浅析电力系统自动化发展趋势与新技术的应用

浅析电力系统自动化发展趋势与新技术的应用

侯增敏

侯增敏（国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司）

摘要：电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，本文结合多年的实践经验，从电力系统的自动化发展现状探讨了各类现代化新技术应用及发展趋势，对提升电力系统的自动化控制水平与综合服务效益有一定的实践意义。

关键词：电力系统；自动化；新技术；应用电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化建设的主要目标就是要实现电力在生产环节、供应环节的及时、稳定、安全、迅速、可持续，同时也是实现提高生产效率、降低运营成本，实现自动化、一体化、节约化、安全化管理的重要核心。主要分类有电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、供电系统自动化等。

纵观社会多种行业的工作流程，我们不难发现，自动化系统的建立无不包含着现代化生产技术、计算机科学技术、网络通信技术、信息处理技术的综合应用，对于电力系统而言，自动化的生产包含着发电厂、变电站、送电分配系统、计算机监控系统、网络覆盖系统等众多环节的综合控制与协调。电力系统自动化是电力行业发展的高级阶段，是电力行业不断加强新技术引进与应用的突出成就。

1电力系统自动化的发展趋势现代电力系统的自动控制技术正逐步朝着以下方向发展：在控制策略上逐渐朝着最优化和智能化发展；在控制手段上逐渐增加了微型机、远程通信以及电力电子器件的使用；在理论工具的使用上更多借助现代控制理论；在设计分析上越来越多地要求面向多机系统模型去处理问题；在研究人员的组成上也越来越多地需要多工种的联合。

电力系统自动化的整体发展趋势则是：由高电压等级向低电压等级扩展；由单元件向部分区域和全系统发展；由开环数据传送向主动闭环控制；从功能单一向多功能方向发展；目标的追求朝着最优化、智能化、协调化的方向发展；装置的性能由传统型向数字化、灵活化、速度化等方向发展，具有了更加优越的性能；由以加强运行的经济、安全、效率作为目标向服务和管理的自动化方向发展。在最近的20年中，随着计算机科学、控制技术和通信技术等科学技术的不断发展，现代电力系统已经成为一个统一体。它的概念内涵不断地深入，并且其外延也不断地扩展，所以，电力系统自动化能处理的信息量逐渐增多，直接可以观测的范围也逐渐扩展，所需考虑的因素也不断增多，其能够主动闭环控制的对象也不断地增多。

2电力新技术的运用2.1智能控制技术电力系统自动控制技术在过去的几十年中经历了三大主要发展阶段：第一是基于传递函数的单输入、单输出控制的阶段；第二是线性最优控制、非线性控制和多机系统协调控制的阶段；第三是智能控制的阶段。智能控制技术在电力系统的实践应用过程中遇到的难题是：电力系统是一个动态性的大系统，具有强非线性的、变参数等特性。在未来的工程应用中，智能控制技术具有非常广阔的应用前景，尤其是在新型的电力系统工程应用方面，具体可以应用在基于人工神经网络的励磁、快关综合控制系统结构、电掣动、多机系统的新兴静止无功发生器的控制等。

2.2柔性交流输电（FACTS）和配电（DFACTS）技术（1）FACTS概念的提出在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候，一种改变传统输电能力的新技术—柔性交流输电系统（FACTS）技术悄然兴起。所谓“柔性交流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS，就是在输电系统的重要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行调整控制，使输电更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。

（2）ASVC的研究现状作为FACTS的核心装置，ASVG的发展也迫在眉睫。当前FACTS系统的一个共同特点，就是运用逆变器的逆变作用和大功率的电力电子器件开关的瞬间切换作用。ASVG作为一种新型的结构较为简单的静止无功发生器，采用了FACTS中的核心技术。并联电容器和二项逆变器构成了ASVG的基本结构，它的三相输出电压和三相输出电压是同步的。ASVG具有很多优点：当系统运行正常时它可以校正电压，当系统出现电压故障后在恢复阶段它可以用以稳定电压，由此可见它对电网的电压控制力是非常强的；由于ASVG不是机械设备，因此和旋转同步调相机相比，它没有机械设备运行时的机械惯性、机械损伤和机械噪声；它对电压的调节范围比旋转同步调相机更大，反应速度更加敏捷；它不仅能对网络中的暂态做出反应，对网络的稳态变化也能够做出及时的响应，所以它的控制力也比同步调相机优越得多。

（3）DFACTS的研究态势随着高科技产业和信息化的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感，电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说，信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，它是针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

2.3基于GPS的动态安全监控系统当前使用的电力监测系统主要是用来记录电磁暂态过程的故障状态和波形数据，还有就是在系统稳态正常运行的情况下进行监控和数据样本的采集。前者主要记录数据冗余，记录的时间很短，各种期间缺乏信息的交流，从而使系统的整体性的动态分析变得异常困难；后者记录的数据刷新时间较长，因此只能用来记录和分析系统稳态运行时的参数和信息。但是两者有一个共同的缺点：不同部位之间没有统一的时钟信号，缺乏运行和记录数据的统一性，各部件之间只能各自记录数据，很难对系统的整体动态行为作出正确的分析和判断。由于以上原因，人们研制出了一种新的安全监控系统。这种新的系统是动态安全监测系统与SCADA的完美结合，它由中央信号处理机、通信系统、动态相量测量系统和同步定时系统四部分有机组合而成，采用GPS光纤通信技术和同步相量测量技术，从而实现了准确的当量控制。相量测量技术与GPS技术的有机结合开辟了电力系统的实时控制和动态测试的时代。由于电力系统的负荷不是稳定不变，而是有规律性或者随机变化的，自动电压控制系统为其提供了可靠的保障。

3结束语总之：电力系统自动化技术的发展经历了一个相当漫长的过程。

初期发展较为缓慢，但到了中后期，随着计算机技术，控制技术及信息技术的发展与进步，使电力自动化产业发展速度日益加快，各种原来看似不相关联的技术会逐步彼此渗透，国际化、标准化、规范化越来越成为技术发展的共识，最终实现电力高度集成化、高度职能化和高度自动化，实现电力系统全面自动化、一体化的管理已是适应市场经济建设需求、促进社会可持续发展的重要保证。

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