電力系統自動(dòng)化技術(shù)的應用總論

電力系統綜合自動(dòng)化的工作流程是在相對中心地帶的調控中心裝置現代化的計算機,以此向四周輻射網(wǎng)絡(luò )系統。圍繞這一中心的發(fā)電廠(chǎng)、變電站之間則設置信息服務(wù)和反饋的遠方監視控制裝置,進(jìn)行監控,從而形成了一個(gè)立體化的網(wǎng)絡(luò )覆蓋面,形成全面的暢通的信傳達和指令傳輸。

1 電力系統自動(dòng)控制的基本要求

1.1 迅速而正確地收集、檢測和處理電力系統各元件、局部系統或全系統的運行參數。

1.2 根據電力系統的實(shí)際運行狀態(tài)和系統各元件的技術(shù)、經(jīng)濟和安全要求,為運行人員提供調節和控制的決策,或者直接對各元件進(jìn)行調節和控制。

1.3 實(shí)現全系統各層次、各局部系統和各元件間的綜合協(xié)調,尋求電力系統優(yōu)質(zhì)供電、經(jīng)濟性和安全性的多目標的最優(yōu)運行方式。

1.4 電力系統自動(dòng)控制不僅能節省人力,減輕勞動(dòng)強度,而且還能減少電力系統事故,延長(cháng)設備壽命,全面改善和提高運行性能,特別是在發(fā)生事故情況下,能避免連鎖性的事故發(fā)展和大面積停電。

2 幾種電力系統自動(dòng)化技術(shù)探討

2.1 主動(dòng)的對象數據庫技術(shù)及其在電力系統自動(dòng)監視與控制中的運用

面向對象技術(shù)在軟件的重用性、繼承性、封裝性、開(kāi)放性及軟件工程等方面帶來(lái)革命性的影響,已經(jīng)深刻影響軟件系統開(kāi)發(fā)與設計的各方面,如面向對象的分析、面向對象的設計、面向對象的編程等。新一代的電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統應該全面地采用面向對象技術(shù),支持面向對象的標準。

主動(dòng)的對象數據庫與一般的關(guān)系數據庫相比,主要的優(yōu)勢在于主動(dòng)功能以及對對象技術(shù)的支持。關(guān)系數據庫要實(shí)現數據的判斷(如數據發(fā)生變化,數據越限)以及數據的分析都是由外來(lái)程序完成的。而在主動(dòng)的對象數據庫中,利用數據庫的觸發(fā)子可以實(shí)現系統的監視功能,利用數據庫中對象的函數可以實(shí)現系統的控制功能。由于引入觸發(fā)機制以及對象技術(shù),這就可以在數據庫中實(shí)現自動(dòng)監控,在節省數據讀出和寫(xiě)入時(shí)間的同時(shí),又充分地利用數據庫對數據的管理功能,提高數據可靠性,維護數據的一致性,便于數據的共享等。隨著(zhù)數據庫技術(shù)的發(fā)展,以及對監控系統中觸發(fā)子和對象的函數功能的進(jìn)一步研究, 有望實(shí)現電力系統自動(dòng)監視與控制的更加復雜的功能。

2.2 現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)際上是將安裝在工業(yè)過(guò)程現場(chǎng)的智能自動(dòng)化儀表和裝置與設置在控制室內的儀表和控制設備連接起來(lái)的一種數字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置人傳統的測量控制儀表,使它們各自都具有了數字計算和數字通信能力,采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線(xiàn)等作為總線(xiàn),把多個(gè)測量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò )系統,并按公開(kāi)、規范的通信協(xié)議,在位于現場(chǎng)的多個(gè)微機化測量控制設備之間以及現場(chǎng)儀表與遠程監控計算機之間,實(shí)現數據傳輸與信息交換,形成各種適應實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統。

現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò ),又是一種全分布控制系統。它作為智能設備的聯(lián)系紐帶,把掛接在總線(xiàn)上、作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的智能設備連接為網(wǎng)絡(luò )系統,并進(jìn)一步構成自動(dòng)化系統,實(shí)現基本控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。這是一項智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網(wǎng)絡(luò )為主要能容的綜合技術(shù)。

目前，在我國電力系統中, 分布式控制系統得到了廣泛應用。這種控制方式的實(shí)現需要通過(guò)傳感器、變送器將所有被控設備的狀態(tài)、電量、非電量信號收集到中央控制室的主控計算機上,然后在計算機上按照規定的數學(xué)模型進(jìn)行計算、判斷、進(jìn)而向被控設備發(fā)出指令。其在本質(zhì)上仍然為數字控制器與模擬變送器組成的模擬-數字混合系統,在電廠(chǎng)或變電站內受電磁干擾嚴重,難以達到嚴格的計算精度。另一方面,模擬變送器位于測控現場(chǎng),而控制器位于集中控制室。這從構成控制系統的信號流的角度來(lái)看,在現場(chǎng)把被控參數轉換為測量信號后,被送往位于集中控制室的控制器,再把所得到的控制信號由控制室送往現場(chǎng)的調節閥或控制電機。這樣,即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的回路控制系統,其信號的必經(jīng)路徑也將會(huì )很長(cháng),因而會(huì )引起許多弊端和隱患。

將現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)引入電力系統在根本上優(yōu)化控制系統的各種性能，將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制功能分散,為每個(gè)被控設備就地配備專(zhuān)用的底層前置控制計算機,這些專(zhuān)用的前置機根據控制要求負責管理被控設備的有關(guān)信息。這些信息經(jīng)前置機處理后通過(guò)通訊接口由現場(chǎng)總線(xiàn)與上位計算機相聯(lián)。此時(shí)上位機的任務(wù)已不再是全面監控所有設備,而是擔負人機對話(huà)或向上級調度遠傳信息的任務(wù)。在上位機可以根據前置機上傳的信息構造各種畫(huà)面、圖象、圖表、曲線(xiàn)來(lái)直觀(guān)地反映現場(chǎng)設備的運行情況。不僅前置機可以配合PLC 根據所取的實(shí)時(shí)數據對被控設備實(shí)行必要的調節和控制,而且上位機也可以直接通過(guò)前置機對被控設備進(jìn)行實(shí)時(shí)性不強的調節和控制,把控制功能下放到現場(chǎng),僅由現場(chǎng)儀表就可以實(shí)現控制功能。這樣無(wú)疑增強整個(gè)電力系統自動(dòng)控制系統的可靠性和系統組織的靈活性。并且基于這種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的系統,還可與其它計算機、節點(diǎn)通訊,構成高性能的控制系統。

2.3 光互連并行處理器陣列在電力系統自動(dòng)控制和繼電保護中的應用研究。

光互連技術(shù)的特點(diǎn):

2.3.1 光互連不受電容性負載的影響,其輸入輸出可根據需要具有很大靈活性。

2.3.2 光互連的扇出數主要受探測器功率限制。光互連既可解決無(wú)終端的電互連線(xiàn)受到臨界線(xiàn)長(cháng)度的限制的問(wèn)題,又可解決有終端線(xiàn)受到沿該線(xiàn)輸出端密度限制的問(wèn)題,它可以在計算系統內部實(shí)現高性能互連。它以光速傳遞信息,可將時(shí)鐘扭曲問(wèn)題減小到最小程度。

2.3.3 光互連不受平面和準平面的限制, 光在光波導中可以大于10°的交叉角相互交叉,自由空間光束可相互穿越而不相互作用,可提高系統集成度。

研究結果表明,互連網(wǎng)絡(luò )采用光子傳輸與電子交換相結合的方法,拓撲結構具有靈活的編程重構特性。光互連網(wǎng)絡(luò )的帶寬不受傳輸長(cháng)度

的影響,具有很強的抗電磁干擾能力,體現了光互連技術(shù)在并行處理器陣列系統中具有很大的應用潛力,為并行處理器陣列中的高速數據通訊和結構設計提供了方便。從而表明了光互連并行處理器陣列在電力系統自動(dòng)控制和繼電保護中具有遠大的應用前景,將使電力系統自動(dòng)控制和繼電保護的水平提高到一個(gè)新的高度, 保證電力系統安全、經(jīng)濟、可靠的運行。

3 總結

當前，電力系統的綜合自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入以計算機技術(shù)和監控技術(shù)開(kāi)發(fā)為主要標志內的階段,但對于我國這樣一個(gè)電力需求大、電網(wǎng)建設復雜而電力系統綜合自動(dòng)化改革開(kāi)始較晚的國家來(lái)說(shuō),在追趕先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),還必須要注重對傳統技術(shù)和設備的改進(jìn),只有這樣才能保證電力系統綜合自動(dòng)化的早日全面實(shí)現。