电力系统自动化的现实意义

电力系统自动化的现实意义

摘要：

电力系统是一个地域分布辽阔，有发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化是指对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，现代电力系统的迅速发展使电网的结构和运行方式口趋复杂，电力市场化使系统行为的不可预知性增大，电力系统运行必须做到经济性和安全性兼顾。新的形势要求调度中心能够快速、准确而全面地掌握电力系统实时运行状态，客观分析系统的运行趋势，并进而对运行中发生的各种问题提出对策，及时制定出下一步的控制策略。关键字：电力系统自动化，现实意义，电网调度

电力系统自动化是指对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。

一．电力系统自动化概况

1.1电力系统的定义

电力系统（一次系统）：电能生产、输送、分配和消费所需要的发电机、变压器、电力线路、断路器、母线和用电设备等互相连接而成的系统。也称为电工一次系统，其中所包括的电力设备称为“一次设备”。特点：能量系统、主系统、高电压、大电流。

电力二次系统（二次系统）：由对电工一次系统进行监视、控制、保护和调度所需要的自动监控设备、继电保护装置、远动和通信设备等组成的辅助系统。

其中包括的设备装置称为“二次设备”。特点：信息系统、辅助系统、低电压、小电流。

电力系统（综合）自动化：严格意义上说就是指电工二次系统。因历史原因被分成三部分：继保、远动、自动化，目前普遍意义上讲自动化是不包括继保、远动部分（含通信）。

定义：电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。

1.2电力系统自动化的发展阶段

电力系统自动化的发展史就是电力工业逐步发展壮大的历史。了解自动化发展的历史可更深刻理解自动化是历史的必然选择。

1、手工阶段

电力工业的初期萌芽阶段，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。

特点：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。

特点：电能质量要求、单一的电力自动装置。

3、传统调度中心阶段

出现互连电网，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。特点：电网互连、统一调度、电话通信。

4、现代调度的初级阶段出现远动装置，实现“四遥”，满足实时调度的要求。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。其特点是把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。

特点：装置互连，信息共享。

二．电力系统自动化的重要性

电力系统自动化是现代电力系统安全可靠和经济运行的重要保证，可以说，现代电力系统如果没有电力系统自动化是无法运行的。

1、保证优质电能

电能质量问题理解：导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差、造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题。

电能质量分类：稳态电能质量和暂态电能质量。所谓稳态电能质量即指电力系统在稳态运行方式下所具有的电能质量参数，主要包括 5 个电能质量指标：电压偏差、频率偏差、波形畸变（谐波）、三相不平衡度、电压波动闪变。而暂态电能质量即指电力系统在暂态过程中所表现出来的电能质量参数，其主要指标有电压的上凸下凹、瞬时电压中断等。一般情况的电能质量指稳态电能质量。①电压偏差：属基波无功范畴。影响因素包括：系统电源阻抗存在、负荷波动、电能传输的导线线径、供电距离、潮流分布、调压手段、无功补偿容量等。无功功率平衡才能保证电压在运行范围内，无功随负荷变化，手动无法跟踪。②频率偏差：属基波有功问题，主要与系统有功储备有关。有功平衡才能保证频率在运行范围内，有功随负荷变化，手动无法跟踪。

③谐波（波形）：属非线性负荷用电特性问题，与系统供电质量水平关系不大。波形畸变有二：故障导致稳定破坏、谐波污染，二者均需通过自动装置解决。

④三相不平衡度：属于基波负荷配置问题。其不仅与客户负荷的特性有关，

也与系统的规划、负荷分配有关。不平衡度即负序分量有效值U2 与正序

分量有效值U1 之比；

⑤三相不平衡危害：旋转电机的附加发热和振动；引起以负序分量为启动元

件的多种保护误动；引起发电机容量利用率下降和变压器使用寿命的缩短；

引起网损的加大和正常的通讯质量降低等。

2、保证安全可靠运行

包括：输变电设备的正常操作、故障的快速切除和恢复，均通过自动装置才能保证安全、可靠。

3、保证经济运行

最少的一次能源产生更多的电力。电力系统的经济优化调度运行，降低网损等，没有自动化系统的参与是很难实现。

三．电力系统自动化的主要领域

按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、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装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面，并形成一个分层分级的自动化系统(见图）。区域调度中心、区域变电站和区域性电厂组成最低层次；中间层次由省（市）调度中心、枢纽变电站和直属电厂组成，由总调度中心构成最高层次。而在每个层次中，电厂、变电站、配电网络等又构成多级控制。

电网调度自动化

现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统，包括实时信息收集和显示系统，以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。信息收集和显示系统具有数据采集、屏幕显示、安全检测、运行工况计算分析和实时控制的功能。在发电厂和变电站的收集信息部分称为远动端，位于调度中心的部分称为调度端。软件系统由静态状态估计、自动发电控制、最优潮流、自动电压与无功控制、负荷预测、最优机组开停计划、安全监视与安全分析、紧急控制和电路恢复等程序组成。

火力发电厂自动化

火力发电厂的自动化项目包括：①厂内机、炉、电运行设备的安全检测，包括数据采集、状态监视、屏幕显示、越限报警、故障检出等。②计算机实时控制，实现由点火至并网的全部自动起动过程。③有功负荷的经济分配和自动增减。④母线电压控制和无功功率的自动增减。⑤稳定监视