对我国电力系统自动化发展的简论

对我国电力系统自动化发展的简论

摘要：电力系统自动化科技含量高，自动控制系统的水平将直接反映电力系统的运行、管理水平，也直接影响着电力系统的运行效率。

关键词：电力系统自动化阶段应用发展趋势

引言电力系统是指发电、变电、输电、配电、用电等设备和相对应的辅助系统，按照规定的

经济和技术要求构成的，把一次能源转换成电能并输送和分配到各个用户的同一系统。电力

系统自动化不断地革新将极大的提高一次能源的利用率，改造传统的电能生产和运行管理方

式对经济的健康发展产生深远的影响。

一、电力系统自动化的概念

电力系统自动化是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置、通过信号系统和数据

传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，

以保证电力系统安全经济地运行和具有合格的电量质量。

二、电力自动化的必要性

1）电网规模扩大。电网系统庞大，其中被控对象及其复杂、参数极多、还包括复杂的MIMO。

2）电能质量要求。经济的不断发展，使电网负荷不可预测，干扰严重、加上本身负荷存在

敏感性，电力市场的需求量增大等

3）管理方式转变。现代管理模式替代传统管理模式是大势所趋，管理的目的是减员增效，

实现无人值守的状态，最终向电子化管理模式靠拢。

三、电力系统自动化的发展阶段

1）手工阶段

电力工业萌芽阶段，电厂小，就近供电。在发电机、开关设备旁就近监视设备和手工调节操作。阶段特点为：单独运行、就近供电、手工操作。

2）简单自动装置阶段

用电设备增多、发电设备规模扩大，对电能质量和安全可靠性提出了要求，开始出现单一功

能的自动装置。包括：继电保护、断路器自动操作、发电机自动调压和调速等。阶段特点为：电能质量要求、单一的电力自动装置。

3）传统调度中心阶段

这一阶段出了互联电网，保证供电可靠性和经济性的必然选择。电网设立调度中心，统一调

度电厂和处理电网的异常和事故。电话是通信联络的主要方式。阶段特点：电网互联、同意

调度、电话通信。

4）现代调度的初级阶段

这一阶段出现远动装置，实现“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调），满足实时调度的要求。

阶段特点：远动四遥，实时调度。

5）综合自动化阶段

电力工业成为必不可少的支柱产业，电网规模快速扩大，单一功能的自动化装置很难满足电

能质量、可靠和安全的需要，出现自动化程度更高的自动化系统。多套独立的自动化装置用

通信信道或网络互连，实现信息共享，相互协调自动完成指定的功能。阶段特点：装置互连，信息共享。

四、电力系统自动化的应用

电力系统自动化由许多子系统组成，在我国主要包括为：①电力系统调度自动化；②电厂

自动化；③变电站自动化。

电力系统调度自动化分为发电和输电调度自动化、配电网调度自动化。电网调度自动化是对

电网工作过程中产生的信息收集、分析和整理，并对电力系统的工作状态作出正确的判断，

对电力系统进行精确的调校，完成对电力系统的维护，保证电力系统高效安全的运行。电力

系统中电网调控的规模和设备区别很大，从高到低分别是：国家电网、大区、省级、地区以

及县级调度，不同的等级调度需要的自动化投入不同，一般情况下，县级电网的调度通过商

用电脑就能实现自动控制。配电网自动化通过配网一体化，信息配网自动化、配网模型、低

压网络数字电子载波等高级应用软件，实现数字信号处理技术，对信息进行实时整理分析和

传输，真正解决了电网的衰耗和干扰的问题。

电厂自动化主要包括有动力机械自控系统、自动发电量控制系统（AGC）、自动电压控制系

统（AVC）等。子系统在电厂的投入保证机组安全、可靠运行的提前下，大大地提高了电网

运行的安全和可靠性，同时使系统处于经济的运行状态。

变电站自动化应用主要的方面有微机监控、微机保护、远动控制等。具体方式就是通过应用

计算机网络的数字化以及信息集成功能，对变电站内的所有一次和二次设备进行全方位全天

候的自动检测和信息采集，实现对整个变电站内的设备和线路的监测和控制自动化。其保证

了变电站在无人监控的条件下，高效安全的运行，提高了电力系统的可靠性、实时性及一体化。

五、电力系统自动化发展趋势

1）控制理论的应用

电力系统自动化理论的发展经历了三个阶段； 60年代前，经典控制理论阶段； 70年代，一

计算机为基础的现代控制论阶段； 90年代后，注入经济理论，电力市场理论阶段和智能控

制理论：神经网络、模糊逻辑、遗传算法、蚁群算法、专家系统。

数字化电力系统的概念和构架

2）电力网路的可控性

在刚开始发展阶段电力网络是不可控的，近年来，随着电力电子技术的发展，FACTS（柔性

交流输电技术）设备的引入，使电力网络变得可控了。

数字化电力系统，简称DPS，是指对某一实际运行的电力系统的物理结构、各组成部分及整

体的物理性能、运行方式和运行策略、管理模式、人员信息、实时运行状态变量、各自控装

置的动作特性、各主要设备的健康状态、经济结构、市场信息等数字地、形象化地和实时地

描述与再现。它的缺点就是增加了系统的灵活性，同时也增加了复杂性。

柔性交流输电技术简称FACTS，又称为灵活交流输电技术，由美国电力专家N.G.Hingorani与1986年提出，并定义为“除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术”。

主要内容是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统

的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理

分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性。