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)向設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。專(zhuān)家系統(tǒng)控制如圖2所示。

1.4 自動(dòng)化支持技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

自動(dòng)化支持系統(tǒng)是用工作人員能夠看明白的語(yǔ)言將電力系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)表示出來(lái)，用于工作人員進(jìn)行工作記錄和總結(jié)。這些信息的轉(zhuǎn)換依賴于自動(dòng)化信息采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。自動(dòng)化支持系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、可視性強(qiáng)、運(yùn)行效率高的特點(diǎn)，有效的提高了整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)管水平。自動(dòng)化支持技術(shù)建立經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集的信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律并通過(guò)推論，輸出處理方案，并通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)，準(zhǔn)確的執(zhí)行處理方案。通過(guò)制度化支持系統(tǒng)，智能電網(wǎng)的應(yīng)急處理能力，系統(tǒng)可分析性都得到很大的提高。目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)具備了輔助決策系統(tǒng)，該系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的決策層提供了有力的支持。

2 自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合越來(lái)越緊密，其應(yīng)用前景十分的廣泛。我國(guó)電力自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，雖然近年來(lái)取得了很大的進(jìn)步，但是仍然具有很大的發(fā)展空間。下面將簡(jiǎn)要的介紹幾種自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。

2.1 自動(dòng)化與信息化提升電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)

在電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，基于標(biāo)準(zhǔn)化的電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以對(duì)電力設(shè)備、變電站和電網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、故障診斷及控制。電力設(shè)備和電網(wǎng)的未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)，則須根據(jù)各種輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，在專(zhuān)有系統(tǒng)或基礎(chǔ)平臺(tái)支持下利用狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷及趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)分析。

在公共信息模型（CIM）和統(tǒng)一公共信息模型（UCIM）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)信息的抽象描述，并以子集（Profile）形式提取，可以為建立輸變電設(shè)備狀態(tài)信息的采集、標(biāo)準(zhǔn)化管理及訪問(wèn)系統(tǒng)提供支持。綜合來(lái)看，未來(lái)信息化自動(dòng)化的發(fā)展需要涵蓋以下數(shù)據(jù)：①邏輯電網(wǎng)模型，即以電網(wǎng)設(shè)備功能角度抽象描述的電網(wǎng)及電網(wǎng)設(shè)備連接模型；②電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如設(shè)備運(yùn)行電壓、經(jīng)由設(shè)備輸送、消耗的電能等；③設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，即表征輸變電設(shè)備自身狀態(tài)的電氣類(lèi)狀態(tài)及化學(xué)類(lèi)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

2.2 自動(dòng)化變電站控制系統(tǒng)

自動(dòng)化變電站控制系統(tǒng)是以組成全所的各控制單元智能化為基礎(chǔ)，加上相互之間的通信聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成的全所二次控制整體自動(dòng)化系統(tǒng)。具有以下的功能：各保護(hù)功能完整、獨(dú)立，并以智能化手段實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)的功能齊備、可靠，人機(jī)界面可操作性強(qiáng)，使用計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)；能將全所實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠地傳輸至相應(yīng)的SCADA系統(tǒng)等功能。隨著集成電路、微計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)等高科技技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控裝置被廣泛采用并不斷發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也從傳統(tǒng)的單項(xiàng)自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向過(guò)渡，其體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，性能和功能以及可靠性等也不斷提高。當(dāng)前“變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)”是以信息挖掘和信息交叉為基礎(chǔ)的，將變電站中的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控等裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)集成為一體化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)具有狀態(tài)監(jiān)測(cè)、事故預(yù)防等處理功能。

2.3 自動(dòng)化與智能化融合，提升調(diào)度可視化

可視化技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)的圖形學(xué)、圖像處理、數(shù)據(jù)管理等諸多分支，可視化程度的提高有利于正確理解數(shù)據(jù)或電網(wǎng)過(guò)程。自動(dòng)化和智能化的融合，不僅提高了電網(wǎng)的處理能力，而且可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，使電網(wǎng)具備很好的調(diào)度功能。兩者的融合主要可以實(shí)現(xiàn)以下功能：實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收集；利用動(dòng)態(tài)三維圖像對(duì)有功、無(wú)功功率備用的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行形象表達(dá)；可視化圖形的Web發(fā)布；對(duì)歷史數(shù)據(jù)的回放、重演、評(píng)估；對(duì)關(guān)鍵線路低頻震蕩模式動(dòng)態(tài)閾值可視化監(jiān)測(cè)等。

2.4 配電自動(dòng)化推出智能電網(wǎng)配電新方案

智能電網(wǎng)的要求是實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性故障處理、分布式電源接入、可靠性供電質(zhì)量。這些要求都必須要對(duì)現(xiàn)有的配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。配電自動(dòng)化充分考慮了分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、用戶定制、智能需求管理等多個(gè)方面，有效的提高了電網(wǎng)的供電質(zhì)量和可靠性，減小了故障停電的區(qū)域和時(shí)間，甚至可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的自愈合。配電自動(dòng)化技術(shù)是在現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)重構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化管理。配電自動(dòng)化不僅需要通信技術(shù)、信息技術(shù)和智能決策信息的支持，還要求電網(wǎng)控制能力延伸至用戶室內(nèi)，從而增強(qiáng)控制中心對(duì)電網(wǎng)的控制能力。AMI對(duì)配電網(wǎng)的工作狀態(tài)進(jìn)行研究，通過(guò)狀態(tài)評(píng)估、快速模擬仿真、最優(yōu)化處理等，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)快速適應(yīng)故障，大大縮短了恢復(fù)供電所需要的時(shí)間。為了滿足上述任務(wù)，繼電保護(hù)、供電恢復(fù)、故障隔離、安全控制等系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化，彼此協(xié)調(diào)合作，各司其職，在很短的時(shí)間內(nèi)完成一系列的處理。配電自動(dòng)化的應(yīng)用為新型配電方案的設(shè)計(jì)奠定的技術(shù)基礎(chǔ)，通過(guò)模擬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、優(yōu)化和自愈控制，實(shí)現(xiàn)改善電網(wǎng)安全性、可靠性，提升運(yùn)行效率的目的。目前，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、電壓和無(wú)功補(bǔ)償、故障自動(dòng)定位和修復(fù)等解決方案已經(jīng)逐漸成熟，未來(lái)將從根本上改變電網(wǎng)的配電方式。

3 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)作為國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分，智能化成為目前世界電力發(fā)展的新趨勢(shì)。以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的智能電網(wǎng)也成為了電力公司的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此電力工作者要不斷深入的加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的研究與應(yīng)用，以高效、靈活為宗旨，不斷提高電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，進(jìn)而保障智能電網(wǎng)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。