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國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司/國網(wǎng)金華供電公司 龐 蕓

在我國電力事業(yè)的發(fā)展中，電力系統(tǒng)是指包含發(fā)電、輸電以及變電、用電等環(huán)節(jié)的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，它在電力事業(yè)發(fā)展中，是通過將自然界中存在的一次性能源利用有關(guān)發(fā)電裝置來轉(zhuǎn)化成電能，從而在輸電、變電與配電等支持下向電力用戶提供其所需的能源，滿足人們的日常生活與生產(chǎn)需求。由于電力系統(tǒng)本身是一個較為的系統(tǒng)和體系，并且其分布范圍較廣，尤其是隨著電力系統(tǒng)的用戶數(shù)量與規(guī)模增加，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理也提出了更高的要求，在這種情況下就推動電力系統(tǒng)自動化的出現(xiàn)和發(fā)展。

電力系統(tǒng)自動化作為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，主要包含電力調(diào)度的自動化及發(fā)電控制自動化、配電自動化等。在信息化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)前社會，不僅為電力系統(tǒng)自動化發(fā)展創(chuàng)造了更加有利的機(jī)遇和條件，并逐漸促進(jìn)了電力系統(tǒng)自動化在電力事業(yè)發(fā)展中的地位和作用提升。下文將通過對電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢分析，圍繞電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的新技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

1 電力系統(tǒng)自動化及其發(fā)展趨勢分析

1.1 電力系統(tǒng)自動化

電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)作為一種電力二次系統(tǒng)，它是在對多種具有自動檢測與決策、控制功能的裝置進(jìn)行綜合應(yīng)用基礎(chǔ)上，利用信號系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的各元件，以及局部系統(tǒng)或整體系統(tǒng)的自動監(jiān)測與調(diào)節(jié)、控制，從而對整個電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的支持。其中，電力系統(tǒng)自動化建設(shè)是以滿足電力生產(chǎn)與供應(yīng)的及時、穩(wěn)定、高效、安全、可持續(xù)等要求為目標(biāo)[1]，從而提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率，控制電力生產(chǎn)與運(yùn)行管理的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電力系統(tǒng)的一體化、節(jié)約化與安全化管理提升和發(fā)展。

此外需注意的是，從當(dāng)前社會中各行業(yè)發(fā)展及其工作開展的流程情況分析，可看出自動化系統(tǒng)在各行業(yè)發(fā)展中的建設(shè)應(yīng)用，其中還包含著對現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等技術(shù)手段的綜合運(yùn)用，因此在電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展中，自動化生產(chǎn)與發(fā)展也包含對發(fā)電企業(yè)及變電站、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、送電分配系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)等多個環(huán)節(jié)的綜合協(xié)調(diào)和控制，它是電力行業(yè)發(fā)展的重要方向和趨勢，在電力行業(yè)的健康與持續(xù)發(fā)展中具有十分重要的作用和意義。

1.2 電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)應(yīng)用正向著控制策略的最優(yōu)化與智能化、控制手段上逐漸實(shí)現(xiàn)微型機(jī)與遠(yuǎn)程通信、電力電子器件等增加應(yīng)用、理論工具以現(xiàn)代控制理論為主、設(shè)計(jì)上逐漸面向多機(jī)系統(tǒng)模型以及多工種聯(lián)合等方向發(fā)展和變化[2]。在電力系統(tǒng)的自動化控制技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展推動下，電力系統(tǒng)自動化的建設(shè)和發(fā)展，也呈現(xiàn)出從高電壓等級逐漸低電壓等級擴(kuò)展，以及從單元件逐漸向部分區(qū)域與全系統(tǒng)發(fā)展、從開環(huán)數(shù)據(jù)傳送向主動閉環(huán)控制變化、從單一的功能結(jié)構(gòu)向著多功能方向轉(zhuǎn)變等趨勢，并且在電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展的目標(biāo)上，也逐漸向著智能化、最優(yōu)化以及協(xié)調(diào)化的方向發(fā)展，其自動化裝置的性能也逐漸從傳統(tǒng)型向著數(shù)字化和靈活化、速度化方向轉(zhuǎn)變，各種性能優(yōu)勢更加突出。

尤其是在計(jì)算機(jī)科學(xué)與控制技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用下，逐漸促進(jìn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)向著一個較為統(tǒng)一的整體方向轉(zhuǎn)變，并隨著電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的不斷深化，使其在電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中進(jìn)行處理的信息量以及能夠控制的范圍也越來越大，而進(jìn)行電力系統(tǒng)自動化建設(shè)中需進(jìn)行考慮的因素也不斷增多[3]，對電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展的影響逐漸擴(kuò)大，這也是當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展中需要考慮的重要問題。

2 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的新技術(shù)及應(yīng)用分析

結(jié)合當(dāng)前我國電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展的實(shí)際情況，對電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中的新技術(shù)及其應(yīng)用，可從智能控制技術(shù)以及柔性交流輸電與配電技術(shù)、基于GPS 的動態(tài)安全監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)等方面進(jìn)行分析。

2.1 智能控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展分析

結(jié)合電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的具體情況，在電力系統(tǒng)的自動控制技術(shù)的具體應(yīng)用和發(fā)展過程中，主要經(jīng)歷了以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的單輸入、單輸出控制時期以及線性最優(yōu)控制、非線性控制與系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制時期、智能控制時期等多個不同發(fā)展時期。其中，智能控制技術(shù)的應(yīng)用及其對電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的促進(jìn)作用，也是電力系統(tǒng)自動化發(fā)展在智能控制時期的突出表現(xiàn)。

值得注意的是，智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用，當(dāng)前面臨著一個較為嚴(yán)峻的問題，即由于電力系統(tǒng)本身的動態(tài)性大系統(tǒng)特征，導(dǎo)致其在具體運(yùn)行和管理中存在較強(qiáng)的非線性以及變參數(shù)等特征，而且電力系統(tǒng)自動化的未來建設(shè)與發(fā)展中，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用不僅具有較為廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，而且在一些新型電力系統(tǒng)工程中，智能控制技術(shù)能夠在基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵磁以及電掣動、開關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、新型的多級系統(tǒng)靜止無功發(fā)生器控制等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)具體應(yīng)用[4]，從而對電力系統(tǒng)自動化發(fā)展起到十分積極的推動影響。

2.2 柔性交流輸電與配電技術(shù)及其應(yīng)用

柔性交流輸電與配電技術(shù)及其在電力系統(tǒng)自動化中應(yīng)用，需要先從柔性交流輸電技術(shù)及其概念的提出進(jìn)行分析。隨著電力系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展完善，對更加先進(jìn)的輸配電技術(shù)研究和應(yīng)用，在實(shí)際工程中越來越迫切。

在這種情況下，為促進(jìn)電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量提升并確保電力系統(tǒng)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，就逐漸提出了一種能夠?qū)鹘y(tǒng)輸電能力進(jìn)行改變的新技術(shù)，即柔性交流輸電技術(shù)。其中，柔性交流輸電技術(shù)也被稱為靈活交流輸電技術(shù)、即FACTS。它是通過在輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，利用單獨(dú)的或具有綜合功能的電力電子裝置來實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)調(diào)節(jié)，從而對電力系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)節(jié)進(jìn)行管理，提高電力系統(tǒng)輸電運(yùn)行的可靠性，使其在電網(wǎng)運(yùn)行中具有更高的可控性和運(yùn)行管理效率。

此外，柔性交流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中應(yīng)用，通過對電力電子及微機(jī)處理、控制等現(xiàn)代化高新技術(shù)的應(yīng)用，來確保整個高壓輸電系統(tǒng)在具體運(yùn)行中不僅具有較高的可靠性與可控性，且其運(yùn)行輸送的電能質(zhì)量及整體性能均較顯著，對電力企業(yè)的綜合效益提升及電能輸送的有效節(jié)約和控制提供良好的支持。

值得注意的是，柔性交流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中應(yīng)用，是以ASVG 這一技術(shù)核心裝置的研究和發(fā)展為重要的基礎(chǔ)支持[5]。其中，柔性交流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展中應(yīng)用，其有關(guān)技術(shù)系統(tǒng)中存在著一個相同的特征，即利用逆變器的逆變作用與大功率電力電子器件開關(guān)的瞬間切換功能，來實(shí)現(xiàn)其技術(shù)系統(tǒng)的有關(guān)功能支持和結(jié)構(gòu)完善。而ASVG 本身是一種新型靜止無功發(fā)生器，不僅結(jié)構(gòu)較為簡單，而且對柔性交流輸電技術(shù)的核心功能進(jìn)行有效引入引用，采用并聯(lián)電容器與二項(xiàng)逆變器實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時保持其三相輸出電壓相一致。

對ASVG 在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中的應(yīng)用及其特征優(yōu)勢，可從三方面進(jìn)行簡單概括：能夠在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下對其電壓進(jìn)行校正，并且在系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生電壓故障時對其恢復(fù)階段的電壓進(jìn)行穩(wěn)定，從而發(fā)揮其本身對電力系統(tǒng)的較強(qiáng)電壓控制能力；ASVG 本身不屬于機(jī)械設(shè)備，在運(yùn)行過程中不會存在機(jī)械慣性以及機(jī)械損傷、噪聲等情況，而且其進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的范圍更大，同時具有更加敏捷的反應(yīng)速度；ASVG 在電力系統(tǒng)自動化中應(yīng)用，還能夠針對網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，并對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)變化進(jìn)行及時、快速的響應(yīng)，具有更加突出的控制力，應(yīng)用優(yōu)勢也更顯著。

除柔性交流輸電技術(shù)外，電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中對柔性交流配電技術(shù)的研究和應(yīng)用，是在高新技術(shù)與信息化發(fā)展的推動下，隨著電力用戶對供電質(zhì)量以及供電運(yùn)行可靠性的要求不斷提升，同時受電力系統(tǒng)中電器設(shè)備的運(yùn)行使用及壽命狀況，與電力系統(tǒng)供電運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系，因此，為滿足信息時代的電能質(zhì)量要求就提出柔性交流配電技術(shù)，以通過對該技術(shù)的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量的各種問題影響綜合解決基礎(chǔ)上，促進(jìn)各種新型電力電子控制器在配電網(wǎng)以及更多商業(yè)用戶中的應(yīng)用。

2.3 基于GPS 的動態(tài)安全監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國電力系統(tǒng)自動化的建設(shè)與發(fā)展中，所采用的電力監(jiān)測系統(tǒng)是以電磁暫態(tài)過程中的故障狀態(tài)與波形數(shù)據(jù)記錄為主，同時對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行下的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及樣本進(jìn)行采集。值得注意的是，這種電力監(jiān)測系統(tǒng)及其技術(shù)手段，在實(shí)際應(yīng)用中，不僅具有記錄數(shù)據(jù)較為冗余、并且進(jìn)行記錄的時間相對較短等問題，而各區(qū)間之間的信息交流也明顯不足，導(dǎo)致對系統(tǒng)的整體動態(tài)分析缺乏，在不同部位之間還缺少較為統(tǒng)一的時鐘信號，缺少對運(yùn)行與記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性管理，使其在系統(tǒng)的整體動態(tài)狀況判斷與分析中作用不足。

針對上述情況，基于GPS 的動態(tài)安全監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)逐漸在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中被提出和研究應(yīng)用。其中，基于GPS 的動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)是通過將動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)和SCADA 進(jìn)行完美結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)包含中央信號處理機(jī)以及動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、同步定時系統(tǒng)等四個不同結(jié)構(gòu)部分組成的技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而利用GPS 光纖通信與同步相量測量技術(shù)，對電力系統(tǒng)運(yùn)行中的準(zhǔn)確當(dāng)量控制需求進(jìn)行滿足。

在基于GPS 的動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)中，對相量測量技術(shù)和GPS 技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，不僅促進(jìn)了電力系統(tǒng)的實(shí)時控制與動態(tài)測試功能實(shí)現(xiàn)和發(fā)展，而且針對電力系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷變化特點(diǎn)，并結(jié)合其系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷變化規(guī)律，為自動控制電壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了更為可靠的保障和支持。

當(dāng)前，在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中對新技術(shù)的研究和應(yīng)用，是根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行能夠?yàn)槿祟惖娜粘Ｉ钆c生產(chǎn)開展提供更加充分的保障等實(shí)際情況，為滿足電力系統(tǒng)在人類日常生活與生產(chǎn)中的重要作用和需求，同時實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的供電可靠性保障，就需要在未來的技術(shù)研究與應(yīng)用發(fā)展中，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)中各電器設(shè)備的故障損耗最大化控制，這也是當(dāng)前我國電力企業(yè)發(fā)展與電力系統(tǒng)運(yùn)行中所面臨的首要任務(wù)。

此外，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過電力系統(tǒng)中的動態(tài)監(jiān)控裝置與功能設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況準(zhǔn)確判斷和全面分析基礎(chǔ)上，也能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備運(yùn)行所存在的潛在故障及風(fēng)險(xiǎn)判斷，從而為電力系統(tǒng)運(yùn)行中的電氣設(shè)備故障和問題預(yù)防提供良好的支持，推動我國電力系統(tǒng)自動化建設(shè)與發(fā)展，為我國電力事業(yè)的進(jìn)一步提升提供更有利的支持。

3 結(jié)語

綜上所述，在我國電力事業(yè)發(fā)展的推動下，電力系統(tǒng)自動化經(jīng)歷了一個相對較長的發(fā)展和變化過程。其中，電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的初期階段整體發(fā)展表現(xiàn)緩慢，逐漸發(fā)展至中后期時，受計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)、控制技術(shù)等各種現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的影響，對電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的速度進(jìn)一步提升起到了十分積極的作用，并促進(jìn)了各項(xiàng)技術(shù)之間的相互滲透與融合應(yīng)用，使其逐漸向著國際化、規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。在這種情況下，開展電力系統(tǒng)自動化發(fā)展研究，以促進(jìn)電力系統(tǒng)自動化發(fā)展與市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的同步提升，具有更加突出的積極作用和意義。