电力系统厂站及调度自动化刍议

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  摘 要:电力系统是将水能、风能等一次能源通过电动机的发电装置转化成电能的形式,再经过处理和输电线路的输送,分配到各个用户。我国是一个用电大国,实现电力系统自动化的发展对我国的影响至关重要。文章主要论述了电力系统厂站及调度自动化的发展,并对其前景进行了探索。
  关键词:电力系统;自动化;厂站;调度;发展
  中图分类号:TM734 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)03-0124-02
  电力系统的出现让电能得到了广泛的应用,同时带动了社会各生产部门的发展,开启了电力时代的大门,我国的电力系统是从二十世纪五十年代开始发展的,电力系统自动化厂站及调度是我国电力系统一直以来梦寐以求的发展研究方向,电力系统厂站及调度自动化的出现,可以对电能生产、传输和管理实现自动化控制、自动化调度和自动化管理,电力系统自动化的水平已成为衡量一个国家综合实力的标志之一。在二十世纪六七十年代,就有人曾经提出过电力系统厂站及调度自动化这一概念,但是由于当时技术落后,这一概念并没有实现。在1965年美国发生一起重大停电事故后,很多电力公司充分地意识到,电力系统厂站及调度自动化的研究已经迫在眉睫,不久就将计算机技术应用到电力系统的安全上,出现了SCADA系统,这是电力系统厂站及调度自动化实现的基石。本文结合当今世界发展的背景,说明实现电力系统自动化与调度自动化对厂站发展与管理的优势。
  1 电力系统厂站自动化
  1.1 火电厂自动化
  改革开放以来,是火电厂发电自动化技术发展最快的二十年,火电厂的发展离不开行政和技术方面的指令性规定的发展。火电厂的自动化设计共有三个阶段:
  第一阶段。二十世纪八十年代末,作为先进国家一项成熟技术,在华能国际电力开发公司引进的火电机组上广泛应用了DCS,二十世纪九十年代初期,分散控制系统(DCS)从试点到推广应用,也就是第二代数字控制,这个时候各个部门的计算机系统是相互独立的。
  第二阶段。二十世纪九十年代中期,数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)和炉膛安全监控系统(FSSS)全面纳入DCS,各项功能都达到了一定的水平,每个机组的监控实现了以分散控制系统的人机一体化,传统的后备监控已不复存在,新机组生产时电力系统自动化系统可用率达到较高水平。
  第三阶段。充分实现火电厂整体性的自动化系统,系统分为两级,全厂级与机组级,机组级使用的是分散控制系统和顺控器,控制机组的每个单元和每个环节,全厂级采用的是信息管理系统,通过计算机在后台对第一线的生产实施监控,并随时做出调整。
  现在,通信标准化工业自动化网络协议,已经获得成功,分散控制系统与可编程逻辑控制器有效融合。分散式控制系统面向多功能的全封闭的方向发展,可编程逻辑控制器已经走向网络化。想要接入分散控制系统需要捷威借口,如今世界上有两大机构,分别是World FIP和ISP,ISP的公司有25个,其中最有名的是西门子公司,而World FIP得公司竟达到了150个,两大机构有各自的线路标准,具有信号自我处理、补偿自我修复的能力。
  1.2 水电厂自动化
  1979年以后,我国在水电站的自动化方面做了大量工作,不断地调研并逐步推广,目前已有二十多个水电站实现自动化工作,这些水电站基本上实现了计算机技术控制系统。水力发电站综合运用计算机信息技术进行水库调度,综合自动化控制,微型计算机得到广泛应用。二十世纪八十年代初,当时的计算机技术实行监控主要以控制集中而功能分散的模式,到了二十世纪九十年代的时候,经过几年的发展,已经变成了开放式的分布模式,水电厂的公用设备将会被计算机监控系统分散控制,水电厂采用这种方式处理,有利于加快水电站工作进程,国外早就已经启用这种模式来管理水电站了。
  最近几年出现了更为全面,效率更高的分布式系统的计算机监控系统,完整的系统严格符合美国电气和电子工程师协会(IEEE),国际标准化组织(ISO),国际电工委员会(IEC)等的标准,将总线网络与计算机控制系统相连接,方便了设备的调试、修理以及更换,使每个节点都有高度的独立性,且运行安全可靠,比以前的系统更容易维护,这也是水电站未来发展的趋势。
  1.3 变电站综合自动化
  变电站是我国电气行业研究的重点方向,国家的建设与市场的需求都使得变电站成为研究的热点,主要设备是开关和变压器,变电站自动化从局部到整体的设计角度,改变了原有的对变电站的看法,自动化变电站可以将数据信息自动提取出来并分析出很多难以把握的数据,将这些数据统计分析加以保存。
  变电站按规模大小不同,可分为变电所、配电室等。传统的变电站将馈电线(进线、出线)和母线,隔离开关,接地开关,断路器,电力变压器(主变),站用变,电压互感器TV(PT)、电流互感器TA(CT)对应连接,这么多的设备都放在控制室里,会产生很大的工作量,同时结构发杂,很容易出错。现在所用的自动化变电站是将分散的设备聚拢在一起,形成多级单元,回路也非常简单,电缆的数目减少了许多,可以实现无人管理。
  变电站的高压设备一般都放置在开关场内,会长生很大的磁场,以前工作环境恶劣,电磁干扰的问题很突出,工作人员必须时刻注意这方面的问题。变电站自动化后,一台计算机就可以取代控制室。变电站的自动化可分为集中式系统结构和分布式系统结构,集中式系统结构的前端负责信息的输入输出以及运行,后端对信息进行处理并反馈给前端,这种系统结构没有形成一个整体的结构,很多问题都无法解决;而分布式系统结构是二层式分布控制系统结构,具有高度的灵活的反应速度和强大的信号处理能力。
  2 电力系统调度自动化
  我国在电源与电网的信息采集方面做得非常好,几乎能收集到所有的实时信息,电力系统的调度在分级调度与分层控制的基础上要实现自动化。我国调度状况分为五级分层调度管理:国家调度控制中心(国调),大区电网调度控制中心(网调),省电网调度控制中心(省调),地市电网调度控制中心(地调),县级电网调度控制中心(县调)。   目前电力系统自动化系统的软件已经有了第四代产品。电力系统自动化的需求与应用模式也有了相应提高。
  2.1 自动化系统的规模日益增大
  随着国与国之间的教育合作越来越多,自动化系统的规模也越来越大,系统之间信息量的传递与日俱增,所覆盖的范围也随之扩大,信息的种类也越来越多。现在的软件需要更高的水平才能满足SCADA系统,即数据采集与监视控制系统,还有DMS系统、TMR等的要求,自动化系统的优越性表现在系统的安全,运行的稳定和操作的可靠等方面。在自动化系统大规模延伸的背景下,系统的每一项指标都不容忽视。
  2.2 自动化系统应用的复杂度日益提高
  随着电力自动化系统产品实用化的推进, 生产监控、调度、指挥、管理类的自动化应用需求日益实用化、也日益复杂化。应用的复杂化对数据源头要求多样化,数据源的种类多样化、与兄弟系统的互连复杂化,在中间往往还夹带着中国特色的管理性质的内容。
  我国的自动化系统已经走向成熟,系统在各个方面的性能也达到了国际水平,复杂的自动化系统要求具有多样别的信息源头。各个系统相互连接,EMS系统向标准化和组件化的方向发展。
  2.3 自动化系统间的交互大大增强
  信息采集和控制执行子系统,信息传输子系统,信息处理子系统,人机联系子系统程序间数据的交互和调用能力增强,数据的传输由串行传输,变成并行传输,速度快、效率高。
  3 结 语
  电力系统自动化的研究与实践是紧密联系、相辅相成的,以电气工程中电力系统为主,以计算机技术,制造加工为辅的集中反映。电力系统自动化的研究,也推动了测试与测量技术、自动化控制与计算机技术的发展。
  电力系统自动化的优势是建立在合理运用科学技术的基础上,依靠先进的设备和完善的信息控制等手段实现的,或许不久的将来,会有更多新型技术走向电力系统,推动电力系统向更远的方向发展。
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  作者简介:张翼,广东电网潮州潮安供电局。
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