電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用總論

電力系統(tǒng)綜合自動化的工作流程是在相對中心地帶的調(diào)控中心裝置現(xiàn)代化的計算機,以此向四周輻射網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。圍繞這一中心的發(fā)電廠、變電站之間則設(shè)置信息服務(wù)和反饋的遠方監(jiān)視控制裝置,進行監(jiān)控,從而形成了一個立體化的網(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(tǒng)自動控制的基本要求

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

1.2 根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟和安全要求,為運行人員提供調(diào)節(jié)和控制的決策,或者直接對各元件進行調(diào)節(jié)和控制。

1.3 實現(xiàn)全系統(tǒng)各層次、各局部系統(tǒng)和各元件間的綜合協(xié)調(diào),尋求電力系統(tǒng)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(tǒng)自動控制不僅能節(jié)省人力,減輕勞動強度,而且還能減少電力系統(tǒng)事故,延長設(shè)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(tǒng)自動化技術(shù)探討

2.1 主動的對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)及其在電力系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制中的運用

面向?qū)ο蠹夹g(shù)在軟件的重用性、繼承性、封裝性、開放性及軟件工程等方面帶來革命性的影響,已經(jīng)深刻影響軟件系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計的各方面,如面向?qū)ο蟮姆治?、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計、面向?qū)ο蟮木幊痰?。新一代的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)該全面地采用面向?qū)ο蠹夹g(shù),支持面向?qū)ο蟮臉藴省?/p>

主動的對象數(shù)據(jù)庫與一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫相比,主要的優(yōu)勢在于主動功能以及對對象技術(shù)的支持。關(guān)系數(shù)據(jù)庫要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的判斷(如數(shù)據(jù)發(fā)生變化,數(shù)據(jù)越限)以及數(shù)據(jù)的分析都是由外來程序完成的。而在主動的對象數(shù)據(jù)庫中,利用數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)子可以實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)視功能,利用數(shù)據(jù)庫中對象的函數(shù)可以實現(xiàn)系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)自動監(jiān)控,在節(jié)省數(shù)據(jù)讀出和寫入時間的同時,又充分地利用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的管理功能,提高數(shù)據(jù)可靠性,維護數(shù)據(jù)的一致性,便于數(shù)據(jù)的共享等。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展,以及對監(jiān)控系統(tǒng)中觸發(fā)子和對象的函數(shù)功能的進一步研究, 有望實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制的更加復(fù)雜的功能。

2.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線技術(shù)實際上是將安裝在工業(yè)過程現(xiàn)場的智能自動化儀表和裝置與設(shè)置在控制室內(nèi)的儀表和控制設(shè)備連接起來的一種數(shù)字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置人傳統(tǒng)的測量控制儀表,使它們各自都具有了數(shù)字計算和數(shù)字通信能力,采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線,把多個測量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議,在位于現(xiàn)場的多個微機化測量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換,形成各種適應(yīng)實際需要的自動控制系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò),又是一種全分布控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶,把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并進一步構(gòu)成自動化系統(tǒng),實現(xiàn)基本控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動化功能。這是一項智能傳感器、控制、計算機、數(shù)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(tǒng)中, 分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。這種控制方式的實現(xiàn)需要通過傳感器、變送器將所有被控設(shè)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(guī)定的數(shù)學模型進行計算、判斷、進而向被控設(shè)備發(fā)出指令。其在本質(zhì)上仍然為數(shù)字控制器與模擬變送器組成的模擬-數(shù)字混合系統(tǒng),在電廠或變電站內(nèi)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(xiàn)場,而控制器位于集中控制室。這從構(gòu)成控制系統(tǒng)的信號流的角度來看,在現(xiàn)場把被控參數(shù)轉(zhuǎn)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(xiàn)場的調(diào)節(jié)閥或控制電機。這樣,即使是一個簡單的回路控制系統(tǒng),其信號的必經(jīng)路徑也將會很長,因而會引起許多弊端和隱患。

將現(xiàn)場總線技術(shù)引入電力系統(tǒng)在根本上優(yōu)化控制系統(tǒng)的各種性能，將整個生產(chǎn)過程的控制功能分散,為每個被控設(shè)備就地配備專用的底層前置控制計算機,這些專用的前置機根據(jù)控制要求負責管理被控設(shè)備的有關(guān)信息。這些信息經(jīng)前置機處理后通過通訊接口由現(xiàn)場總線與上位計算機相聯(lián)。此時上位機的任務(wù)已不再是全面監(jiān)控所有設(shè)備,而是擔負人機對話或向上級調(diào)度遠傳信息的任務(wù)。在上位機可以根據(jù)前置機上傳的信息構(gòu)造各種畫面、圖象、圖表、曲線來直觀地反映現(xiàn)場設(shè)備的運行情況。不僅前置機可以配合PLC 根據(jù)所取的實時數(shù)據(jù)對被控設(shè)備實行必要的調(diào)節(jié)和控制,而且上位機也可以直接通過前置機對被控設(shè)備進行實時性不強的調(diào)節(jié)和控制,把控制功能下放到現(xiàn)場,僅由現(xiàn)場儀表就可以實現(xiàn)控制功能。這樣無疑增強整個電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)組織的靈活性。并且基于這種現(xiàn)場總線技術(shù)的系統(tǒng),還可與其它計算機、節(jié)點通訊,構(gòu)成高性能的控制系統(tǒng)。

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

光互連技術(shù)的特點:

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

2.3.2 光互連的扇出數(shù)主要受探測器功率限制。光互連既可解決無終端的電互連線受到臨界線長度的限制的問題,又可解決有終端線受到沿該線輸出端密度限制的問題,它可以在計算系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)高性能互連。它以光速傳遞信息,可將時鐘扭曲問題減小到最小程度。

2.3.3 光互連不受平面和準平面的限制, 光在光波導(dǎo)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(tǒng)集成度。

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

的影響,具有很強的抗電磁干擾能力,體現(xiàn)了光互連技術(shù)在并行處理器陣列系統(tǒng)中具有很大的應(yīng)用潛力,為并行處理器陣列中的高速數(shù)據(jù)通訊和結(jié)構(gòu)設(shè)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(tǒng)自動控制和繼電保護中具有遠大的應(yīng)用前景,將使電力系統(tǒng)自動控制和繼電保護的水平提高到一個新的高度, 保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、可靠的運行。

3 總結(jié)

當前，電力系統(tǒng)的綜合自動化已經(jīng)進入以計算機技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)開發(fā)為主要標志內(nèi)的階段,但對于我國這樣一個電力需求大、電網(wǎng)建設(shè)復(fù)雜而電力系統(tǒng)綜合自動化改革開始較晚的國家來說,在追趕先進技術(shù)的同時,還必須要注重對傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備的改進,只有這樣才能保證電力系統(tǒng)綜合自動化的早日全面實現(xiàn)。