针对电力系统自动化技术一些问题的分析

梁素萍

摘要：本文主要给予介绍了变电站电力系统构建中，自动化技术的应用和现场实际要求的有机结合，将有利于促进国内电力技术更加完善。

关键词：电力系统；变电站；自动化；监控系统；技术

前言

根据变电站自动化监测系统特点，电力系统自动化系统一般是指电工二次系统，即电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量。

1 变电站电力系统自动运行中存在的技术问题

1.1 后台监控机运行中存在的技术问题

目前，关于在小型变电站是否设置后台监控机有两种观点：一种是设置后台监控机，一种是不设置后台监控机。前一种观点是认为当前变电站仍然是有人值班或少人值班，设置后台监控机便于现场监控和管理，便于监控保护系统的安装和调试，便于保护定值的试验、调整和事故记录的查询等；后一种观点是认为变电站将最终变成无人值班形式，故无需设置后台监控机。实际上，由于一次设备状况以及旧的变电站改造等问题，有不少地方尚未建立调度自动化系统和不能立即实现无人值班等原因，目前新建和改造的变电站很多仍然设置值班人员，即使以后能够实现真正的无人值班，也还需较长一段时间，因此，从实际需要出发，变电站应设置后台监控机，所以在订购变电站自动化系统时，应同时订购后台监控机及相应监控软件，防止不能满足实际需要而重新订购，增加投资。

1.2 保护监控系统运行中存在的技术问题

目前，在一些变电站的保护监控系统不具有故障滤波装置。作为变电站自动化系统，故障滤波装置应是必备一种装置，当配出线发生故障跳闸时，故障滤波装置能够记录故障跳闸前后10 或更多周波内电流的变化以及故障电流值，便于分析故障原因。

1.3 远动数据和信息发送中存在的技术问题

一些变电站自动化系统的远动数据和信息是通过后台监控系统发送到调度主站，当后台监控系统不能正常工作时，则远动数据和信息的发送不能发送，这种方式不利于远动数据和信息的发送，应在保护和监控系统的通讯单元直接向调度主站发送远动数据和信息，不受后台监控系统控制。由于远动数据和信息的发送受后台监控系统的控制，已经有几个变电站由于后台监控机不能正常工作而停止向调度主站发送远动数据和信息。这种情况只能由生产厂家来给以处理。

2 变电站自动化系统的选择

2.1 系统的组网结构

选择合理的系统组网结构型式，是成功设计的前提。由于国内尚未制定出完善的变电站自动化系统的标准和相关的规程，再加上研制、开发厂家的起点不同和基本指导思想的差异，可以说目前市场上这一领域是“百花齐放”。尽管有些产品的系统构成和功能已达到比较理想的程度，但作为工程实用产品，还必须针对当地运行管理部门的实际情况，进行一些适当的调整。目前仍以RS-485 网络构造的分层分布式监控保护系统、“一对一”模式为主流，虽然有的观点认为控制保护单元装置分散布置于被控对象上，当监控系统死机或发生故障时，可能会因为走错间隔而造成不必要的误操作或延误操作时间，但这一问题可以通过完善综合操作系统得以解决。分层分布式系统结构模式的优点是：①可靠性高，各个单元模块集测量、保护、控制、远传等功能于一体，既相互独立，又相互联系；②减少了设备的投资，各个单元模块与上位机之间仅需屏蔽双绞线连接即可；③抗干扰能力强。

2.2 后台操作系统（监控系统）的选定

后台操作系统是变电站自动化系统成功的关键。随着自动控制技术、通信技术、多媒体技术的不断发展，用户对后台操作系统的要求也越来越高、越来越多样化。选择时主要考虑以下几个方面：

（1）先进性与继承性。在计算机技术日新月异的今天，选择后台操作系统要有发展的眼光，如DOS 操作系统很快被Windows95取代，而现在真正32 位的Windows98 却成为主流。这并不是说一味地追求升级，而是要把系统的稳定性、可靠性和设备的安全性放在第一位，这一点一定要谨慎。尽量选用一些已有运行经验和发展前景的成熟产品、新技术，如防死锁和交流采样自适应同步等技术。

（2）系统的完整性和开放性。选择后台综合操作系统时，系统功能的完善性是重要的抉择条件之一，如是否采用了先进的防死锁技术、是否留有与五防闭锁装置的接口、是否包含必要的通信软件“、四遥”软件等。随着变电站运行管理水平的不断提高，在不影响监控系统可靠性的前提下，还要求系统的管理功能比较完善，如增加设备资料情况、运行日志管理，继电保护定值及动作情况统计分析管理，电能计量管理等管理模块。另外，后台操作系统的开放性也是考察的重要条件之一，因为任何一个变电站在建成之后并不是一成不变的。例如，一些用户在运行一段时期之后会有增加一台变压器、母线变色、修改运行数据、报表修改等需要，这就要求后台操作系统有很好的开放性。

3 变电站电力系统自动化的技术的应用

3.1 神经网络控制技术的应用

由于神经网络具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力，所以受到人们的普遍关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上，根据一定的学习算法调节权值，使神经网络实现从m 维空间到n 维空间复杂的非线性映射。目前神经网络理论研究主要集中在神经网络模型及结构的研究、神经网络学习算法的研究、神经网络的硬件实现问题等。

3.2 模糊逻辑控制技术的应用

模糊方法使控制十分简单而易于掌握，在家用电器中也显示出优越性建立模型来实现控制是现代比较先进的方法，实践证明它有巨大的优越性。模糊控制理论的应用非常广泛。例如我们日常所用的电热炉、电风扇等电器。这里介绍用模糊逻辑控制器改进常规恒温器的例子。电热炉一般用恒温器来保持几档温度，以供烹饪者选用，模糊控制的方法很简单，输入量为温度及温度变化两个语言变量，每个语言的论域用5 组语言变量互相跨接来描述。

3.3 专家系统控制技术的应用

专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用，但仍存在一定的局限性，如难以模仿电力专家的创造性。

3.4 线性最优控制技术的应用

最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。另外，最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面也获得了成功的应用。

4 结论

电力系统自动化控制技术近年来得到了快速的发展，并在电力行业展示出其独有的魅力，自动化控制技术的改进和自动化元器件性能的提高，对电力系统的稳定性、安全性和经济性起重要的作用。

参考文献：

[1]汪秀丽.中国电力系统自动化综述.水利电力科技，2005.

[2]刘芳.电力系统自动化技术应用浅析.经营管理者，2010.

[3]李妍.浅论电力系统自动化中智能技术的应用.中国科技信息，2010.