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摘要：現代社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優(yōu)質”等各項指標的要求越來越高,相應地,電力系統(tǒng)也不斷地向自動化提出更高的要求。電力系統(tǒng)自動化技術不斷地由低到高、由局部到整體發(fā)展,本文對此進行了詳細的闡述。

關鍵詞：電力系統(tǒng)自動化發(fā)展應用

一、電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢

1.當今電力系統(tǒng)的自動控制技術正趨向于:

(1)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協調化、區(qū)域化發(fā)展。

(2)在設計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題。

(3)在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。

(4)在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。

(5)在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰(zhàn)。

2.整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于:

(1)由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展,例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動發(fā)電控制)。

(2)由高電壓等級向低電壓擴展,例如從EMS(能量管理系統(tǒng))到DMS(配電管理系統(tǒng))。

(3)由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展,例如SCADA(監(jiān)測控制與數據采集)的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展。

(4)由單一功能向多功能、一體化發(fā)展,例如變電站綜合自動化的發(fā)展。

(5)裝置性能向數字化、快速化、靈活化發(fā)展,例如繼電保護技術的演變。

(6)追求的目標向最優(yōu)化、協調化、智能化發(fā)展,例如勵磁控制、潮流控制。

(7)由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展,例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。

近20年來,隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發(fā)展,現代電力系統(tǒng)已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(PowerSystemEquiqmentsandPowerElectronics)的統(tǒng)一體,簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入,外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動化處理的信息量越來越大,考慮的因素越來越多,直接可觀可測的范圍越來越廣,能夠閉環(huán)控制的對象越來越豐富。

二、具有變革性重要影響的三項新技術

1.電力系統(tǒng)的智能控制

電力系統(tǒng)的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段:基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機系統(tǒng)協調控制階段;智能控制階段。電力系統(tǒng)控制面臨的主要技術困難有:

(1)電力系統(tǒng)是一個具有強非線性的、變參數(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態(tài)大系統(tǒng)。

(2)具有多目標尋優(yōu)和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。

(3)不僅需要本地不同控制器間協調,也需要異地不同控制器間協調控制。

智能控制是當今控制理論發(fā)展的新的階段,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統(tǒng)。

智能控制在電力系統(tǒng)工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統(tǒng)結構,多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學習功能等。

2.FACTS和DFACTS

(1)FACTS概念的提出

在電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的時候,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術——柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術悄然興起。

所謂“柔性交流輸電系統(tǒng)”技術又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統(tǒng)的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統(tǒng)的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術。

(2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現狀

各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發(fā)生器。

ASVC由二相逆變器和并聯電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩(wěn)定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節(jié)范圍大,反應速度快,不會發(fā)生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應網絡中的暫態(tài)也能響應穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。

(3)DFACTS的研究態(tài)勢

隨著高科技產業(yè)和信息化的發(fā)展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。

DFACTS是指應用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。超級秘書網

3.基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

(1)基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS

目前應用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(jiān)視控制與數據采集(SCADA)系統(tǒng)。前者記錄數據冗余,記錄時間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對于系統(tǒng)整體動態(tài)特性分析困難;后者數據刷新間隔較長,只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個共同的不足,即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記,記錄數據只是局部有效,難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。

(2)基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)

基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng),是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng),主要由同步定時系統(tǒng),動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現的同步相量測量技術和光纖通信技術,為相量控制提供了實現的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物——PMU(相量測量單元)設備,正逐步取代RTU設備實現電壓、電流相量測量(相角和幅值)。

電力系統(tǒng)調度監(jiān)測從穩(wěn)態(tài)/準穩(wěn)態(tài)監(jiān)測向動態(tài)監(jiān)測發(fā)展是必然趨勢。GPS技術和相量測量技術的結合標志著電力系統(tǒng)動態(tài)安全監(jiān)測和實時控制時代的來臨。

隨著計算機技術,控制技術及信息技術的發(fā)展,電力系統(tǒng)自動化面臨著空前的變革。多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統(tǒng)自動化領域,而信息技術的發(fā)展,不僅會推動電力系統(tǒng)監(jiān)測的發(fā)展,也會推動電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。