电力自动化技术的发展现状及方向
2015年1月20日 16:44 作者:张翼翔 国网安徽铜陵县供电有限责任公司张翼翔 国网安徽铜陵县供电有限责任公司 安徽铜陵 244100
【文章摘要】
随着我国经济的快速发展，电力企业获得了崭新的生命力，但同时在电力企业发展中也存在着大量的问题，如电力紧张问题，为了提高电力管理水平，防止由于人为因素造成的影响，所以在电力系统的管理当中应用自动化技术，已成为社会发展趋势。我国的电力企业当前已经有很多引入了自动化系统，本文在笔者观察的基础上，对电力系统自动化技术和其发展状况进行了论述，希望能够使读者对电力系统自动化有一个清晰的了解。
【关键词】
电力；自动化技术；电力自动化；发展现状及方向
1 电力系统自动化技术概述
电力系统的作用就是把自然界的能量利用装置转化为电能，再经过电能运输、变压、配电等步骤将电能输送到千家万户。这一系列装置的运行涉及到很多数据的管理，实现对电能的调节、控制、保护和调度等，才能使用户得到安全、优质的电能。自动化技术就是电力设备在无人干预的情况下依据预先设计好的程序进行自动化操作，自行处理当中出现的一些问题，管理目标是“安全、准确、快速”。电力系统中的自动化就是自动化管理电力系统中的电能生产、运输、分配等步骤。
依据电能的生产和分配过程，电力系统当中的自动化主要内容有电网调度自动化、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、电力系统反事故自动设备、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等，并建成一个具有多个层级的自动化管理系统。如区域性的变电站和电厂共同构成了自动化系统；中间环节主要组成机构是省、市调度中心、枢纽变电站，位于最高层的调度中心进行全面管理。在每个层级中，电厂、变电站和配电网实行多级控制。
2 电力系统自动化技术的应用现状
2.1 电网调度中的应用
现代电网调度控制系统以计算机技术为主要组成部分实现自动化。在电网调度系统中，为了完成对各种信息的收集、计算和分析，大多都要应用信息技术和计算机技术。当前电网自动化调度是利用监控电网的运行状态来完成的，利用自动控制技术，实时监控有关电网，可以保证电网的正常运行，使用电质量和用电需求得到保障；再有，监控电网的安全运行时，可以利用自动化技术实现节能减排，提高电能利用率。
2.2 配电网络中的应用
在配电系统中，计算机具有非常重要的作用，主要应用于电网改造和电网建设的技术层面。随着电网技术的不断发展，大大提高了配电系统的网络化程度，建设完成了配电主站、子站、光纤终端的三层结构，使通信信号的传输速度有效提高， 同时提高了自动化系统的性能。
2.3 变电系统中的应用
变电系统当中的自动化技术就是为了实现对二次设备的监控、测量，应用通信技术、信号处理技术和计算机计算功能，利用二次组合优化各部分功能，促进测量、监视、协调系统的一体化发展。
2.4 变电站与电力调动的应用
在当前电力系统中，电力调度自动化是发展速度较快的一个方面，利用电力调度自动化技术，可以实时收集电力系统中各种运行数据，可以提高电力调度的工作效率与工作质量，同时可以提供参考数据给电力市场，是电力系统自动化的重要技术，可以保障整个电力系统的稳定生产。 变电站自动化系统具有复杂的结构， 中间涉及很多方面，主要有通信技术、信号处理技术、计算机计算功能等，控制层面涉及信号检测、电力远动终端装置、故障录入等方面。而变电站是当前电力系统能源消耗最大的部门，加强变电站自动化技术的全面应用，可以有效控制运行成本，提高电力系统的经济效益，保障供电能源质量。
3 电力系统中主要的自动化技术
3.1 主动的对象数据库技术
电力系统的监视与控制过程中主要采用的是主动的对象数据库技术，并且已经得到广泛的应用，直接影响到电力系统自动化技术的开发与设计。与一般的数据库相比，主动的对象数据库可以支持对象且十分主动，可以在系统内部实现主动的数据分析与判断，控制数据库中的对象函数，极大的提高了数据的统一性与可靠性，而且不容易出现差错。随着计算机技术的发展，电力系统自动化必然也会更加的复杂与智能。
3.2 现场总线控制系统
现场的总线控制系统主要是通过安装自动化的仪器，使施工现场与室内设备连接起来，实现室内外的网络通信。采用微机处理的方式，把现场与室内的设备联系起来，使数据信息的沟通和分享更加的及时和规范。现场总线控制系统是一个全分布、开放的网络系统, 通过智能设备的连接，形成自动化的系统，实现对信息数据的计算、显示、控制以及管理等综合的自动化功能。目前我国大部分的电力系统应用的都是现场总线控制系统，这种系统是将设备的状态、电量以及非电量信号等通过转换器全部传输到计算机上，计算机通过计算等一系列的操作后，再向设备发出指令，这也就有效的增强了电力系统的有效性和可靠性，同时提高了控制系统的性能。
3.3 光互连并行处理器光
互连技术主要应用于系统的自动控制和机电保护中，其主要的特点就是不受电容性荷载的影响，在数据的传输过程中，具有很大的灵活性。其次就是光互连的扇出数据会受探测器的功率限制，光互连不会受到临界线的长度以及终端线输出端密度的限制，能够在自身系统的内部实现信息数据的互联，传递速度极快，并能够将时间扭曲的程度控制在最小范围内。还有就是光互连不会受到平面和准平面的限制，光线可以在空间内自由的穿越，而不会产生相互的作用，大量的研究结果显示，光子和电子的互联网络具有灵活的编程特性，同时具有较强的抗电子干扰能力，使电力系统的自动控制和继电保护的水平得到了很大的提高。
4 电力系统中电力自动化存在的问题
电力自动化的相关技术在电力系统中的应用正在获得逐步的完善和提高，电力系统中的电力自动化综合技术一定会获得更大的发展。针对我国电力系统中的电力自动化技术的应用状况，对未来电力系统中电力自动化的发展方向进行了初步的探析。
4.1 计算机视觉技术的不够完善导041
智能应用
Intelligence Application
电子制作
致在电力系统自动化中的应用受限
计算机视觉就是利用计算机系统包括摄像机、光源、计算机软硬件及相应的算法等从输入的二维图像中提取它们所反映的三维世界的信息。因此，视觉过程可看作成像过程的逆过程。计算机视觉技术在电力系统自动化中应用具有广泛前景。随着我国农电网系统建设的要求不断提高，对于智能监测的要求也会不断提高。
4.2 地理信息系统技术在电力系统自动化中的应用缺乏统一的技术标准
现有电力GIS 应用仍存在一些诸如数据质量不稳定、数据库设计不规范、数据档案不完整、数据格式不一致以及缺乏数据、软件产品测评手段和规范等问题，因此制定我国自己的电力GIS 技术标准很有必要。支持行业标准，提供灵活简便的应用程序接口，支持与其他功能服务的质量，满足系统结构的开放性和系统支撑技术的开放性标准，从底层的网络通信协议到数据库的管理以及数据模型的建立和客户化手段都符合一定的标准规范. 电力GIS 才能获得更大的效益。
5 电力系统自动化技术的发展方向
我国电力系统中的自动化技术已取得了一定的成绩，在未来的应用中主要考虑下面几个方面的发展：GPRS 技术、地理信息系统技术、现场总线技术、视觉信息技术和计算机技术。
5.1 GPRS 技术
我国的低压配电本身的特点是：数量多，安置分散。所以对低压配电设备具有较高的要求，必须做到精确无误，性价比高。利用GPRS 技术可以完成监控、收集、分析各种数据的功能，实现对数据的实时、准确、快速的传输，可以达到电力系统对低压配电设备性价比要求，以及数据传输标准。
在移动公司GPRS 提供的各种业务中，电力远程抄表系统有效应用当前的网络资源，大大减少了工程建设时间，节约了工程建设成本，同时安装和维护此设备也较为方便。利用电力远程抄表系统可以将采集到的电表数据及时输送到监控中心，从而完成有效调控电力设备的目的。还有，在一些位置较为偏远的变电站中应用GPRS 技术，可以对有关数据实现自动阅读，实现远程控制电站，自动维修设备， 节约了运行成本。
5.2 地理信息系统技术
地理信息系统技术是根据地理信息， 向电力系统提供数字化和信息化的维护与管理的平台。这种技术在电力系统中的应用主要是配电系统和空间资源规划系统方面。
5.3 现场总线技术
现场总线技术是自动化范围内的计算机局域网，主要特点就是数字化，可以连接自动化仪表与控制室内的仪表，与传统控制系统相比，无论是安全性还是经济性方面都要优越。利用现场总线控制系统，可以分散生产过程的控制功能，同时将底层前置控制计算机安装在各个被控装置中。利用现场总线技术，不但可以应用前置控制计算机实现对设备的监控和调节，而且利用上位机也可以通过前置控制计算机来监控和调节被控设备，使得电力系统更加安全与灵活。
5.4 视觉信息技术
处用视觉信息技术，可以得到很多图像，并开展分析，使遥视系统的功能有效增强，提高了电力系统的自动化水平。这种技术在电力系统应用中的发展趋势是：（1）在线监测，如可以监测断路器的开关情况和一些异常现象。（2）无人操作。利用信息技术可以监测移动物体，假如发现异常情况，就会自动识别，并及时提醒。但因为这种技术还没有发展成熟，再加上图像识别困难，无人操作只能在一部分区域进行。
5.5 计算机技术
电力系统中，计算机技术的实现过程主要有：（1）系统应用服务器。系统位于服务器和电力系统的中间，也就是人们常说的中间件。利用中间件，可以完成客户机和服务器之间的数据传输，使两者之间的通信工作能够有效完成，另外，对于通信当中产生的数据，它也可以进行保存，方便以后的查阅工作。（2）系统的应用逻辑。在电力系统的服务器当中常常存在系统的应用逻辑，可以实现用户共享。在系统正常运行中，假如事务逻辑程序被改变，那么只需工作人员对服务器上的应用逻辑进行更新，就可以轻松完成所有客户的新事务。
电力系统中，计算机技术的发展前景，主要有：（1）解决电力设备的电磁兼容问题。在电力系统中，微机类产品得到了大量应用，但这种产品的缺点是如果受到电磁干扰，则很容易发生事故，不利于电力系统的稳定安全运行，所以，在电力设备中大量应用计算机技术，则需解决电磁兼容问题。（2）计算机智能控制技术的应用。最近几年，在电力系统当中，大量应用了模糊技术和神经网络等计算机智能控制技术，有利于电力自动化技术的提高，尤其是对DCS 控制系统专栏产生了很大影响。
6 电力系统自动化总的发展趋势
目前，电力系统自动控制技术的发展主要体现在四个方面：控制策略、设计分析、理论根据以及控制手段。而这四个方面都逐步走向现代化、智能化、适应化等。
电力系统走向自动化的表现为：从原有的开环监测发展为闭环控制，如：将整个系统功率加到自动发电控制；高电压等级扩展到低电压（能量管理系统到配电管理系统）；单一功能发展为一体化多功能； 继电保护等装置性能更加灵活，速度越来越快；励磁控制和潮流控制等发展也更加智能，更加完善。
从原有的开环监测发展为闭环控制，如：将整个系统功率加到自动发电控制； 高电压等级扩展到低电压（能量管理系统到配电管理系统）；单个元件扩展到某些区域和整个系统，如：监测控制与数据采集以及区域稳定控制技术的发展；单一功能发展为一体化多功能；继电保护等装置性能更加灵活，速度越来越快；励磁控制和潮流控制等发展也更加智能，更加完善；在保证系统安全、经济有效的运行的基础上又增加了自动化管理及服务这一目标，如：电力系统中管理信息系统的应用。
7 结束语
总之，在电力系统中应用自动化系统，不但可以保障电网的安全，而且可能保障电力系统的稳定运行。在实际工作中，必须要做好电力系统自动化的研究工作，认真分析出现的问题，并及时进行解决，使电力系统更好地为广大用户服务。
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