【摘 要】自電子計算機問世后，自動化和智能化一直是人們探究的核心，誠然，自動化也極大便利了人們的生活。隨著電力系統裝機容量和供電區域的不斷擴大，電力系統的結構和運行方式越來越復雜而多變，同時對電能質量、供電可靠性和運行經濟性的要求也越來越高，電力系統自動化不斷創新，不斷揉合新的科技，有著巨大的發展前景。

　　【關鍵詞】電力系統;自動化;前景;應用

　　引言

　　電力系統及其自動化的發展推動著該領域其他衍生技術向更高水平、更廣領域發展。隨著全國聯網、西電東送大格局的形成，以及網絡安全要求的提出，計算機技術、仿真技術的不斷發展，相關國際標準的逐漸完善，電力系統自動化的發展逐漸步入正軌，許多新的科技不斷融入電力系統自動化技術。

　　一、電力系統自動化技術概述

　　電力系統由發電、輸電、變電、配電及用電等環節組成。通常將發電機、變壓器、開關、及輸電線路等設備稱作電力系統的一次設備，為了保證電力一次設備安全、穩定、可靠運行和電力生產以比較經濟的方式運行，就需要對一次設備進行在線測控、保護、調度控制等。電力系統中將這些測控裝置，保護裝置，有關通信設備，各級電網調度控制中心的計算機系統，(火)電廠、(水、核能、風能)電站及變電站的計算機監控系統等統稱為電力系統的二次設備，其涵蓋了電力系統自動化的主要技術內容。

　　(一)電網調度自動化

　　電網調度自動化是電力系統自動化的主要組成部分，我國目前電網調度自動化分為五級，即國家電網調度、大區電網調度、省級電網調度、地區電網調度和縣級電網調度。

　　電網調度自動化主要組成部分由電網調度控制中心的計算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備、通過電力系統專用廣域網連結的下級電網調度控制中心、調度范圍內的發電廠、變電站終端設備(如測量控制等裝置)等構成。電網調度自動化的主要功能是電力生產過程實時數據采集與監控電網運行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制(省級電網以上)、自動經濟調度(省級電網以上)并適應電力市場運營的需求等。

　　(二)變電站自動化

　　電力系統中變電站與輸配電線路是聯系發電廠與電力用戶的主要環節。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備;二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監視實現計算機屏幕化;運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

　　隨著我國經濟的高速發展，電力系統自動化的應用越來越廣泛，電力系統是一個巨維數的典型動態大系統，它具有非線性、時變性且參數不確切可知，并含有大量未建模動態部分。電力系統地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復雜的物理特性，對這樣的系統實現有效控制是極為困難的。隨著社會生產的不斷發展，人們對電力系統的控制提出了越來越高的要求。正是由于電力系統具有這樣的特征，一些先進的控制手段不斷地引入電力系統，有著良好的發展前景。

　　二、陸續被引入電力系統的前沿技術推動了電力系統自動化的迅猛發展

　　(一)配電自動化系統

　　配電系統是連接用戶和供電部門的紐帶，因而其規則管理對于整個電力系統的安全、經濟、高效運行是至關重要的。配電網覆蓋區域較大，配電設施、地下管線及相應設施等工程數據無不與其地理位置有關，均具有在空間上的分布特性。因此，國內電力地理信息系統技術在配電系統應用較為廣泛。

　　該系統具有以下特點：①集成功能服務。地理信息系統技術服務器通過網橋和實時服務器相連，接收實時數據，并將其送給地理信息系統技術客戶機;實時服務器接收電網結構和更新信息，保證數據采集與監視控制系統中電網模型的準確性;系統避行控制參數則作為數據采集與監視控制系統與地理信息系統技術的握手信息，保證數據采集與監視控制系統工作站與一臺地理信息系統技術工作站以緊藕合方式聯動運行。②安全隔離、提高效率。通過網橋將配電網地理信息系統技術網與實時網隔離，在保證實現兩網之間的實時數據、電網結構信息(含拓撲及參數)、地理信息系統技術運行控制參數等能夠有效交換傳送送前提下安全隔離。③功能完備。系統不僅完成FM和AM等功能，還實現配電圈調度、監視控制、網絡拓撲分析、短路電流計算、潮流計算、短期負荷預測、憑功優化等多項功能;數據采集與監視控制系統系統除共有傳統監控和數據采集功能外，還配備適用于配電網的網絡動態著色、追蹤著色、故障定位、隔離及負荷轉移等功能。④Web服務。Web服務器向MIS網工作站提供服務，用戶可使用瀏整器實現查詢。該系統的實現顯示國內電力地理信息系統技術應用已經向資源整合、功能復用的方向發展，基本上與國際電力地理信息系統技術發展趨勢同步。

　　(二)空間資源管理系統

　　電力企業從發電、輸電、配電到用電等任何一個環節，都表現出空間性、復雜性等特點。這些特點不但體現在電力企業得空間沒備管理上，還體現在最終客戶和電力生產和運營管理上。因此，如何有效管理電力企業的這些復雜的空間資源，是電力企業生產管理和運營管理人員面臨的挑戰。電力企業在管理上還存在條塊性和集中性的矛盾，因此要準確、全面、及時地掌握電力企業各種資源的信息，沒有有效的管理手段和方法，是十分困難甚至是不可能的。隨著現代管理研究的不斷深入和現代管理技術的不斷進步，空聞資源規劃(SRP)將在電力企業得到廣泛、深入的應用，并將為電力企業的管理和決策發揮極其重要的作用。SRP是一套針對動態行業的系統，是傳統的地理信息系統和企業資源規劃(ERP)系統的有機結合和延伸。電力企業SRP作為一種先進、全局、戰略性的理念和方法，將是未來電力企業設計各種應用方案的重要指導思想和原則，而作為SRP基礎的A M/FM/GIS，在其實施的全過程中，只有充分尊重這一思想和原則，才能適應電力企業的不斷發展。

　　(三)電子技術、計算機技術的發展不斷推動電力系統自動化進步

　　國產的工業計算機和引進的PC機技術為電力系統調度自動化、電廠監控系統、變電站綜合自動化奠定了基礎。開發的應用軟件可以實現電力系統實時數據采集、匯總、分類、分析、存檔、顯示、打印、報警、完成操作控制等任務。

　　這一時期自動化存在的主要問題是系統結構、功能、通信協議等方面缺乏工業標準，不同廠家的設備不能互連;計算機與各設備的通信一般為星形點對點連結，主要采用低速率的串/并行口通信方式，系統實時性不太好，設備配置的靈活性也較差。

　　最近幾年以來，各種嵌入式產品的出現，例如嵌入式高性能微處理器、嵌入式計算機、嵌入式操作系統、嵌入式以太網等產品使電力系統中的裝置類設備如測量控制設備、繼電保護裝置、數據通信控制器等得以再次更新換代，裝置的硬件電路和應用程序結構簡化，產品性能大大提高，裝置信息處理速度更快，功耗更低，功能擴展能力更強。

　　(四)前電力系統自動化依賴IT技術向前發展的重要熱點技術

　　光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大：信號動態范圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協會已發布了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數的影響而使穩定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉換為數字信號后通過光纖接口送出，模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。

　　電力系統采用光電互感器技術后，與之相關的二次設備，如測控設備，繼電保等裝置的結構與內部功能將發生很大的變化。首先省去了裝置內部的隔離互感器、AID轉換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應速度。但需要解決的重要關鍵技術是為滿足數值計算需要對相關的來自不同互感器的數據如何實現同步采樣，其次是高效快速的數據交換通信協議的設計。

　　未來信息系統將朝著智能化的方向發展。目前在多媒體中出現一種被稱為賽博空間(Cyberspace)的概念，它以計算機技術、現代通信技術、網絡技術、虛擬現實技術的綜合應用為基礎，構造出一種人們進行社會交往和交流的新型空間，是一個人工世界。科學家預言，未來的人們將在賽博空間中的信息海洋中生活，從一個節點到另一個節點，從一個信息源到另一個信息源，進行信息交流和信息創造，實現相互之間的通信、貿易和科教活動。計算機軟件技術正在進一步發展到軟件的智能體。軟件智能體(Agent)是軟件設計迸一步抽象的結果，是適應廣泛的分布式網絡計算環境而發展起來的軟件技術方向。作為軟件智能體的一種，空間智能化處于分布式網絡計算環境中，感知并作用于這一環境，以各種不同的形式出現，實現空間數據的智能獲取、處理、存儲、搜索、表現以及決策支持。這種空間智能體擁有兩種非常重要的能力：①利用空間知識進行推理;②可生存進化。

　　結束語

　　由于人們的不懈努力，新方法、新技術定會層出不窮，隨著智能自動化技術的迅猛發展，我們應該借鑒控制領域的新理論，發展其在電力系統控制與運行中的應用，促進電力系統綜合自動化的智能水平，同時在實踐中繼續發展智能控制理論。

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