探析电子信息技术在电力系统中的应用
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摘要：笔者结合自身多年的工作实践，从电力系统自动化构成的原理出发，阐述了信息技术在电力自动化系统中的应用情况，并作出了一些粗浅分析，以供同行参考借鉴。
关键词：电子信息技术；自动化；展望
0 引言
随着我国经济的发展和电力系统大规模的改造，电力系统自动化程度越来越高。电力系统自动化主要涵盖三个领域，即调度自动化、变电站自动化和配网自动化。我国电力自动化系统的发展与电网基本建设、计算机软硬件技术、电子通讯技术的发展密切相关。
1 电力系统自动化技术概述
电力系统主要由发电、输电、变电、配电及用电等环节而构成。通常将发电机、变压器、开关及输电线路等相关设备称作电力系统的一次设备。为了确保电力一次设备安全与稳定地运行及电力生产获得理想的经济效益，就需要对一次设备进行在线测控、保护、调度控制等。电力系统中将这些测控装置、保护装置、有关通信设备、各级电网调度控制中心的计算机系统、发电站(厂)、变电站的计算机监控系统等统称为电力系统的二次设备，它涵盖了电力系统自动化的主要技术内容。根据电力系统运行中与电子信息技术手段结合的特点，可将电力系统自动化分为几个模块。
2 电力系统自动化应用电子信息设备的构成
2.1 硬件构成
目前我国电力系统主要是采用微型机为核心的远动装置(即微机远动系统)，以实现电网在运行中数据采集和调度控制功能，即遥测、遥信、遥控和遥调四大功能。
(1) 微机远动系统结构分析
微机远动系统主要由三个部分构成，即厂站端的远方终端装置RTU(Remote TerminalUnit)、调度中心的远动通信接口装置MTU(Master TerminalUnit)和远动通道。
远方终端RTU是装在变电站内的远方数终端装置，RTU的主要功能有：数据采集，如模拟量(YC)、开关量(YX)、数字量(YC)、脉冲量(YC)等；数据通信；执行命令，如完成遥控(YK)、遥调(YT)等操作。按规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能。
调度端远动通信接口装置MTU，其主要功能是对接受的数据进行必要的处理后，传入主机系统的实时数据库，供系统模拟盘、CRT显示及其他应用程序调用。MTU可根据调度控制要求，执行不同的操作命令，传送至厂站端的RTU。显然，处于主机和RTU之间的MTU装置执行着双重任务：一是要完成双向通信的作用；二是为了减轻主机的工作负载，不同程度地完成数据整理、加工的预处理任务。如果自动化系统功能需要扩展，特别是当主机需要承担状态估计及安全分析等繁重的计算任务时，更多的数据预处理工作需由MTU来实现。这种情况一般是通过增设前置预处理机(即前置机)，构成前置机系统。
远动通道有多种方式， 目前我国电力系统常用的通信信道有载波、微波、扩频、特高频、直通电缆、卫星、光纤等几种方式。根据传送信号类型的不同可将通道可分为模拟通道和数字通道。
(2)实时监控计算机系统的基本配置
随着科技的进步和电力事业的发展，我国电力系统调度中心的实时监控计算机系统基本配置要求也越来越高，在其构成上主要有：大容量、高速度的主机系统和前置机、远动通信接口部分及人机联系系统。
2.2 软件的构成
能量管理系统EMS(Energy Management System)除包括SCADA系统外，还包括AGC／EDC、状态估计SE、安全分析SA、最佳潮流OPF和自动电路恢复ACR等高层软件。根据各软件的主要功能和用途，可将EMS划分为五种类型：发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。
监视控制与数据采集SCADA(Supervisory Control andData Acquisition)系统主要功能是：数据采集；实时数据显示；异常或事故报警；事件顺序记录；遥控和遥调；运行报表记录；事故追忆。其中“事件顺序记录”是发生事故时对各断路器、继电保护等动作状况及时间，按时间顺序进行记录。“事故追忆”可保留事故发生前后一定时间内的部分实时数据，如枢纽点电压、主干线潮流和频率等，这些数据为分析事故提供了重要信息。
3 电子信息技术在电力系统中的具体应用
3.1 变电站自动化
变电站自动化是为了取代人工监控和电话人工操作，加强对变电站的监控功能，以实现变电站的安全高效地运行。信息技术在变电站自动化中的应用，源于在变电站中普遍使用基于计算机技术的智能设备(IED)，它不但能分析出很多现场难以直接测量的数据，实现数据数字化，而且能通过计算机数据通信接口，利用计算机的存储功能完成统计记录。
变电站自动化系统的特点是运用计算机技术、自动控制技术和通讯技术等实现对变电站二次设备(如继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重组和优化，通过变电站系统内部各设备的信息交换数据共享，实现监视、测量、控制和协调变电站全部设备的运行监视和控制的任务。变电站综合自动化取代了变电站常规二次设备，能够简化变电站二次接线，它作为电网调度自动化不可或缺的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。
3.2 电网调度自动化
电力调度自动化系统是指直接为电网运行服务的数据采集与监控系统，包括在此系统运行的应用软件。是在线为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。电力调度自动化系统是保证电网安全和经济可靠运行的重要支柱手段之一。随着电网不断的发展，电网的运行和管理需求在不断地变化，要保证电力生产的安全有序进行，作为重要支柱的调度自动化系统要适应电网需求的发展。
现阶段我国电网调度自动化可分为国家电网调度、大区电网调度、省级电网调度、地区电网调度和县级电网调度五级。国家和大区电网调度控制中心的电子设备配置相对省级电网调度控制中心而言，规模更大，服务器和网络设备容量大，应用软件也存在着较大的差异。县级电网调度控制中心电子设备规模较小,，且工作站和服务器一般选用工业或普通商用的PC机。
3.3 发电厂自动化
分散控制系统(DCS)在目前发电厂综合自动化系统中运用最为普遍，其保护和测控装置就地安装在开关柜中，通过现场总线连接起来，经通信管理机连接至后台机。该系统一般采用多台计算机分散处理多个控制回路，而各控制站的现场信号和控制参数可以经由通信传到其它控制站和操作员站的CRT上。DCS的运用给发电厂带来巨大进步，特别是计算机的硬件技术、软件组态技术和通讯技术所形成的技术优势，使前期电站中相对独立的控制系统，在数字技术的支持下形成了控制功能分散、监控参数集中、各子系统信号联系紧密的整体。
4 展望
4.1 加快研究电子设备的兼容问题
电子信息设备与电力自动化设备硬件、软件兼容问题成为当前的一个研究热点。电力系统中微机型产品的应用越来越广泛，已形成电力系统自动化控制类产品的主流方向。但由于电力系统的复杂性，其电磁环境非常恶劣，而以微处理器为核心的微机型产品很容易受到这些电磁干扰而导致误动、拒动、数据丢失或死机等现象，给电力系统安全高效地运行带来了严重的事故隐患。
4.2 加快电子信息技术的更新速度
20世纪90年代高性能工作站、服务器及软件技术、信息处理技术及高速网络技术的发展使电力系统自动化的技术水平取得了突破性进展，产品逐步发展成为一种开放式、分布式、网络化、智能化的新模式。而最近几年各种嵌入式新产品(如嵌入式高性能微处理器、嵌入式计算机、嵌入式操作系统、嵌入式以太网)的出现，使电力系统中的装置类设备(如测量控制设备、继电保护装置及数据通信控制器)再次更新换代。装置的硬件电路和应用程序应用结构简化，产品性能不断提高，装置信息处理速度加快，功能扩展能力加强，使电力系统自动化程度不断向前发展。
参考文献：
[1]何岩，吴发旺，SVG在电力调度自动化中的应用分析[J]，黑龙江电力，2008。[2]鲍喜，焦邵华，秦立军．配电自动化的现状与未来[J]，电气时代，2002。
[3] 朱大新，数字化变电站综合自动化系统的发展[J]，电工技术志，2001。
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