电力系统及其自动化技术-潘力

专业选修论文

电力系统及其自动化技术

Power System and Automation Technology

姓名：潘力

专业：电气工程及其自动化

班级：1302023

学号：18

E-mail:153502051@qq.com

二零一三年五月

摘要

现代社会电力自动化技术已逐渐完善，而且在电力系统中得到广泛的运用，电力系统的自动化发展离不开科学技术的完善支持，为了有效促进电力系统的可靠、安全、长效、经济及稳定运行，本文主要分析了电力系统自动控制的基本要求，并对电力系统自动化进行了简要的阐述。

关键词：电力系统、自动化、技术

Abstract

Power Automation technology in modern society has gradually improved, and is widely used in power systems, power system automation is inseparable from the development of improved support for science and technology, in order to effectively promote reliable, safe, long-lasting, economical and stable operation of the power system This paper analyzes the basic requirements for automatic control of power systems, power system automation and a brief exposition

Keywords：Power Systems，Automation，Technology

引言

电力系统综合自动化基本工作流程主要指的是：在相对的中心地带的调控中心装置现代化的计算机，以此向四周辐射网络系统，围绕这一中心的发电厂、变电站之间则设置信息服务和反馈的远方监视控制装置，并时时进行监控，从而形成了一个立体化的网络覆盖面，形成全面的畅通的信息传达和指令传输。中心计算机负责总体调控，而相关的监控设备则主要负责诸如设备操作和事故内容的记录、编制各种报表的记录处理、系统异常事故的自动恢复操作和常规操作的自动化等。在此基础上，形成以控制部件为中心，通过计算机和计算机的结合，以及终端硬件装置与控制计算机的结合，运用各种软件实现控制范围的扩大和自动化程度的深化。

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一、电力系统自动化概述

(一)电力系统自动化的概念

电力系统自动化是通过应用多种能够实施自动检测、决策和控制的装置，通过信号系统和数据信息传输系统对电力系统的各个部分和整体进行远程监测和控制，来保证整个电力系统的安全、稳定、高效运行，提供优质的供电服务。电力系统自动化控制技术的应用主要是保证电力系统各个生产、供电环节的安全、稳定、高效，实现整个系统经济效能的增加以及生产成本的降低。现代科学技术发展最为显著的特征就是自动化技术在各个领域的应用，电力系统关乎社会生产和生活，更应当通过先进的科学技术提高自身的发展水平好发展阶 2

段。

（二）电力系统自动化的构成

（1）电力系统调度的自动化，是当前电力系统中发展最快的技术领域，这一技术主要是进行相关数据的采集和监控，为自动化实现提供基础条件，调度的自动化是为电力系统运行提供决策来实现电站的综合自动化。电力系统调动自动化是整个电力系统自动化的关键，对整个电力系统自动化的质量有着决定性的影响。

（2）变电站的自动化，变电站的自动化是利用现代电子计算机和网络技术、通信技术以及信息处理技术等对传统的变电站实现二次设备，达到整个变电站的运行能够处于科学统一的协调管理之下，来保证变电站运行的安全稳定与高效，提高运营效益，提供可靠的供电服务。

（3）配电网的自动化，传统的配电网只能通过工人手动的操作进行控制，而在上个世纪90年代在科技的促进下具有独立功能的孤岛自动化技术开始应用到电力系统中，近年来，该项技术在现代网络信息技术的推动下越发完善，发展成为以信息技术为基础的配电网自动化技术，配电网的自动化通过大量的智能终端和通信技术以及先进的后台软件，在实现资源有效利用上具有显著的效果。我国目前的配电网设置情况不同，应当在改造时分期分批进行，逐步实现配电资源的综合利用。

二、电力系统及其自动化技术分析

（一）现场总线控制系统

现场总线的控制系统就是在安装的过程中，把现代化的自动仪表装置与控制设备连接起来，形成双向的数字化网络。现场总线技术具有数据计算和数字通信的功能，通过控制仪表之间形成的网络系统，对现场的数据与信息进行监控，根据自身的需要对数据和信息进行自动化的控制。现场总控技术是一个开放而又分布的控制系统，通过层层的网络监控系统，实现对参数、报警、监控、显示等一系列的自动化功能。目前我国应用最广泛的总线控制系统就是分布式控制系统，这种方式主要是通过传感器将设备的状态以及电量等收集到控制室的主控计算机上，然后通过计算机的计算和分析，再对设备发出指令。

（二）主动的对象数据库技术

主动的对象数据库技术广泛应用于电力系统的监视与控制过程中，对于系统的开发与设计也有着直接的影响。主动的对象数据库相比于一般的数据库，具有主动功能以及对对象技术的支持。主动的对象数据库能够在系统内部实现对数据的判断和分析，以及对数据库中对象函数的控制，提高了数据的可靠性与统一性，在数据的共享上，不会出现差异。随着信息技术的不断发展和研究，电力系统的自动化监视和控制可以向着更复杂的方向发展。

（三）光互连并行处理技术

光互连并行处理技术是对电力系统自动化的保护，光互连在输入和输出方面有很大的灵活性，不会受电容负载的影响。光互连技术能够有效的解决无终端临界线长度的限制问题以及有终端线输出端 4

密度的限制问题，同时传播的速度快，能够有效的减少时钟的扭转问题。光互连采用的是光子传输和电子交换相结合的方法，其宽度与长度之间没有直接的关系，对于电磁有很强的抗干扰能力，为电力系统的高速数据通讯和结构设计提供了很大的方便。

三、电力系统自动化技术主要内容

第一，主动的面向对象数据库技术是近年来广泛流行及普遍应用的成熟技术，具有高度的重用性、开放性、唯一性、继承性、共享性、智能性，该技术的应用涉及领域广泛、适应性强，能大大简化代码编程的复杂性及数据库开发的流程，因此对自动化系统的建立有着深刻的影响及积极有效的促进作用。可以利用数据库的触发子系统实现对电力系统的全面监控，使数据的分析及权限管理得到有效的集成。同时，数据库中对象函数的应用促进电力系统实现了全面有效的自动化控制及自动化监控，广泛的提升了数据存储与输出的效率，提高了数据库管理、存储数据的安全性、可靠性与数据维护的一致性、针对性。

第二，现场总线也称为现场网络，是以现场测量及现场设备控制之间的数字传输为主的控制系统。该技术通过现场生产中自动化智能仪表、现代化设备与控制中心设备的有效连接实现了数字化、一体化、全方位、多视角的规范、科学、透明的通讯与控制。现场总线系统的建立使生产现场的设备之间、现场设备与控制系统之间形成了双向、串形、多结点的数字通信，因此广泛的适用于我国的电力系统自动化控制，目前以FCS系统最为普遍及实用。该控制方式摒弃了ACS系统的诸多弊端，使控制系统的所有性能得到了全面的优化，实现了电力 5

系统传感器、变送器等设备工作状态、电量输出、反应信号的集成与分散控制的有效结合，通过增设底层前置计算机使各个设备的功能形成了分散统一的有针对性管理，设备反应的信息均通过现场总线技术实现与中心计算机的互通，从而大大提高了系统自动化控制的安全性及灵活性，当出现故障时，使系统恢复正常的运行实现高水平的服务。

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四、电力系统自动化技术探讨

主动的对象数据库技术及其在电力系统自动监视与控制中的运用面向对象技术在软件的重用性、继承性、封装性、开放性及软件工程等方面带来革命性的影响,已经深刻影响软件系统开发与设计的各方面,如面向对象的分析、面向对象的设计、面向对象的编程等。新一代的电网调度自动化系统应该全面地采用面向对象技术,支持面向对象的标准。主动的对象数据库与一般的关系数据库相比,主要的优势在于主动功能以及对对象技术的支持。关系数据库要实现数据的判断(如数据发生变化,数据越限)以及数据的分析都是由外来程序完成的。而在主动的对象数据库中,利用数据库的触发子可以实现系统的监视功能,利用数据库中对象的函数可以实现系统的控制功能。由于引入触发机制以及对象技术,这就可以在数据库中实现自动监控,在节省数据读出和写入时间的同时,又充分地利用数据库对数据的管理功能,提高数据可靠性,维护数据的一致性,便于数据的共享等。随着数据库技术的发展,以及对监控系统中触发子和对象的函数功能的进一步研究,有望实现电力系统自动监视与控制的更加复杂的功能。

现场总线控制系统。现场总线技术(FCS)实际上是将安装在工 6

业过程现场的智能自动化仪表和装置与设置在控制室内的仪表和控制设备连接起来的一种数字化、串行、双向、多站的通信网络。现场总线技术将专用微处理器置人传统的测量控制仪表,使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成的网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。

现场总线控制系统既是一个开放通信网络,又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带,把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要能容的综合技术。在我国电力系统中,目前DCS系统得到广泛的应用。这种控制方式的实现需要通过传感器、变送器将所有被控设备的状态、电量、非电量信号收集到中央控制室的主控计算机上,然后在计算机上按照规定的数学模型进行计算、判断、进而向被控设备发出指令。其在本质上仍然为数字控制器与模拟变送器组成的模拟-数字混合系统,在电厂或变电站内受电磁干扰严重,难以达到严格的计算精度,并实施准确控制。另一方面,模拟变送器位于测控现场,而控制器位于集中控制室。这从构成控制系统的信号流的角度来看,在现场把被控参数转换为测量信号后,被送往位于集中控制室的 7