【摘 要】自電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世后，自動(dòng)化和智能化一直是人們探究的核心，誠(chéng)然，自動(dòng)化也極大便利了人們的生活。隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量和供電區(qū)域的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜而多變，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的要求也越來(lái)越高，電力系統(tǒng)自動(dòng)化不斷創(chuàng)新，不斷揉合新的科技，有著巨大的發(fā)展前景。

　　【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);自動(dòng)化;前景;應(yīng)用

　　引言

　　電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的發(fā)展推動(dòng)著該領(lǐng)域其他衍生技術(shù)向更高水平、更廣領(lǐng)域發(fā)展。隨著全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、西電東送大格局的形成，以及網(wǎng)絡(luò)安全要求的提出，計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的逐漸完善，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展逐漸步入正軌，許多新的科技不斷融入電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)。

　　一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概述

　　電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成。通常將發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)、及輸電線路等設(shè)備稱作電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，為了保證電力一次設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行和電力生產(chǎn)以比較經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，就需要對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行在線測(cè)控、保護(hù)、調(diào)度控制等。電力系統(tǒng)中將這些測(cè)控裝置，保護(hù)裝置，有關(guān)通信設(shè)備，各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，(火)電廠、(水、核能、風(fēng)能)電站及變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的二次設(shè)備，其涵蓋了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要技術(shù)內(nèi)容。

　　(一)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

　　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要組成部分，我國(guó)目前電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化分為五級(jí)，即國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度、省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度、地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度和縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度。

　　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要組成部分由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備、通過(guò)電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測(cè)量控制等裝置)等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能是電力生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制(省級(jí)電網(wǎng)以上)、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(省級(jí)電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求等。

　　(二)變電站自動(dòng)化

　　電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜;操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化;運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電力系統(tǒng)是一個(gè)巨維數(shù)的典型動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)，它具有非線性、時(shí)變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動(dòng)態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對(duì)這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效控制是極為困難的。隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)的控制提出了越來(lái)越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)，有著良好的發(fā)展前景。

　　二、陸續(xù)被引入電力系統(tǒng)的前沿技術(shù)推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的迅猛發(fā)展

　　(一)配電自動(dòng)化系統(tǒng)

　　配電系統(tǒng)是連接用戶和供電部門的紐帶，因而其規(guī)則管理對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行是至關(guān)重要的。配電網(wǎng)覆蓋區(qū)域較大，配電設(shè)施、地下管線及相應(yīng)設(shè)施等工程數(shù)據(jù)無(wú)不與其地理位置有關(guān)，均具有在空間上的分布特性。因此，國(guó)內(nèi)電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。

　　該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①集成功能服務(wù)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)橋和實(shí)時(shí)服務(wù)器相連，接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其送給地理信息系統(tǒng)技術(shù)客戶機(jī);實(shí)時(shí)服務(wù)器接收電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和更新信息，保證數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中電網(wǎng)模型的準(zhǔn)確性;系統(tǒng)避行控制參數(shù)則作為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的握手信息，保證數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)工作站與一臺(tái)地理信息系統(tǒng)技術(shù)工作站以緊藕合方式聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。②安全隔離、提高效率。通過(guò)網(wǎng)橋?qū)⑴潆娋W(wǎng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)網(wǎng)與實(shí)時(shí)網(wǎng)隔離，在保證實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息(含拓?fù)浼皡?shù))、地理信息系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行控制參數(shù)等能夠有效交換傳送送前提下安全隔離。③功能完備。系統(tǒng)不僅完成FM和AM等功能，還實(shí)現(xiàn)配電圈調(diào)度、監(jiān)視控制、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥⒍搪冯娏饔?jì)算、潮流計(jì)算、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、憑功優(yōu)化等多項(xiàng)功能;數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)系統(tǒng)除共有傳統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能外，還配備適用于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)著色、追蹤著色、故障定位、隔離及負(fù)荷轉(zhuǎn)移等功能。④Web服務(wù)。Web服務(wù)器向MIS網(wǎng)工作站提供服務(wù)，用戶可使用瀏整器實(shí)現(xiàn)查詢。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)顯示國(guó)內(nèi)電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)向資源整合、功能復(fù)用的方向發(fā)展，基本上與國(guó)際電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)同步。

　　(二)空間資源管理系統(tǒng)

　　電力企業(yè)從發(fā)電、輸電、配電到用電等任何一個(gè)環(huán)節(jié)，都表現(xiàn)出空間性、復(fù)雜性等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)不但體現(xiàn)在電力企業(yè)得空間沒(méi)備管理上，還體現(xiàn)在最終客戶和電力生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理上。因此，如何有效管理電力企業(yè)的這些復(fù)雜的空間資源，是電力企業(yè)生產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)管理人員面臨的挑戰(zhàn)。電力企業(yè)在管理上還存在條塊性和集中性的矛盾，因此要準(zhǔn)確、全面、及時(shí)地掌握電力企業(yè)各種資源的信息，沒(méi)有有效的管理手段和方法，是十分困難甚至是不可能的。隨著現(xiàn)代管理研究的不斷深入和現(xiàn)代管理技術(shù)的不斷進(jìn)步，空聞資源規(guī)劃(SRP)將在電力企業(yè)得到廣泛、深入的應(yīng)用，并將為電力企業(yè)的管理和決策發(fā)揮極其重要的作用。SRP是一套針對(duì)動(dòng)態(tài)行業(yè)的系統(tǒng)，是傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合和延伸。電力企業(yè)SRP作為一種先進(jìn)、全局、倡議性的理念和方法，將是未來(lái)電力企業(yè)設(shè)計(jì)各種應(yīng)用方案的重要指導(dǎo)思想和原則，而作為SRP基礎(chǔ)的A M/FM/GIS，在其實(shí)施的全過(guò)程中，只有充分尊重這一思想和原則，才能適應(yīng)電力企業(yè)的不斷發(fā)展。

　　(三)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)步

　　國(guó)產(chǎn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)和引進(jìn)的PC機(jī)技術(shù)為電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站綜合自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、匯總、分類、分析、存檔、顯示、打印、報(bào)警、完成操作控制等任務(wù)。

　　這一時(shí)期自動(dòng)化存在的主要問(wèn)題是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、通信協(xié)議等方面缺乏工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的設(shè)備不能互連;計(jì)算機(jī)與各設(shè)備的通信一般為星形點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連結(jié)，主要采用低速率的串/并行口通信方式，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不太好，設(shè)備配置的靈活性也較差。

　　最近幾年以來(lái)，各種嵌入式產(chǎn)品的出現(xiàn)，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計(jì)算機(jī)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式以太網(wǎng)等產(chǎn)品使電力系統(tǒng)中的裝置類設(shè)備如測(cè)量控制設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)通信控制器等得以再次更新?lián)Q代，裝置的硬件電路和應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，產(chǎn)品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴(kuò)展能力更強(qiáng)。

　　(四)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點(diǎn)技術(shù)

　　光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測(cè)量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級(jí)的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大：信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號(hào)畸變;互感器的輸出信號(hào)不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國(guó)際電工協(xié)會(huì)已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問(wèn)題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號(hào)比電磁式互感器輸出的信號(hào)要小得多，一般是毫安級(jí)水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過(guò)較長(zhǎng)的電纜線送給測(cè)控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過(guò)光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。

　　電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測(cè)控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、AID轉(zhuǎn)換電路及部分信號(hào)處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)是為滿足數(shù)值計(jì)算需要對(duì)相關(guān)的來(lái)自不同互感器的數(shù)據(jù)如何實(shí)現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。

　　未來(lái)信息系統(tǒng)將朝著智能化的方向發(fā)展。目前在多媒體中出現(xiàn)一種被稱為賽博空間(Cyberspace)的概念，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，構(gòu)造出一種人們進(jìn)行社會(huì)交往和交流的新型空間，是一個(gè)人工世界。科學(xué)家預(yù)言，未來(lái)的人們將在賽博空間中的信息海洋中生活，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從一個(gè)信息源到另一個(gè)信息源，進(jìn)行信息交流和信息創(chuàng)造，實(shí)現(xiàn)相互之間的通信、貿(mào)易和科教活動(dòng)。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)正在進(jìn)一步發(fā)展到軟件的智能體。軟件智能體(Agent)是軟件設(shè)計(jì)迸一步抽象的結(jié)果，是適應(yīng)廣泛的分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境而發(fā)展起來(lái)的軟件技術(shù)方向。作為軟件智能體的一種，空間智能化處于分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中，感知并作用于這一環(huán)境，以各種不同的形式出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的智能獲取、處理、存儲(chǔ)、搜索、表現(xiàn)以及決策支持。這種空間智能體擁有兩種非常重要的能力：①利用空間知識(shí)進(jìn)行推理;②可生存進(jìn)化。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　由于人們的不懈努力，新方法、新技術(shù)定會(huì)層出不窮，隨著智能自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們應(yīng)該借鑒控制領(lǐng)域的新理論，發(fā)展其在電力系統(tǒng)控制與運(yùn)行中的應(yīng)用，促進(jìn)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的智能水平，同時(shí)在實(shí)踐中繼續(xù)發(fā)展智能控制理論。

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