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【摘要】随着控制技术、计算机技术、现代通信技术以及电力电子技术等基础科学的发展和不断进步，电力系统自动化也在不断向前发展。本文通过对电力系统自动化发展历程的介绍，比较系统阐述了未来电力系统自动化的发展趋势。
【关键词】电力系统自动化；发展；趋势；智能电网
1.前言
电力行业与我们生活息息相关，现代社会的发展对电力的依赖达到了前所未有的程度，我国是一个人口大国，也是一个资源消耗大国，尤其是随着改革开放的不断深入，电力系统的发展对我国经济的稳步增长将起着举足轻重的作用。虽然近30年来我国电力行业一直在保持着高速的发展，但仍不能满足需求，并且随着我国经济的高速发展，在今后相当长一段时间内电力需求仍会保持较快增长。电力系统主要由发电、输电、变电、配电及用电等部分组成，通常也可以分成一次设备和二次设备，如发电机、变压器、输电线等设备为一次设备，电力系统中的保护装置、通信设备、监控设备以及控制系统使用的计算机系统等为二次设备，二次设备主要是用来对一次设备进行在线测试、保护和调度的，二次设备基本上包含了电力系统自动化的全部技术[1]。电力系统自动化是科学技术和经济发展的一个必然方向，它主要包括以下三个方面：发电控制的自动化，电力调度的自动化，配电自动化。
2.电力系统自动化简介
电力系统是由发电机、变电站、电力线路、用电设备联系在一起组成的统一整体。总的来看，电力系统自动化不外乎两大部分：监测和控制，主要包括发电过程的自动检测和控制，自动调度，系统和设备的自动安全保护以及信息的自动传输等。根据具体的发电配电过程，电力系统自动化主要包括电厂综合自动化、电网调度自动化、供电系统自动化等多个方面，并实现分层分级管理。随着世界社会经济的发展，负载终端设备变得多样化，电力系统这张网络越来越大，越来越复杂，逐渐演变为一个地域分布广阔，由各自独立的发电站、变电站、输配电网络、配电网络和用电设备组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量，具体体现在电压和频率上面，使系统安全可靠地运行，管理能力更加高效有力，实现较高的经济效益和生态效益。
3.电力系统自动化发展历程
电力系统自动化的发展历程可以说就是一个各行业先进技术不断进步和应用的过程，20世纪50年代以前，电力系统容量都在几百万千瓦左右，单机容量也较小，基本上都在10万千瓦以下，电力系统自动化设备比较单一，如各种继电器，主要用于发电机和电网的保护，还有锅炉的安全阀、并网的自动同期装置以及发电机电压的自动调节等，这些装置仅是以安全保护和过程自动调节为主的单个设备或者单项自动装置。远动技术是电力系统自动化的一项重要技术，主要应用在电力调度的自动化环节，其主要内容是在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视和控制。20世纪30～40年代，构成远动设备的主要是继电器和电子管，这些设备虽然简单，但运行是可靠的，在电力调度的管理历史上发挥过很大的作用。
20世纪50～60年代，由于世界经济的复苏和全球工业经济的发展，电力系统规模迅速膨胀，大概增加到上千万千瓦，单机容量也有了成倍的增加，区域联网开始出现，这些变化对电力系统自动化提出了新的要求，工程师们不得不在电站综合自动化、电力调度以及配电系统安全稳定方面采取新的更有力的措施，模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置开始为工程师所用，机、炉、电单元式集中控制开始出现。远动通信技术被广泛采用，这个时期的远动技术主要以半导体器件为主，采用模数转换技术和脉冲编码技术等与计算机技术相结合的综合远动设备，调制解调器以调频制为主。
20世纪70～80年代，以计算机为主体的电网实时监控系统（SCADA）开始出现。1978年8月我国第一个全国产化的电网计算机监视系统在东北电网投入运行，取得了良好的效果，其他一些电网也相继开展了计算机电网监视工作，这个时期，大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。在水力发电站，计算机实时监控也开始应用在大坝监测、水库调度和电厂综合自动化方面，微型计算机开始使用在各种自动调节装置和继电保护装置中。而由于计算机技术的发展，远动系统可以由微型计算机构成，其主要特点是在主站端行程前置接收、处理远动信息，可以接收多个远方站的信息，并可以向上级发送信息和驱动模拟盘，应该被称为网络化的远动装置。
20世纪80年代以后，电力系统自动化开始步入高速发展时期，常被称为信息密集型阶段。分散控制系统开始广泛应用，常规仪表和手操设备已基本取消，许多电厂的自动控制系统的投入比例已接近100%。；远动技术也有了里程碑式发展，远动装置开始从单CPU向多CPU方向转变，交流采样的远程终端也得到了普遍的推广和应用。
综合来看，近30年来，随着电力电子技术、计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已经成为一个由多种专业和技术支撑起来的庞大综合体，其中主要包括计算机、通信、控制和电力装备及电力电子，简称为“CCCP”。在这个框架基础之上，电力系统自动化监测、处理、传输和控制的信息越来越多，直接可观可测的范围越来越广，其内涵和外延都在不断深入和扩展。
4.电力系统自动化的发展趋势
通过电力系统自动化的发展历程可以看出，电力系统这张网正在向超大规模发展，并且不断实现互联。区域互联后，电力系统的安全经济运行也将提出更高的要求。
具体来讲，以下几个方面的发展趋势比较值得关注：
在电网调度自动化方面，将不断深化整个系统的彼此融合，信息的测控和共享，提高效率，促进电力调度系统的信息化和现代化；在电站自动化方面，将逐步扩大DCS的应用范围并增强DCS的功能，大范围使用现场总线技术，加强电站监控系统的网络化、全面化以及自动化；在配电自动化方面，将综合考虑配电网的监控、保护、远动和管理等工作，实现配电网的自动监视、控制与管理。 从宏观上来说，电力系统自动化的发展则趋向于以下几个方面：
由开环监测向闭环控制发展；由单个元件或区域向全系统发展；由单一功能向多功能、一体化发展；装置性能向数字化、快速化、灵活化发展；追求的目标向最优化、协调化、智能化发展[2]；除了要求提高运行的安全性、经济性和效率，还追求管理、服务的自动化扩展。
纵观全球社会经济的整体发展趋势，不难看出，智能化将是电力系统自动化发展一个重要的方向，智能电网是我们追求的一个远大目标，当然，它是一个综合概念，虽然现代高度自动化的电力系统中已经多少有一些智能化成分，但离智能电网还有很大的差距。所谓智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础之上，通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及先进的决策支持系统的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励、兼容、优化、互动、集成及抵御攻击等，能提供用户需求的高质量电能，容许各种不同发电形式的接入，启动电力市场和资产的优化高效运行。具体来讲，未来的智能电网将可以给我们的生活带来巨大的变化，如可以通过自动关闭家庭、办公室和工厂中指定的设备，降低高峰电力；通过隔离电网中的干扰因素，降低停电风险；也可以鼓励厂商生产智能设备，降低资源消耗。
说到智能电网，就不能不提电力系统自动化发展过程中一个里程碑式的技术—柔性交流输电系统（FACTS）技术，它已在电能的生产、传输和分配的各个环节中都得到了应用。所谓“柔性交流输电系统”技术，就是在输电系统的重要部位，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）进行调整控制，使输电更加可靠、可控和节能，能大大提高压输电的效率，改善电能质量。柔性交流输电系统（FACTS）这个概念是美国电力系统专家N.G.Hingorani在1986年正式提出的，之后得到了世界各国电力部门的高度重视，它实际上指出了如何利用现有的电力系统资源，维持和改善电力系统稳定方法。
智能电网的目标是在特高压电网为骨干电网架、各种网协调发展的坚强电网基础之，集成应用新的技术、材料和工艺，实现勘测数字化、设计模块化、运行状态化、信息标准化和应用网络化。输电线路的智能化是智能电网的发展目标之一，实现智能输电，需广泛采用柔性交流输电技术，以提高输电电路的输送功率和电压，增强潮流控制的灵活性，因此，FACTS技术在智能电网的实现中的作用是至关重要的，将能解决智能电网技术层面仍然存在的无功储能不足、大电网运行控制薄弱等问题。另外，随着人们环保意识的不断增强，将来智能电网也需要考虑新能源的接入和分布式能源的隔离等技术，而FACTS技术是新能源、清洁能源等大规模接入电网系统的关键技术之一。FACTS技术将电力电子技术和现代控制技术相结合，实现电力半导体开关的全面控制，通过对电力系统参数的连续调节监控，可有效降低负荷电路的潮流和系统的损耗，提高系统的传输能力，保证电力系统的稳定。
在科学技术日新月异的当今，我们也惊喜的看到，很多新技术也都有希望应用到电力系统自动化的发展当中来，工程师们都在默默的努力探索中，如远动控制技术、现场总线技术、计算机视觉技术、蓝牙技术、大屏幕技术、软交换技术、以及用户电力技术等。近代计算机技术、控制技术、电力电子技术及信息通信技术的高速发展，使得电力系统自动化面临着空前的变革。我们有理由相信，在当今科学技术迅猛发展的基础之上，电力系统自动化必将高速发展，智能电网将是社会经济发展的必然趋势，未来展现在我们面前的必然会是一个能抵御多种自然灾害、稳定、灵活兼容以及经济高效的智能电力系统。
参考文献
[1]贾云得.机器视觉[M].北京：科学出版社，2000.
[2]陈显治.现代通讯技术[M].北京：电子工业出版社， 2001.
作者简介：
马向军（1974—），男，河北保定人，现供职于河北唐山冀东油田供电公司，主要从事变电站自动化应用研究。
张晖（1969—），男，河北乐亭人，现供职于河北唐山冀东油田供电公司，主要从事电网经济运行研究。
【关键词】电力系统自动化；发展；趋势；智能电网
1.前言
电力行业与我们生活息息相关，现代社会的发展对电力的依赖达到了前所未有的程度，我国是一个人口大国，也是一个资源消耗大国，尤其是随着改革开放的不断深入，电力系统的发展对我国经济的稳步增长将起着举足轻重的作用。虽然近30年来我国电力行业一直在保持着高速的发展，但仍不能满足需求，并且随着我国经济的高速发展，在今后相当长一段时间内电力需求仍会保持较快增长。电力系统主要由发电、输电、变电、配电及用电等部分组成，通常也可以分成一次设备和二次设备，如发电机、变压器、输电线等设备为一次设备，电力系统中的保护装置、通信设备、监控设备以及控制系统使用的计算机系统等为二次设备，二次设备主要是用来对一次设备进行在线测试、保护和调度的，二次设备基本上包含了电力系统自动化的全部技术[1]。电力系统自动化是科学技术和经济发展的一个必然方向，它主要包括以下三个方面：发电控制的自动化，电力调度的自动化，配电自动化。
2.电力系统自动化简介
电力系统是由发电机、变电站、电力线路、用电设备联系在一起组成的统一整体。总的来看，电力系统自动化不外乎两大部分：监测和控制，主要包括发电过程的自动检测和控制，自动调度，系统和设备的自动安全保护以及信息的自动传输等。根据具体的发电配电过程，电力系统自动化主要包括电厂综合自动化、电网调度自动化、供电系统自动化等多个方面，并实现分层分级管理。随着世界社会经济的发展，负载终端设备变得多样化，电力系统这张网络越来越大，越来越复杂，逐渐演变为一个地域分布广阔，由各自独立的发电站、变电站、输配电网络、配电网络和用电设备组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量，具体体现在电压和频率上面，使系统安全可靠地运行，管理能力更加高效有力，实现较高的经济效益和生态效益。
3.电力系统自动化发展历程
电力系统自动化的发展历程可以说就是一个各行业先进技术不断进步和应用的过程，20世纪50年代以前，电力系统容量都在几百万千瓦左右，单机容量也较小，基本上都在10万千瓦以下，电力系统自动化设备比较单一，如各种继电器，主要用于发电机和电网的保护，还有锅炉的安全阀、并网的自动同期装置以及发电机电压的自动调节等，这些装置仅是以安全保护和过程自动调节为主的单个设备或者单项自动装置。远动技术是电力系统自动化的一项重要技术，主要应用在电力调度的自动化环节，其主要内容是在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视和控制。20世纪30～40年代，构成远动设备的主要是继电器和电子管，这些设备虽然简单，但运行是可靠的，在电力调度的管理历史上发挥过很大的作用。
20世纪50～60年代，由于世界经济的复苏和全球工业经济的发展，电力系统规模迅速膨胀，大概增加到上千万千瓦，单机容量也有了成倍的增加，区域联网开始出现，这些变化对电力系统自动化提出了新的要求，工程师们不得不在电站综合自动化、电力调度以及配电系统安全稳定方面采取新的更有力的措施，模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置开始为工程师所用，机、炉、电单元式集中控制开始出现。远动通信技术被广泛采用，这个时期的远动技术主要以半导体器件为主，采用模数转换技术和脉冲编码技术等与计算机技术相结合的综合远动设备，调制解调器以调频制为主。
20世纪70～80年代，以计算机为主体的电网实时监控系统（SCADA）开始出现。1978年8月我国第一个全国产化的电网计算机监视系统在东北电网投入运行，取得了良好的效果，其他一些电网也相继开展了计算机电网监视工作，这个时期，大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。在水力发电站，计算机实时监控也开始应用在大坝监测、水库调度和电厂综合自动化方面，微型计算机开始使用在各种自动调节装置和继电保护装置中。而由于计算机技术的发展，远动系统可以由微型计算机构成，其主要特点是在主站端行程前置接收、处理远动信息，可以接收多个远方站的信息，并可以向上级发送信息和驱动模拟盘，应该被称为网络化的远动装置。
20世纪80年代以后，电力系统自动化开始步入高速发展时期，常被称为信息密集型阶段。分散控制系统开始广泛应用，常规仪表和手操设备已基本取消，许多电厂的自动控制系统的投入比例已接近100%。；远动技术也有了里程碑式发展，远动装置开始从单CPU向多CPU方向转变，交流采样的远程终端也得到了普遍的推广和应用。
综合来看，近30年来，随着电力电子技术、计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已经成为一个由多种专业和技术支撑起来的庞大综合体，其中主要包括计算机、通信、控制和电力装备及电力电子，简称为“CCCP”。在这个框架基础之上，电力系统自动化监测、处理、传输和控制的信息越来越多，直接可观可测的范围越来越广，其内涵和外延都在不断深入和扩展。
4.电力系统自动化的发展趋势
通过电力系统自动化的发展历程可以看出，电力系统这张网正在向超大规模发展，并且不断实现互联。区域互联后，电力系统的安全经济运行也将提出更高的要求。
具体来讲，以下几个方面的发展趋势比较值得关注：
在电网调度自动化方面，将不断深化整个系统的彼此融合，信息的测控和共享，提高效率，促进电力调度系统的信息化和现代化；在电站自动化方面，将逐步扩大DCS的应用范围并增强DCS的功能，大范围使用现场总线技术，加强电站监控系统的网络化、全面化以及自动化；在配电自动化方面，将综合考虑配电网的监控、保护、远动和管理等工作，实现配电网的自动监视、控制与管理。 从宏观上来说，电力系统自动化的发展则趋向于以下几个方面：
由开环监测向闭环控制发展；由单个元件或区域向全系统发展；由单一功能向多功能、一体化发展；装置性能向数字化、快速化、灵活化发展；追求的目标向最优化、协调化、智能化发展[2]；除了要求提高运行的安全性、经济性和效率，还追求管理、服务的自动化扩展。
纵观全球社会经济的整体发展趋势，不难看出，智能化将是电力系统自动化发展一个重要的方向，智能电网是我们追求的一个远大目标，当然，它是一个综合概念，虽然现代高度自动化的电力系统中已经多少有一些智能化成分，但离智能电网还有很大的差距。所谓智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础之上，通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及先进的决策支持系统的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励、兼容、优化、互动、集成及抵御攻击等，能提供用户需求的高质量电能，容许各种不同发电形式的接入，启动电力市场和资产的优化高效运行。具体来讲，未来的智能电网将可以给我们的生活带来巨大的变化，如可以通过自动关闭家庭、办公室和工厂中指定的设备，降低高峰电力；通过隔离电网中的干扰因素，降低停电风险；也可以鼓励厂商生产智能设备，降低资源消耗。
说到智能电网，就不能不提电力系统自动化发展过程中一个里程碑式的技术—柔性交流输电系统（FACTS）技术，它已在电能的生产、传输和分配的各个环节中都得到了应用。所谓“柔性交流输电系统”技术，就是在输电系统的重要部位，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）进行调整控制，使输电更加可靠、可控和节能，能大大提高压输电的效率，改善电能质量。柔性交流输电系统（FACTS）这个概念是美国电力系统专家N.G.Hingorani在1986年正式提出的，之后得到了世界各国电力部门的高度重视，它实际上指出了如何利用现有的电力系统资源，维持和改善电力系统稳定方法。
智能电网的目标是在特高压电网为骨干电网架、各种网协调发展的坚强电网基础之，集成应用新的技术、材料和工艺，实现勘测数字化、设计模块化、运行状态化、信息标准化和应用网络化。输电线路的智能化是智能电网的发展目标之一，实现智能输电，需广泛采用柔性交流输电技术，以提高输电电路的输送功率和电压，增强潮流控制的灵活性，因此，FACTS技术在智能电网的实现中的作用是至关重要的，将能解决智能电网技术层面仍然存在的无功储能不足、大电网运行控制薄弱等问题。另外，随着人们环保意识的不断增强，将来智能电网也需要考虑新能源的接入和分布式能源的隔离等技术，而FACTS技术是新能源、清洁能源等大规模接入电网系统的关键技术之一。FACTS技术将电力电子技术和现代控制技术相结合，实现电力半导体开关的全面控制，通过对电力系统参数的连续调节监控，可有效降低负荷电路的潮流和系统的损耗，提高系统的传输能力，保证电力系统的稳定。
在科学技术日新月异的当今，我们也惊喜的看到，很多新技术也都有希望应用到电力系统自动化的发展当中来，工程师们都在默默的努力探索中，如远动控制技术、现场总线技术、计算机视觉技术、蓝牙技术、大屏幕技术、软交换技术、以及用户电力技术等。近代计算机技术、控制技术、电力电子技术及信息通信技术的高速发展，使得电力系统自动化面临着空前的变革。我们有理由相信，在当今科学技术迅猛发展的基础之上，电力系统自动化必将高速发展，智能电网将是社会经济发展的必然趋势，未来展现在我们面前的必然会是一个能抵御多种自然灾害、稳定、灵活兼容以及经济高效的智能电力系统。
参考文献
[1]贾云得.机器视觉[M].北京：科学出版社，2000.
[2]陈显治.现代通讯技术[M].北京：电子工业出版社， 2001.
作者简介：
马向军（1974—），男，河北保定人，现供职于河北唐山冀东油田供电公司，主要从事变电站自动化应用研究。
张晖（1969—），男，河北乐亭人，现供职于河北唐山冀东油田供电公司，主要从事电网经济运行研究。