【摘 要】自電子計算機問世后，自動化和智能化一直是人們探究的核心，誠然，自動化也極大便利了人們的生活。隨著電力系統(tǒng)裝機容量和供電區(qū)域的不斷擴大，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行方式越來越復(fù)雜而多變，同時對電能質(zhì)量、供電可靠性和運行經(jīng)濟性的要求也越來越高，電力系統(tǒng)自動化不斷創(chuàng)新，不斷揉合新的科技，有著巨大的發(fā)展前景。

　　【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);自動化;前景;應(yīng)用

　　引言

　　電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展推動著該領(lǐng)域其他衍生技術(shù)向更高水平、更廣領(lǐng)域發(fā)展。隨著全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送大格局的形成，以及網(wǎng)絡(luò)安全要求的提出，計算機技術(shù)、仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的逐漸完善，電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展逐漸步入正軌，許多新的科技不斷融入電力系統(tǒng)自動化技術(shù)。

　　一、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)概述

　　電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成。通常將發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、及輸電線路等設(shè)備稱作電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，為了保證電力一次設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運行和電力生產(chǎn)以比較經(jīng)濟的方式運行，就需要對一次設(shè)備進行在線測控、保護、調(diào)度控制等。電力系統(tǒng)中將這些測控裝置，保護裝置，有關(guān)通信設(shè)備，各級電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機系統(tǒng)，(火)電廠、(水、核能、風(fēng)能)電站及變電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的二次設(shè)備，其涵蓋了電力系統(tǒng)自動化的主要技術(shù)內(nèi)容。

　　(一)電網(wǎng)調(diào)度自動化

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的主要組成部分，我國目前電網(wǎng)調(diào)度自動化分為五級，即國家電網(wǎng)調(diào)度、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度、省級電網(wǎng)調(diào)度、地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度和縣級電網(wǎng)調(diào)度。

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備、通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測量控制等裝置)等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動化的主要功能是電力生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負(fù)荷預(yù)測、自動發(fā)電控制(省級電網(wǎng)以上)、自動經(jīng)濟調(diào)度(省級電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場運營的需求等。

　　(二)變電站自動化

　　電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運行的電氣設(shè)備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機屏幕化;運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

　　隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用越來越廣泛，電力系統(tǒng)是一個巨維數(shù)的典型動態(tài)大系統(tǒng)，它具有非線性、時變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制是極為困難的。隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)的控制提出了越來越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)，有著良好的發(fā)展前景。

　　二、陸續(xù)被引入電力系統(tǒng)的前沿技術(shù)推動了電力系統(tǒng)自動化的迅猛發(fā)展

　　(一)配電自動化系統(tǒng)

　　配電系統(tǒng)是連接用戶和供電部門的紐帶，因而其規(guī)則管理對于整個電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、高效運行是至關(guān)重要的。配電網(wǎng)覆蓋區(qū)域較大，配電設(shè)施、地下管線及相應(yīng)設(shè)施等工程數(shù)據(jù)無不與其地理位置有關(guān)，均具有在空間上的分布特性。因此，國內(nèi)電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。

　　該系統(tǒng)具有以下特點：①集成功能服務(wù)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)器通過網(wǎng)橋和實時服務(wù)器相連，接收實時數(shù)據(jù)，并將其送給地理信息系統(tǒng)技術(shù)客戶機;實時服務(wù)器接收電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和更新信息，保證數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中電網(wǎng)模型的準(zhǔn)確性;系統(tǒng)避行控制參數(shù)則作為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的握手信息，保證數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)工作站與一臺地理信息系統(tǒng)技術(shù)工作站以緊藕合方式聯(lián)動運行。②安全隔離、提高效率。通過網(wǎng)橋?qū)⑴潆娋W(wǎng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)網(wǎng)與實時網(wǎng)隔離，在保證實現(xiàn)兩網(wǎng)之間的實時數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息(含拓?fù)浼皡?shù))、地理信息系統(tǒng)技術(shù)運行控制參數(shù)等能夠有效交換傳送送前提下安全隔離。③功能完備。系統(tǒng)不僅完成FM和AM等功能，還實現(xiàn)配電圈調(diào)度、監(jiān)視控制、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥⒍搪冯娏饔嬎恪⒊绷饔嬎恪⒍唐谪?fù)荷預(yù)測、憑功優(yōu)化等多項功能;數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)系統(tǒng)除共有傳統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能外，還配備適用于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)著色、追蹤著色、故障定位、隔離及負(fù)荷轉(zhuǎn)移等功能。④Web服務(wù)。Web服務(wù)器向MIS網(wǎng)工作站提供服務(wù)，用戶可使用瀏整器實現(xiàn)查詢。該系統(tǒng)的實現(xiàn)顯示國內(nèi)電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)向資源整合、功能復(fù)用的方向發(fā)展，基本上與國際電力地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢同步。

　　(二)空間資源管理系統(tǒng)

　　電力企業(yè)從發(fā)電、輸電、配電到用電等任何一個環(huán)節(jié)，都表現(xiàn)出空間性、復(fù)雜性等特點。這些特點不但體現(xiàn)在電力企業(yè)得空間沒備管理上，還體現(xiàn)在最終客戶和電力生產(chǎn)和運營管理上。因此，如何有效管理電力企業(yè)的這些復(fù)雜的空間資源，是電力企業(yè)生產(chǎn)管理和運營管理人員面臨的挑戰(zhàn)。電力企業(yè)在管理上還存在條塊性和集中性的矛盾，因此要準(zhǔn)確、全面、及時地掌握電力企業(yè)各種資源的信息，沒有有效的管理手段和方法，是十分困難甚至是不可能的。隨著現(xiàn)代管理研究的不斷深入和現(xiàn)代管理技術(shù)的不斷進步，空聞資源規(guī)劃(SRP)將在電力企業(yè)得到廣泛、深入的應(yīng)用，并將為電力企業(yè)的管理和決策發(fā)揮極其重要的作用。SRP是一套針對動態(tài)行業(yè)的系統(tǒng)，是傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)的有機結(jié)合和延伸。電力企業(yè)SRP作為一種先進、全局、戰(zhàn)略性的理念和方法，將是未來電力企業(yè)設(shè)計各種應(yīng)用方案的重要指導(dǎo)思想和原則，而作為SRP基礎(chǔ)的A M/FM/GIS，在其實施的全過程中，只有充分尊重這一思想和原則，才能適應(yīng)電力企業(yè)的不斷發(fā)展。

　　(三)電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展不斷推動電力系統(tǒng)自動化進步

　　國產(chǎn)的工業(yè)計算機和引進的PC機技術(shù)為電力系統(tǒng)調(diào)度自動化、電廠監(jiān)控系統(tǒng)、變電站綜合自動化奠定了基礎(chǔ)。開發(fā)的應(yīng)用軟件可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集、匯總、分類、分析、存檔、顯示、打印、報警、完成操作控制等任務(wù)。

　　這一時期自動化存在的主要問題是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、通信協(xié)議等方面缺乏工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的設(shè)備不能互連;計算機與各設(shè)備的通信一般為星形點對點連結(jié)，主要采用低速率的串/并行口通信方式，系統(tǒng)實時性不太好，設(shè)備配置的靈活性也較差。

　　最近幾年以來，各種嵌入式產(chǎn)品的出現(xiàn)，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計算機、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式以太網(wǎng)等產(chǎn)品使電力系統(tǒng)中的裝置類設(shè)備如測量控制設(shè)備、繼電保護裝置、數(shù)據(jù)通信控制器等得以再次更新?lián)Q代，裝置的硬件電路和應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)簡化，產(chǎn)品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴展能力更強。

　　(四)前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點技術(shù)

　　光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大：信號動態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進行一體化設(shè)計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點之一。

　　電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、AID轉(zhuǎn)換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)是為滿足數(shù)值計算需要對相關(guān)的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如何實現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計。

　　未來信息系統(tǒng)將朝著智能化的方向發(fā)展。目前在多媒體中出現(xiàn)一種被稱為賽博空間(Cyberspace)的概念，它以計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，構(gòu)造出一種人們進行社會交往和交流的新型空間，是一個人工世界。科學(xué)家預(yù)言，未來的人們將在賽博空間中的信息海洋中生活，從一個節(jié)點到另一個節(jié)點，從一個信息源到另一個信息源，進行信息交流和信息創(chuàng)造，實現(xiàn)相互之間的通信、貿(mào)易和科教活動。計算機軟件技術(shù)正在進一步發(fā)展到軟件的智能體。軟件智能體(Agent)是軟件設(shè)計迸一步抽象的結(jié)果，是適應(yīng)廣泛的分布式網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境而發(fā)展起來的軟件技術(shù)方向。作為軟件智能體的一種，空間智能化處于分布式網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境中，感知并作用于這一環(huán)境，以各種不同的形式出現(xiàn)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的智能獲取、處理、存儲、搜索、表現(xiàn)以及決策支持。這種空間智能體擁有兩種非常重要的能力：①利用空間知識進行推理;②可生存進化。

　　結(jié)束語

　　由于人們的不懈努力，新方法、新技術(shù)定會層出不窮，隨著智能自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們應(yīng)該借鑒控制領(lǐng)域的新理論，發(fā)展其在電力系統(tǒng)控制與運行中的應(yīng)用，促進電力系統(tǒng)綜合自動化的智能水平，同時在實踐中繼續(xù)發(fā)展智能控制理論。

　　參考文獻

　　【1】唐亮.智能技術(shù)應(yīng)用.硅谷.2008年第2期

　　【2】張風(fēng)祥.電力系統(tǒng)自動化.中國電力工業(yè)與電力系統(tǒng)自動化2007

　　【3】劉廣，王明俊，予爾鑊.配電系統(tǒng)自動化及其發(fā)展(五)，2010

　　【4】姚建國，楊勝春，高宗和等.電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J].電力系統(tǒng)自動化。2007