時(shí)間：2022-04-19 03:19:23
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一、電力系統(tǒng)自動化和電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 電力系統(tǒng)自動化是指應(yīng)用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置、通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制,以保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行和具有合格的電量質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)最核心內(nèi)容。而電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的一部分,分為發(fā)電和輸電調(diào)度自動化(通常稱電網(wǎng)調(diào)度自動化)和配電網(wǎng)調(diào)度自動化(通常稱配網(wǎng)自動化)。
二、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動
電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動就是在電力系統(tǒng)調(diào)度中心對電力系統(tǒng)實(shí)施的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制。遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站、被控站和遠(yuǎn)動通道。狹義遠(yuǎn)動系統(tǒng)只包括兩端遠(yuǎn)動設(shè)備和遠(yuǎn)動通道;而廣義的遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站的人機(jī)設(shè)備和被控站的過程設(shè)備在內(nèi)。電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控功能由各級調(diào)度共同承擔(dān),而自動發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度則由大區(qū)網(wǎng)調(diào)或省調(diào)負(fù)責(zé),網(wǎng)調(diào)和省調(diào)還應(yīng)具有安全分析和校正控制等功能。
三 、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能
(一)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制
通過電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全分析等高層次功能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中監(jiān)視主要是對電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的采集、處理、顯示、告警和打印,以及對電力系統(tǒng)異?；蚴鹿实淖詣幼R別,向調(diào)度員反映電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和電氣參數(shù)。而控制主要是指通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備執(zhí)行對斷路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組、變壓器分接頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方操作的開環(huán)控制。
(二)電力系統(tǒng)安全分析
電力系統(tǒng)安全分析主要內(nèi)容是利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)發(fā)生一條線路、或一臺發(fā)電機(jī)、變壓器跳閘的假想事故進(jìn)行在線模擬計(jì)算,以便隨時(shí)發(fā)現(xiàn)每一種假想事故是否可以造成設(shè)備過負(fù)荷、以及頻率和電壓超出允許范圍等不安全情況,是一系列以單一設(shè)備故障為目標(biāo)而進(jìn)行的在線潮流計(jì)算。
(三)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度
電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是在滿足安全、電能質(zhì)量和備用容量要求的前提下,基于系統(tǒng)有功功率平衡的約束條件和考慮網(wǎng)絡(luò)損失的影響,以最低的發(fā)電(運(yùn)行)成本或燃料費(fèi)用,達(dá)到機(jī)組間發(fā)電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配且保證對用戶可靠供電的一種調(diào)度方法。在調(diào)度過程中按照電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的約束條件,在給定的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式中,在保證系統(tǒng)頻率質(zhì)量的條件下,以全系統(tǒng)的運(yùn)行成本最低為原則,將系統(tǒng)的有功負(fù)荷分配到各可控的發(fā)電機(jī)組。經(jīng)濟(jì)調(diào)度一般只按靜態(tài)優(yōu)化來考慮,不計(jì)算其動態(tài)過程。
四、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國外的應(yīng)用
國外的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)均是采用了RISc工作者,UNIX操作系統(tǒng)和國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),主要有以下幾種:
(一)西門子SPECTRUM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由德國西門子公司基于32比特SUN點(diǎn)的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺,引入軟總線概念,服務(wù)器之間及內(nèi)部各進(jìn)程與實(shí)用程序問的信息交換實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)的。采用了分布式組件、面向?qū)ο蟮燃夹g(shù),廣泛應(yīng)用于配電公司、城市電力公司和工業(yè)用戶。
(二)CAE系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用64比特ALPHAI作站、客戶I服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和雙以太網(wǎng)構(gòu)成的EMS硬件平臺,選用分布式應(yīng)用環(huán)境開發(fā)研制的,集DAC、SYS、uI、APP、COM于一體。該系統(tǒng)功能分布于各節(jié)點(diǎn),能有效地減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,防止通信瓶頸問題。
(三)VALMET系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于多種硬件平臺,可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件三個(gè)服務(wù)器。
(四)SPIDER系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由ABB公司開發(fā)的,采用分布式數(shù)據(jù)庫和模塊化結(jié)構(gòu),可根據(jù)用戶實(shí)際需求配置系統(tǒng)。它具有雙位的遙信處理功能,使?fàn)顟B(tài)信號穩(wěn)定性好,并有一套完整的維護(hù)工具。
五、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征
電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)應(yīng)具有以下基本特征:
(一)該技術(shù)應(yīng)該能夠及時(shí)并準(zhǔn)確地采集、檢測和處理電,網(wǎng)中各元件、局部或整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息;
(二)能根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)要求,為調(diào)度人員做出準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)和控制的決策提供依據(jù);
(三)能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào),使電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,并提供優(yōu)質(zhì)的供電;
(四)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)能提高工作效率,降低電力系統(tǒng)事故發(fā)生概率,延長設(shè)備使用壽命,能夠保障電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,尤其是能避免整個(gè)電力系統(tǒng)的崩潰和大面積停電等連鎖性事故發(fā)生。
六、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展,電 力系統(tǒng)調(diào)動自動化技術(shù)應(yīng)朝著模塊化、面向?qū)ο?、開放化、只能化合可視化等方面發(fā)展。 (一)模塊化與分布式。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要思想就是模塊化和分布式。組件技術(shù)是一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)真正的分布式體系結(jié)構(gòu),基于平臺層解決數(shù)據(jù)交換的異構(gòu)問題,是一種重要的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)。
(二)面向?qū)ο蠹夹g(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的目的就是為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息。面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種能很好的解決這個(gè)問題的技術(shù)先進(jìn)且能很好地遵循ClM的技術(shù),但它的實(shí)現(xiàn)有一定的難度。
(三)電力系統(tǒng)調(diào)度綜合自動化。全面建立調(diào)度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),提高電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的綜合管理水平,使電力系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化,避免電力系統(tǒng)崩潰或大面積停電事故,提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性;建立并完善電氣事故處理體系,使事故停電時(shí)間降到最短,降低各種不必要的影響。
(四)無人化值守管理模式。建立無人值班綜合監(jiān)控系統(tǒng),能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全性分析、狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)測及遠(yuǎn)程調(diào)控等,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動報(bào)警,以便調(diào)度人員及時(shí)處理事故,從而保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人值守調(diào)度管理方式,減少值守人員,提高工作效率。
(五)智能化。智能化調(diào)度是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。智能調(diào)度技術(shù)采用調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù),能夠及時(shí)、有效地獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)正常運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化、預(yù)警和預(yù)防智能化控制、故障的智能判辨、故障的智能分析、故障的智能恢復(fù)等,最大限度實(shí)現(xiàn)全面、精細(xì)、及時(shí)、最優(yōu)的電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理,以達(dá)到電力系統(tǒng)的調(diào)度、運(yùn)行和管理的智能化。
結(jié)語
本文首先簡要地?cái)⑹隽穗娏ο到y(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要性及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員掌握相關(guān)技術(shù)的必要性。根據(jù)幾種電力系統(tǒng)調(diào)動自動化系統(tǒng)的應(yīng)用,概述了電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況。從電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征出發(fā),對幾種電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)進(jìn)行了簡要的探討。最后,對今后電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
一、前言
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程,它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。自20世紀(jì)80年代,柔性交流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代,柔性交流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備,電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1 大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制
靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式,具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié),因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié),給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2 水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組),機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機(jī)組變速運(yùn)行,通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8%,風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%,且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速,可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟,國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家,并不完整的系列產(chǎn)品,但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多,國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。
(二)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第二次革命”,大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。
1 直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDC Light)技術(shù)
直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn),對于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器,標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2 柔性交流輸電(FACTS)技術(shù)
FACTS技術(shù)的概念問世干20世紀(jì)80年代后期,是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制,大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。
0 引言
電力系統(tǒng)有功調(diào)度的主要任務(wù)是制定發(fā)電機(jī)組出力計(jì)劃,以滿足呈一定概率規(guī)律且周期性變化的負(fù)荷需求。在這一過程中,調(diào)度機(jī)構(gòu)不僅需要考慮各個(gè)機(jī)組的差異性,根據(jù)機(jī)組的發(fā)電成本、發(fā)電煤耗和環(huán)境污染等特點(diǎn),在機(jī)組的最小、最大技術(shù)出力范圍內(nèi)按一定調(diào)度目標(biāo)制定發(fā)電計(jì)劃,而且需要考慮電力線路有功功率傳輸極限等安全、可靠性準(zhǔn)則,保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
1 傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式
傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式,是按等耗量微增率原則分配各機(jī)組負(fù)荷,即按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷,使系統(tǒng)的總耗量最小。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式中,機(jī)組的煤耗量曲線和它的微增率曲線是調(diào)度的基礎(chǔ)資料,它們的準(zhǔn)確性直接影響到經(jīng)濟(jì)調(diào)度效益。而發(fā)輸配一體化的管理體制有利于調(diào)度機(jī)構(gòu)獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料,因此,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式適用于發(fā)輸配一體化的電力體制。傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1.1 物理意義清晰
假定兩臺機(jī)組在微增率不等的狀態(tài)下運(yùn)行,且dF■/dP■>dF■/dP■,可以在兩臺機(jī)組的總輸出功率不變的條件下調(diào)整負(fù)荷分配,讓1號機(jī)組減少輸出ΔP,2號機(jī)組增加輸出ΔP。于是1號機(jī)組將減少燃料消耗(dF■/dP■)×ΔP,2號機(jī)組將增加燃料消(dF■/dP■)×ΔP,而總的燃料消耗將可節(jié)約:
ΔF=(dF■/dP■)×ΔP-(dF■/dP■)×ΔP>0
這樣的負(fù)荷調(diào)整可以一直進(jìn)行到兩臺機(jī)組的微增率相等為止,不難理解,等耗量微增率準(zhǔn)則也適用于多臺機(jī)組間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配。
1.2 可以考慮網(wǎng)損的影響
傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式可以通過計(jì)算網(wǎng)損微增率,構(gòu)成煤耗與網(wǎng)損的協(xié)調(diào)方程式,對機(jī)組的耗量特性曲線進(jìn)行修正,考慮網(wǎng)損對經(jīng)濟(jì)調(diào)度的影響。
1.3 對部分不等式約束條件較難處理
傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以考慮功率平衡等式約束,同時(shí),對于自變量的不等式約束條件,如發(fā)電廠有功功率上、下限,水電廠流量上、下限和水庫水位上、下限等,可以通過檢驗(yàn)方便處理;但是以函數(shù)形式出現(xiàn)的不等式約束條件,例如,線路潮流限制和母線電壓上、下限等,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度較難處理。
2 計(jì)劃電量調(diào)度模式
計(jì)劃電量調(diào)度模式,可以確保投建機(jī)組的發(fā)電利用小時(shí)數(shù),保證投建機(jī)組的固定成本回收,對于促進(jìn)我國電源投資建設(shè)、盡快補(bǔ)足電力供需缺口具有積極作用,促進(jìn)了這一時(shí)期我國電力工業(yè)的發(fā)展。由于計(jì)劃電量調(diào)度模式僅與機(jī)組容量有關(guān),不考慮機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等因素,也帶來了一些問題。
2.1 火電建設(shè)小型化
計(jì)劃電量調(diào)度模式下,小型火電機(jī)組可以保證充足的負(fù)荷率,確保成本回收。因此,一些地區(qū)建設(shè)了一批小火電、小油電,以補(bǔ)足電力供需缺口。這些機(jī)組煤耗高、污染嚴(yán)重,影響電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2.2 水電及可再生能源發(fā)展落后
水電及可再生能源建設(shè)投資大、周期長,而且在計(jì)劃電量調(diào)度模式下分配的發(fā)電利用小時(shí)數(shù)與火電相同,因此電源建設(shè)投資更傾向于建設(shè)周期短、見效快的火電機(jī)組。
2.3 輸電設(shè)備建設(shè)落后
計(jì)劃電量調(diào)度模式對電力發(fā)展的促進(jìn)作用,主要傾向于電源建設(shè),對輸電設(shè)施建設(shè)沒有引導(dǎo)和激勵(lì)措施,造成這一時(shí)期我國輸電設(shè)備較為落后。
2.4 電廠建設(shè)不經(jīng)濟(jì)
計(jì)劃電量調(diào)度模式保證了機(jī)組的成本回收,此外,為鼓勵(lì)投資興建電廠,國家還規(guī)定了還本付息的電價(jià)政策。因此電廠建設(shè)工程缺乏約束,建設(shè)缺乏經(jīng)濟(jì)性。
3 節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式
節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式改革,必然對電力系統(tǒng)的發(fā)展和運(yùn)行產(chǎn)生影響,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
3.1 引導(dǎo)電源投資建設(shè)方向,改善電源結(jié)構(gòu)
目前,我國以火力發(fā)電為主,清潔能源和可再生能源發(fā)電的比例較小,截止2005年,火電占總裝機(jī)容量比例約為75.67%,電源結(jié)構(gòu)不合理。實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度后,優(yōu)先調(diào)用清潔能源和可再生能源發(fā)電,對我國投資建設(shè)清潔能源和可再生能源的引導(dǎo)作用明顯,有利于改善我國的電源結(jié)構(gòu),優(yōu)化各類資源配置。
3.2 不能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)
節(jié)能發(fā)電調(diào)度能夠獲得在等輸出電量情況下發(fā)電側(cè)節(jié)能降耗和有害氣體減排的作用,但是,由于不同電廠燃煤的來源不同、煤炭運(yùn)輸成本不同、煤價(jià)有差異等因素,煤耗量并不能代表發(fā)電機(jī)組的邊際生產(chǎn)成本。因此,節(jié)能發(fā)電調(diào)度改變了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度按邊際成本制定發(fā)電計(jì)劃的原則,偏離了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的理論基礎(chǔ),是一種節(jié)能但不一定經(jīng)濟(jì)的調(diào)度模式。
同時(shí),由于在當(dāng)前“廠網(wǎng)分離”的體制下,很難獲得真實(shí)的發(fā)電機(jī)組供電標(biāo)煤煤耗率,并且供電煤耗率本身是發(fā)電機(jī)組輸出功率的函數(shù),這將使得節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式不能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。
3.3 電網(wǎng)安全可靠性要求更高
節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式下,大容量、低能耗機(jī)組接近滿發(fā),可能對電網(wǎng)的傳輸能力、安全裕度要求更高;另外大容量機(jī)組滿發(fā)后,系統(tǒng)備用由多個(gè)小機(jī)組承擔(dān),可能造成系統(tǒng)事故備用容量不足,影響系統(tǒng)的可靠性。
4 電力市場交易模式
市場化改革的核心是對電力工業(yè)放松管制,以各種方式將發(fā)電、輸配電和用電分離,形成多方利益實(shí)體的競爭化模式。電力市場化競爭機(jī)制的特點(diǎn)是放松管制之后,多方利益實(shí)體追求各自利潤的最大化,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了社會效益的最大化。電力市場交易模式,對電力系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
4.1 電力市場模式下電力系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)有效
發(fā)電側(cè)和售電側(cè)引入競爭、打破電力工業(yè)的壟斷經(jīng)營,提高電力工業(yè)的生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。發(fā)電競爭的結(jié)果使得電力系統(tǒng)整體供電成本下降,電價(jià)有所降低。
4.2 電力市場模式兼顧電力系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保
隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,化石能源的消耗越來越巨大,由此造成的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重,歐盟國家己經(jīng)對燃燒化石燃料而釋放的二氧化碳征收高額的碳稅,以化石燃料為能源的發(fā)電成本中,購買二氧化碳排放指標(biāo)的成本已經(jīng)占發(fā)電成本的一定比例,在這種情況下的市場競爭發(fā)電調(diào)度模式,實(shí)際上是一種兼顧節(jié)能和環(huán)保的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式。
4.3 電力市場交易模式復(fù)雜性增加
電力市場模式下需要考慮中長期交易、期貨交易、實(shí)時(shí)交易等不同電量約束,調(diào)度的復(fù)雜性增加。市場模式下強(qiáng)調(diào)競爭,為達(dá)到各方利益最大化,可能造成電網(wǎng)在臨界安全附近運(yùn)行,淡化電力系統(tǒng)運(yùn)行中復(fù)雜物理規(guī)律與市場競爭的關(guān)聯(lián),威脅電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全,可能背離預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果。
4.4 市場化競爭可能產(chǎn)生不必要的市場力
電力市場模式下,一些公司可能利用自身所占的市場份額優(yōu)勢或與其他公司形成聯(lián)盟后所占的市場份額優(yōu)勢來操縱市場價(jià)格,這些公司的收益往往超過競爭所能取得的收益,產(chǎn)生不必要的市場力。為防止市場中公司之間的勾結(jié)行為,市場管理者應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的監(jiān)管措施。
5 結(jié)束語
總之,在市場交易模式下,由于電力交易的多樣性,調(diào)度機(jī)構(gòu)不僅應(yīng)當(dāng)考慮時(shí)段之間的爬坡速率限制,而且應(yīng)當(dāng)考慮各種雙邊合同、電量合同以及期貨合同等在各個(gè)調(diào)度時(shí)段之間的合理分配,同時(shí),電網(wǎng)潮流的不確定性和多變性,使得安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度的重 要作用也日益明顯。
一、電力系統(tǒng)自動化和電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 電力系統(tǒng)自動化是指應(yīng)用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置、通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制,以保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行和具有合格的電量質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)最核心內(nèi)容。而電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的一部分,分為發(fā)電和輸電調(diào)度自動化(通常稱電網(wǎng)調(diào)度自動化)和配電網(wǎng)調(diào)度自動化(通常稱配網(wǎng)自動化)。
二、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動
電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動就是在電力系統(tǒng)調(diào)度中心對電力系統(tǒng)實(shí)施的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制。遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站、被控站和遠(yuǎn)動通道。狹義遠(yuǎn)動系統(tǒng)只包括兩端遠(yuǎn)動設(shè)備和遠(yuǎn)動通道;而廣義的遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站的人機(jī)設(shè)備和被控站的過程設(shè)備在內(nèi)。電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控功能由各級調(diào)度共同承擔(dān),而自動發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度則由大區(qū)網(wǎng)調(diào)或省調(diào)負(fù)責(zé),網(wǎng)調(diào)和省調(diào)還應(yīng)具有安全分析和校正控制等功能。
三 、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能
(一)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制
通過電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全分析等高層次功能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中監(jiān)視主要是對電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的采集、處理、顯示、告警和打印,以及對電力系統(tǒng)異常或事故的自動識別,向調(diào)度員反映電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和電氣參數(shù)。而控制主要是指通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備執(zhí)行對斷路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組、變壓器分接頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方操作的開環(huán)控制。
(二)電力系統(tǒng)安全分析
電力系統(tǒng)安全分析主要內(nèi)容是利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)發(fā)生一條線路、或一臺發(fā)電機(jī)、變壓器跳閘的假想事故進(jìn)行在線模擬計(jì)算,以便隨時(shí)發(fā)現(xiàn)每一種假想事故是否可以造成設(shè)備過負(fù)荷、以及頻率和電壓超出允許范圍等不安全情況,是一系列以單一設(shè)備故障為目標(biāo)而進(jìn)行的在線潮流計(jì)算。
(三)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度
電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是在滿足安全、電能質(zhì)量和備用容量要求的前提下,基于系統(tǒng)有功功率平衡的約束條件和考慮網(wǎng)絡(luò)損失的影響,以最低的發(fā)電(運(yùn)行)成本或燃料費(fèi)用,達(dá)到機(jī)組間發(fā)電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配且保證對用戶可靠供電的一種調(diào)度方法。在調(diào)度過程中按照電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的約束條件,在給定的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式中,在保證系統(tǒng)頻率質(zhì)量的條件下,以全系統(tǒng)的運(yùn)行成本最低為原則,將系統(tǒng)的有功負(fù)荷分配到各可控的發(fā)電機(jī)組。經(jīng)濟(jì)調(diào)度一般只按靜態(tài)優(yōu)化來考慮,不計(jì)算其動態(tài)過程。
四、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國外的應(yīng)用
國外的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)均是采用了RISc工作者,UNIX操作系統(tǒng)和國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),主要有以下幾種:
(一)西門子SPECTRUM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由德國西門子公司基于32比特SUN點(diǎn)的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺,引入軟總線概念,服務(wù)器之間及內(nèi)部各進(jìn)程與實(shí)用程序問的信息交換實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)的。采用了分布式組件、面向?qū)ο蟮燃夹g(shù),廣泛應(yīng)用于配電公司、城市電力公司和工業(yè)用戶。
(二)CAE系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用64比特ALPHAI作站、客戶I服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和雙以太網(wǎng)構(gòu)成的EMS硬件平臺,選用分布式應(yīng)用環(huán)境開發(fā)研制的,集DAC、SYS、uI、APP、COM于一體。該系統(tǒng)功能分布于各節(jié)點(diǎn),能有效地減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,防止通信瓶頸問題。
(三)VALMET系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于多種硬件平臺,可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件三個(gè)服務(wù)器。
(四)SPIDER系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由ABB公司開發(fā)的,采用分布式數(shù)據(jù)庫和模塊化結(jié)構(gòu),可根據(jù)用戶實(shí)際需求配置系統(tǒng)。它具有雙位的遙信處理功能,使?fàn)顟B(tài)信號穩(wěn)定性好,并有一套完整的維護(hù)工具。
五、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征
電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)應(yīng)具有以下基本特征:
(一)該技術(shù)應(yīng)該能夠及時(shí)并準(zhǔn)確地采集、檢測和處理電,網(wǎng)中各元件、局部或整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息;
(二)能根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)要求,為調(diào)度人員做出準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)和控制的決策提供依據(jù);
(三)能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào),使電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,并提供優(yōu)質(zhì)的供電;
(四)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)能提高工作效率,降低電力系統(tǒng)事故發(fā)生概率,延長設(shè)備使用壽命,能夠保障電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,尤其是能避免整個(gè)電力系統(tǒng)的崩潰和大面積停電等連鎖性事故發(fā)生。
六、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)調(diào)動自動化技術(shù)應(yīng)朝著模塊化、面向?qū)ο?、開放化、只能化合可視化等方面發(fā)展。 (一)模塊化與分布式。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要思想就是模塊化和分布式。組件技術(shù)是一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)真正的分布式體系結(jié)構(gòu),基于平臺層解決數(shù)據(jù)交換的異構(gòu)問題,是一種重要的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)。
(二)面向?qū)ο蠹夹g(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的目的就是為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息。面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種能很好的解決這個(gè)問題的技術(shù)先進(jìn)且能很好地遵循ClM的技術(shù),但它的實(shí)現(xiàn)有一定的難度。
(三)電力系統(tǒng)調(diào)度綜合自動化。全面建立調(diào)度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),提高電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的綜合管理水平,使電力系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化,避免電力系統(tǒng)崩潰或大面積停電事故,提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性;建立并完善電氣事故處理體系,使事故停電時(shí)間降到最短,降低各種不必要的影響。
(四)無人化值守管理模式。建立無人值班綜合監(jiān)控系統(tǒng),能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全性分析、狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)測及遠(yuǎn)程調(diào)控等,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動報(bào)警,以便調(diào)度人員及時(shí)處理事故,從而保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人值守調(diào)度管理方式,減少值守人員,提高工作效率。
(五)智能化。智能化調(diào)度是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。智能調(diào)度技術(shù)采用調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù),能夠及時(shí)、有效地獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)正常運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化、預(yù)警和預(yù)防智能化控制、故障的智能判辨、故障的智能分析、故障的智能恢復(fù)等,最大限度實(shí)現(xiàn)全面、精細(xì)、及時(shí)、最優(yōu)的電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理,以達(dá)到電力系統(tǒng)的調(diào)度、運(yùn)行和管理的智能化。
結(jié)語
本文首先簡要地?cái)⑹隽穗娏ο到y(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要性及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員掌握相關(guān)技術(shù)的必要性。根據(jù)幾種電力系統(tǒng)調(diào)動自動化系統(tǒng)的應(yīng)用,概述了電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況。從電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征出發(fā),對幾種電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)進(jìn)行了簡要的探討。最后,對今后電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
電力系統(tǒng)中的電氣自動化是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中涉及最為廣泛的工科類學(xué)科,這其中包含了計(jì)算機(jī)的軟硬件處理技術(shù)、電力電子科學(xué)技術(shù)、信息處理技術(shù)、電氣工程制造等多個(gè)技術(shù)范圍。伴隨著我國信息技術(shù)科學(xué)以及電子科技的不斷發(fā)展,依托電能發(fā)展的控制行業(yè)已經(jīng)逐漸無法滿足現(xiàn)代社會農(nóng)業(yè)、家用、辦公、工廠制造等眾多領(lǐng)域的高度運(yùn)用,在高需求下,傳統(tǒng)電力帶動的技術(shù)在當(dāng)今多線路的電力系統(tǒng)中已經(jīng)愈發(fā)供應(yīng)不足。實(shí)行高度自動化技術(shù)還能在很大程度上緩解工人的勞動量,并且節(jié)約了生產(chǎn)所花費(fèi)的時(shí)間,更為電力系統(tǒng)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐,因此,對電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的分析是極為重要的。
1 電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用
各種行業(yè)各種技術(shù)的存在和發(fā)展都有著一定的依托促進(jìn)作用,我國在近幾年所呈現(xiàn)的大國崛起現(xiàn)象已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)政治討論的焦點(diǎn),尤其是信息化相關(guān)方面普及發(fā)展技術(shù)更是可見一斑。而電力行業(yè)作為現(xiàn)代社會發(fā)展以及國家軍事信息安全的保障性系統(tǒng),更在不斷提升自身設(shè)施、技術(shù)以及專業(yè)技能。與高速發(fā)展相對應(yīng)的是,能源匱乏已經(jīng)成為社會發(fā)展避無可避的重大問題。雖然電力能源并非討論中心的一級能源,但是其與有限資源有著十分緊密的聯(lián)系。
在我國,電力資源的獲取主要通過火電和水電兩種形式,然而煤炭資源這一非再生資源的逐年短缺已經(jīng)成為無法避免的問題。水資源方面,水污染以及水資源的極度浪費(fèi)還在逐步治理過程中,治理成果無法在短時(shí)間內(nèi)顯現(xiàn)出來。雖然近年來我國的電網(wǎng)覆蓋面積在逐年擴(kuò)大,但是由于我國國土面積遼闊,在一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)雖然實(shí)現(xiàn)通電,但電能供應(yīng)極度不穩(wěn)定。再加上通常情況下偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后,科技普及能力不足,所使用的電器以及輸送電力所需的電纜設(shè)備老化情況較為嚴(yán)重,這就造成了電能的浪費(fèi)和斷電現(xiàn)象的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)斷電時(shí),相關(guān)專業(yè)人員未能及時(shí)到場進(jìn)行處理,將造成無法估量的嚴(yán)重后果,進(jìn)而造成社會秩序出現(xiàn)紊亂,擾亂社會治安以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,更嚴(yán)重的會造成國家安全受到影響。
2 電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中運(yùn)用的內(nèi)容
電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術(shù)主要包括了PLC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)兩方面。電力系統(tǒng)中的自動化技術(shù)其核心即為計(jì)算機(jī)技術(shù),這也是電氣自動化技術(shù)中最為常見也是最具代表性的科學(xué)技術(shù),它為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣自動化提供前提條件,并且在輸配電和供變電方面也發(fā)揮了無可替代的作用。
此外,計(jì)算機(jī)技術(shù)中運(yùn)用了電網(wǎng)的調(diào)動,從而實(shí)現(xiàn)了國家電網(wǎng)信息的采集工作,并且還負(fù)責(zé)對不同的省、地區(qū)直轄市范圍和省、市、縣不同級別電網(wǎng)實(shí)施自主調(diào)配工作,對其信息進(jìn)行儲存和整合。計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動化的實(shí)施還實(shí)現(xiàn)了我國整體電位設(shè)備整合,加強(qiáng)對整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控以及調(diào)動工作。
隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,采用電氣自動化在電力系統(tǒng)運(yùn)行中開展實(shí)時(shí)的仿真工作。電力系統(tǒng)采用電氣自動化技術(shù)進(jìn)行仿真技術(shù)的實(shí)施驅(qū)動,導(dǎo)致電力系統(tǒng)在更大的工程上都可以實(shí)現(xiàn)暫時(shí)以及穩(wěn)定狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中進(jìn)行同步的實(shí)驗(yàn),并且可以為電力系統(tǒng)提供強(qiáng)大且精確的數(shù)據(jù),相關(guān)的工作人員還能夠在這樣的環(huán)境中,對于更多新型的電力裝置進(jìn)行測試,最終很大程度上推動了混合型的實(shí)時(shí)、仿真實(shí)驗(yàn)室的建立,也推動電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大程度的發(fā)展。
PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)中電氣自動化的應(yīng)用順利實(shí)現(xiàn)了對于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析、采集、整合、傳遞以及調(diào)換等工作,對整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施控制,并且提高了在電力相關(guān)的生產(chǎn)活動中的協(xié)調(diào)性。PLC技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用,使得電力控制內(nèi)接線得以精簡,并且使得電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性大大提高,降低了系統(tǒng)的能源損耗,節(jié)約了電力生產(chǎn)的人力和物力。PLC技術(shù)所具有的種種優(yōu)勢使得其在電力系統(tǒng)中的電氣自動化方面得到了充分的應(yīng)用和發(fā)揮。PLC技術(shù)所采用的輔助性繼電器,內(nèi)部邏輯關(guān)聯(lián)替換了之前的機(jī)械繼電器導(dǎo)線相連。這樣繼電器其中節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間就能夠到達(dá)忽略不計(jì)的程度,這使得電力系統(tǒng)的可靠性顯著提升。除此之外,PLC系統(tǒng)其抗干擾性非常強(qiáng),這能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜多變的工作環(huán)境。
隨著社會科技的不斷發(fā)展,研究的不斷深入,系統(tǒng)的操作流程將會更加簡單易操作,逐步實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)操作的方便快捷的目標(biāo),并降低電力員工的工作難度,提升作業(yè)準(zhǔn)確率,這使得員工的工作效率大大提升。
3 電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用,起著至關(guān)重要的影響。主要是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,在電力系統(tǒng)中,用電以及輸電、發(fā)電和變電、配電等很多重要的環(huán)節(jié),都需要先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)作為強(qiáng)大的支撐,這樣可以在計(jì)算機(jī)技術(shù)的帶動下,將我國的電力系統(tǒng)自動化技術(shù)也逐漸往更好的方向推動。
電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的許多環(huán)節(jié)以及領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注及應(yīng)用,這對電力系統(tǒng)的自動化建設(shè)有著很大的幫助,而且改變了傳統(tǒng)電力制造傳輸過程中的不足和弊端,對電力系統(tǒng)的整體工作效率得以提升。電氣自動化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用充分迎合了我國電力市場在新世紀(jì)的發(fā)展需要以及社會需求,電氣自動化的驅(qū)動技術(shù)以及自動化技術(shù)能夠完成實(shí)時(shí)仿真工作任務(wù)要求,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定狀態(tài)與暫時(shí)狀態(tài)同步穩(wěn)定的存在。與此同時(shí),電氣自動化驅(qū)動技術(shù)也使得員工的實(shí)踐操作和運(yùn)行準(zhǔn)確率大幅度升高,并且促進(jìn)混合型實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的完成。以太網(wǎng)等技術(shù)已經(jīng)逐步進(jìn)入到百姓的日常生活中,這也增強(qiáng)了電氣自動化在電力系統(tǒng)中的實(shí)用性。電氣自動化在電力系統(tǒng)智能服務(wù)化中的實(shí)際應(yīng)用,使得智能化服務(wù)效率水平得到顯著提高。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化服務(wù)的基礎(chǔ)上還能夠?qū)φ系K提供精準(zhǔn)的自動分析,擺脫了電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中人工分析的情況,大大提升工作準(zhǔn)確度。在配電網(wǎng)工作中充分應(yīng)用電氣自動化技術(shù),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)字信息配電一體化技術(shù),降低電能的損耗,并且充分發(fā)揮了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在實(shí)際工作生活中的價(jià)值。
電氣自動化技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)科學(xué)的發(fā)展,將會朝著更高的國際標(biāo)準(zhǔn)逐步邁進(jìn),在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)“控制、測量、保護(hù)”這三大目標(biāo)。IED電氣自動化技術(shù)的充分應(yīng)用和推廣也將實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息的充分共享,并進(jìn)一步加強(qiáng)了國家電網(wǎng)一體化的建設(shè)。電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的規(guī)模將不斷擴(kuò)大,多媒體、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)也將更加深入發(fā)展。電氣自動化在保證系統(tǒng)相對獨(dú)立性的同時(shí)還能夠保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和監(jiān)控。PLC技術(shù)的操作流程也將向著直觀精簡易操作的方向發(fā)展,大大提高員工操作的效率以及準(zhǔn)確率。因此,逐步加強(qiáng)PLC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系
統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用,將使控制設(shè)備的效率以及工作成果達(dá)到質(zhì)的飛躍,并且傳感器和執(zhí)行器也應(yīng)得到充分的推廣。以太網(wǎng)、多媒體客戶服務(wù)器的充分發(fā)展,也將使得這些技術(shù)更深入地運(yùn)用到電氣自動化技術(shù)的研究中,提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和高性能,加強(qiáng)電力系統(tǒng)中電氣自動化技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用是現(xiàn)代科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢所趨。 我國自主研制的電氣自動化控制系統(tǒng),可以對電力系統(tǒng)的運(yùn)行開展監(jiān)控,對于相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,具有以下優(yōu)勢:對系統(tǒng)的獨(dú)立性起到保護(hù)的作用以及對事故可以及時(shí)地進(jìn)行分析、處理的優(yōu)點(diǎn);可以很好地將設(shè)備的重復(fù)配置現(xiàn)象減少,使得技術(shù)更加合理,對于設(shè)備的維護(hù)工作量也有很大程度的減少。電氣自動化技術(shù)在未來發(fā)展的過程中,必將會逐漸轉(zhuǎn)換成為保護(hù)、控制以及測量等很多方面的綜合技術(shù)。保護(hù)、控制以及測量三者綜合一體化的應(yīng)用技術(shù)是未來電氣自動化技術(shù)發(fā)展的主要方向,在未來的研究中,只有不斷把這三個(gè)方面的工作通過計(jì)算機(jī)輔助使其一體化地完成,才可以真正地將電力系統(tǒng)從整體上實(shí)現(xiàn)自動化,也很大程度上推動了我國電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的進(jìn)程,促進(jìn)我國的智能化電網(wǎng)系統(tǒng)改革更快地發(fā)展。此外,現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)也是電力系統(tǒng)發(fā)展中一個(gè)必不可少的組成部分,它正在朝著并行處理分布式的方向快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)在電氣自動化技術(shù)未來的發(fā)展中也會占據(jù)越來越重要的比重。
4 結(jié)語
電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)用,大力推進(jìn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的建設(shè)發(fā)展目標(biāo),使得電力系統(tǒng)智能化服務(wù)的效率和工作質(zhì)量得到了顯著提升。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中,我們必須將新技術(shù)、新思想積極大膽地應(yīng)用到電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程中去,這樣才能發(fā)揮新世紀(jì)信息科學(xué)技術(shù)所產(chǎn)生的巨大價(jià)值和影響。對于電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術(shù)進(jìn)行不斷深入的研究,逐步完善我國電力系統(tǒng)的一體化建設(shè),為我國智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)以及電力工業(yè)發(fā)展注入新的活力。
導(dǎo)語
在電力系統(tǒng)發(fā)展與信息化相結(jié)合越來越緊密的今天,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一方面促進(jìn)了電力系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展,但在另一方面上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本身所存在的易受病毒侵害等問題,也在無形中加大了電力系統(tǒng)運(yùn)營的安全風(fēng)險(xiǎn)性。
1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全對于電力系統(tǒng)運(yùn)營穩(wěn)定的影響
在開放的電力市場機(jī)制下,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)引入可以有效的將電力用戶與電力交易中心進(jìn)行聯(lián)系,密切了雙方之間的服務(wù)關(guān)系,因此一旦電力系統(tǒng)受到相關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒的侵害,將會對消費(fèi)者和電力企業(yè)造成極大的損失。在這一情況下,在電力系統(tǒng)中進(jìn)行必要的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)工作醫(yī)刻不容緩。電力企業(yè)中為了防止黑客以及病毒的侵害,通常采用認(rèn)證技術(shù)以及加密等措施進(jìn)行保護(hù)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全,但是很多的非法份子以及黑客能夠根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L度、速率、流量以及加密數(shù)據(jù)的類型等等對電力系統(tǒng)中較大設(shè)備的影響或者破壞,或者非法份子以及黑客等還可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)流量的分析和密碼的分析結(jié)合起來對傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,這樣就會對電力系統(tǒng)中直接操縱的設(shè)備以及數(shù)據(jù)受到嚴(yán)重的威脅,所以在電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中沒有安全保護(hù)措施,可能會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞,因此在電力系統(tǒng)中加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全防護(hù)措施是非常重要的。
2、電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全存在的問題
2.1工作環(huán)境的安全漏洞
目前在很多電力企業(yè)中電力操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等用戶環(huán)境自身就存在很多的安全漏洞,如對特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的錯(cuò)誤,自身體系結(jié)構(gòu)中存在的問題等一些漏洞都會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞,從而對電力企業(yè)造成嚴(yán)重的損失。
2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議存在的安全問題
在電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Internet)中采用的TCP IIP協(xié)議主要是面向信息資源共享的,所以會造成部分的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議存在一定的安全漏洞,這種漏洞也是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及信息安全問題中最為重要的根源。比如常見有FTP、Telnet、SMTP等協(xié)議中。并且在電力系統(tǒng)中用戶的口令信息主要是采用明文的形式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸?shù)?這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議雖然是依賴的TCP協(xié)議本身但是也不能保證電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸信號的安全性。
2.3計(jì)算機(jī)病毒的侵害
計(jì)算機(jī)病毒是最為常見的一種病毒形式,任何一個(gè)接觸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的人員都可能會有遭到病危害的先向我。計(jì)算機(jī)病毒分為“蠕蟲”和“病毒”,計(jì)算機(jī)病毒是一種誠訊,是一段可以進(jìn)行執(zhí)行代碼的程序。計(jì)算機(jī)病毒如同生物病毒,具有獨(dú)特的復(fù)制能力,并且蔓延的速度是非常之快的。但是也是非常難以清除的,并且病毒還能夠?qū)⒆陨砀綆У母鞣N病毒類型一個(gè)用戶傳到另一個(gè)用戶通過文件的復(fù)制進(jìn)行傳遞。計(jì)算機(jī)病毒不僅具有復(fù)制能力,而且也具有其他的一些共性一個(gè)被污染的程序能夠傳送病毒的載體。
3、電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全的防護(hù)措施
3.1加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)安全的重視
電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性越來越重要,所以在電力企業(yè),首先應(yīng)該提高全體員工計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)水平和信息安全知識水平,提高防護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息竊密泄密的水平以及綜合能力,電力企業(yè)中嚴(yán)謹(jǐn)將涉密的計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)或者其他的公共信息網(wǎng)相連接,嚴(yán)謹(jǐn)在互聯(lián)網(wǎng)以及非涉密的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中處理單位機(jī)密以及國家機(jī)密的,不斷落實(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全保密責(zé)任,加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)安全的認(rèn)識,并且還應(yīng)該開發(fā)合作單位的安全保密管理系統(tǒng),并簽署保密協(xié)議,加強(qiáng)對電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全的監(jiān)督和管理,并且應(yīng)該定期不定期的對電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性進(jìn)行檢查,并且還應(yīng)該做好文檔的存檔、登記以及銷毀等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)信息安全隱患,從而保證電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。
信息化是我國加快實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和工業(yè)化的必然選擇,堅(jiān)持信息化帶動工業(yè)化,以工業(yè)化促進(jìn)信息化,從而走出一條含有高科技的道路,不斷推進(jìn)我國信息化的建設(shè)。我國最高人民檢察院以及中央保密委員會也多次發(fā)出相關(guān)文件要做好信息保密工作,切實(shí)防外部侵害和網(wǎng)絡(luò)化帶來的國家以及單位機(jī)密泄露。
3.2防火墻的攔截
防火墻主要是保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的一種技術(shù)措施,它主要是用來進(jìn)行阻止網(wǎng)絡(luò)中的黑客的入侵的一道屏障,防火墻也被稱為是控制逾出兩個(gè)方向通信的門檻。在電力系統(tǒng)中在殺毒軟件的基礎(chǔ)上配置防火墻軟件系統(tǒng)是比較安全的措施,并且在電力系統(tǒng)中為了預(yù)防黑客或者不法分子的入侵對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息以及系統(tǒng)的備份是非常重要的,而且還對備份進(jìn)行定期的檢查,保證其有效性。
3.3防病毒
(1)在電力企業(yè)中管理信息系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一部署病毒防護(hù)的措施,嚴(yán)謹(jǐn)電力系統(tǒng)中的安全區(qū)Ⅰ和Ⅱ與管理信息系統(tǒng)共同使用一個(gè)防病毒的管理服務(wù)器;(2)在電力系統(tǒng)中對于所有系統(tǒng)中的服務(wù)器以及工作站都應(yīng)該布置有恰當(dāng)?shù)姆啦《井a(chǎn)品的客戶端;(3)在對電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布置單獨(dú)的電子郵件系統(tǒng)時(shí),必須在電子郵件的服務(wù)器前段部署殺毒軟件以及病毒網(wǎng)關(guān),從而可以有效防止帶有病毒的郵件在辦公網(wǎng)路中傳播蔓延;(4)電力系統(tǒng)與Internet的網(wǎng)絡(luò)接口處也應(yīng)該部署防病毒的網(wǎng)關(guān),從而可以防止蠕蟲以及病毒的傳播和蔓延到電力企業(yè)的管理信息系統(tǒng)中;(5)為了保證電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性,還應(yīng)該加強(qiáng)病毒的管理,從而可以保證病毒特征碼的全面及時(shí)的更新,并且應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行查殺病毒的特征以及類型并掌握病毒對電力系統(tǒng)威脅的情況,從而可以采取有效的措施保證電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。
4、電力專用物理隔離措施
在電力系統(tǒng)中對于網(wǎng)閘可以采用隔離島以及雙處理器的設(shè)計(jì)技術(shù),并且在電力系統(tǒng)的軟件和硬件方面都應(yīng)該采用單向傳輸控制,從而保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯蜗蛐跃哂锌煽康乇ＷC。為了保證電力二次系統(tǒng)的安全性專門設(shè)計(jì)了單向電力系統(tǒng)的物理隔離裝置,這種隔離裝置主要用于電力系統(tǒng)的安全區(qū)Ⅰ或者集散控制系統(tǒng)中的DCS系統(tǒng)中,安全區(qū)Ⅱ(非控制生產(chǎn)區(qū))和管理信息系統(tǒng)的MIS網(wǎng)或者安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ(生產(chǎn)管理區(qū))等網(wǎng)絡(luò)物理隔離,并且還能夠保證電力系統(tǒng)的安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ向安全區(qū)Ⅲ、Ⅳ進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的傳輸數(shù)據(jù)。并且電力
專用物理隔離措施能夠有效的阻止病毒以及黑客以及外來網(wǎng)絡(luò)的入侵。從而可以最大限度的保證電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。 5、主機(jī)防護(hù)
電力系統(tǒng)中的主機(jī)防護(hù)系統(tǒng)能夠有效的預(yù)防以及控制各種計(jì)算機(jī)已知病毒或者未知病毒、各種惡意程序以及木馬的入侵。并且在進(jìn)行連接互聯(lián)網(wǎng)時(shí),不用擔(dān)心由于中病毒而導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓現(xiàn)象,并且可以不用重啟系統(tǒng),只需要進(jìn)行點(diǎn)擊按鈕,則系統(tǒng)就可以恢復(fù)到正常的狀態(tài),主機(jī)的防護(hù)對增加服務(wù)器的安全性具有重要的作用和價(jià)值。
總結(jié)
電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息化的應(yīng)用隨著社會的發(fā)展和科學(xué)的技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展,在信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性也在逐漸變化,這對電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)細(xì)信息的安全性和可靠性帶來更大的挑戰(zhàn),目前電力系統(tǒng)的安全防護(hù)主要是防護(hù)病毒、黑客以及非法分子等通過各種形式對系統(tǒng)的攻擊和破壞,因此加強(qiáng)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全防護(hù)是保證國家重要基礎(chǔ)設(shè)施電力系統(tǒng)安全性的重要措施。
一、電力應(yīng)急通信中VSAT衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍
(1)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。在雙向數(shù)據(jù)傳輸過程中,電力系統(tǒng)應(yīng)急VSAT衛(wèi)星通信具備中低速率、續(xù)傳輸、呈星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(可實(shí)時(shí)指令控制遠(yuǎn)端變電站)且指令傳送及返回時(shí)延
二、電力應(yīng)急通信中VSAT衛(wèi)星通信組網(wǎng)方案
(1)縣調(diào)范圍VSAT網(wǎng)絡(luò)方案。因此對于通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求較低,可以采取租用商業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。在組網(wǎng)時(shí)采取共享主站方案,均以調(diào)度部門、變電所、遠(yuǎn)端小站的方式接入系統(tǒng),主要運(yùn)用“雙跳”連接。(2)地調(diào)范圍VSAT網(wǎng)絡(luò)方案。此組建方案主要是應(yīng)用于數(shù)量較多(幾十個(gè)小站之間)站點(diǎn)的通信,其通信業(yè)務(wù)主演涵蓋:中低速率數(shù)據(jù)通道、話音傳輸、圖像傳輸通道以及太網(wǎng)接口等等。由于此類通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要具備較高傳輸實(shí)時(shí)性且信息種類較多,因此需要組建專用的VSAT系統(tǒng),調(diào)度部門、變電所、遠(yuǎn)端小站主要采取“單跳”連接方式,建立起以調(diào)度部門為中心,電力系統(tǒng)內(nèi)的廠、所為遠(yuǎn)端小站的VSAT網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。(3)省級系統(tǒng)VSAT網(wǎng)絡(luò)方案。省級系統(tǒng)內(nèi)廠站VSAT網(wǎng)絡(luò)主要是指組建一個(gè)系統(tǒng)調(diào)度中站覆蓋全省所有變電所、遠(yuǎn)端小站的VSAT通信網(wǎng)絡(luò)。該通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須能夠保證各個(gè)地調(diào)至省調(diào)通局之間以及各個(gè)地調(diào)至所有覆蓋范圍內(nèi)的廠、所之間的通信傳輸均為“單跳”連接方式,在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中需要設(shè)置一個(gè)中心站,主要負(fù)責(zé)監(jiān)視、控制系統(tǒng)和管理整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)[2]。
三、電網(wǎng)VSAT衛(wèi)星應(yīng)急通信建設(shè)實(shí)例
在國網(wǎng)公司VSAT衛(wèi)星應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)當(dāng)中,組網(wǎng)方案主要采用的是以省公司統(tǒng)一VSAT網(wǎng)絡(luò)平臺方案(即:采用分層、分區(qū)域架構(gòu)形式)。省信通公司范圍內(nèi),在省調(diào)控中心建設(shè)中心站/主站,各個(gè)廠站建設(shè)子站系統(tǒng)(主要設(shè)備為便攜小站和車載站),通過中心站/主站與每個(gè)子站直接通信,構(gòu)成星狀衛(wèi)星通信網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主站系統(tǒng)是利用衛(wèi)星運(yùn)營主站,衛(wèi)星帶寬資源是利用租用的亞太5號衛(wèi)星Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器資源。中心主站至220kV變電站衛(wèi)星通信電路開通,使通道具備了應(yīng)急條件下為電網(wǎng)提供可靠通信通道的條件。這使整個(gè)電網(wǎng)的電力通信系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定和可靠,保障電網(wǎng)安全抵御自然災(zāi)害的能力將會得到質(zhì)的提升。
摘要:廣域測量技術(shù)是近年來電力系統(tǒng)前沿技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一。論述了廣域測量系統(tǒng)(Wide-Area MeasurementSystem,WAMS)在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、全網(wǎng)動態(tài)過程記錄和暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測 及控制、電壓和頻率穩(wěn)定監(jiān)視及控制、低頻振蕩分析及抑制、全局反饋控制等方面的應(yīng)用,對其應(yīng)用前景做了簡要分析,并提出WAMS的發(fā)展規(guī)劃。
關(guān)鍵詞:廣域測量系統(tǒng)(WAMS);同步相量測量裝置;動態(tài)監(jiān)測
隨著電力系統(tǒng)總?cè)萘康牟粩嘣黾?、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷擴(kuò)大、超高壓長距離輸電線路的增多以及用戶對電能質(zhì)量要求的逐漸提高,對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定提出了更高的要求。建立可靠的電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視、分析和控制系統(tǒng),以保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,已成為十分重要的問題。近來受到廣泛關(guān)注的廣域測量系統(tǒng)(Wide-area measurement system,WAMS)可能在一定程度上緩解目前對大規(guī)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)分析與控制的困難。
1安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)
互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定控制面臨著較多的問題:互聯(lián)系統(tǒng)的低頻振蕩問題及緊急控制等問題。如我國華中系統(tǒng)的低頻振蕩衰減時(shí)間較長,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),華中系統(tǒng)的較長的動態(tài)過程勢必會通過聯(lián)絡(luò)線影響到華東系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基于事件的就地控制不能夠充分觀察系統(tǒng)的動態(tài)過程,因而不能夠較好觀察系統(tǒng)的各種狀態(tài),比如某些系統(tǒng)目前無法較快地抑制低頻振蕩問題。基于響應(yīng)的廣域穩(wěn)定控制增強(qiáng)了互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定控制的可靠性和靈敏性。
目前的穩(wěn)定控制系統(tǒng),比如電氣制動、發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁、發(fā)電機(jī)組切除、自適應(yīng)負(fù)荷減載及新興的靈活交流輸電等,發(fā)展到廣域控制都應(yīng)該是基于廣域電力系統(tǒng)的信息:原來使用就地信息不能夠滿足控制對電力系統(tǒng)充分觀察的要求。廣域測量系統(tǒng)提高了電力系統(tǒng)的可觀察性,通過各種分析手段,進(jìn)行系統(tǒng)動態(tài)過程的分析,如通過頻譜分析,可以實(shí)時(shí)計(jì)算出系統(tǒng)的振蕩模式、系統(tǒng)狀態(tài)量的變化趨勢等:從而提供給廣域控制充分的動態(tài)信息。
1.1 暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測及控制
當(dāng)今投入實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的穩(wěn)定控制系統(tǒng)可分為兩種模式,即“離線計(jì)算、實(shí)時(shí)匹配”和“在線預(yù)決策、實(shí)時(shí)匹配”。但分析表明,大停電往往由“不可預(yù)見”的連鎖故障引起,在這種情況下以上兩種穩(wěn)定控制系統(tǒng)很可能無法響應(yīng)。理論上最為完美的穩(wěn)定控制系統(tǒng)模式是“超實(shí)時(shí)計(jì)算、實(shí)時(shí)匹配”。這種模式假設(shè)在故障發(fā)生后進(jìn)行快速的暫態(tài)分析以確定系統(tǒng)是否會失穩(wěn),若判斷系統(tǒng)失穩(wěn)則給出相應(yīng)的控制措施以保證系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定控制系統(tǒng)的整個(gè)分析計(jì)算、命令傳輸、執(zhí)行過程的時(shí)間極短,理論上可以對任何導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)的故障給出相應(yīng)的穩(wěn)定控制措施,達(dá)到對各種系統(tǒng)運(yùn)行工況、各種故障類型的完全自適應(yīng)。
WAMS 在以下幾方面的應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)上述自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng):
(1)對于 WAMS 提供的系統(tǒng)動態(tài)過程的時(shí)間序列響應(yīng),直接應(yīng)用某種時(shí)間序列預(yù)測方法或人工智能方法預(yù)測系統(tǒng)未來的受擾軌跡,并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但由于電力系統(tǒng)在動力學(xué)上的復(fù)雜性,這種直接外推方法的可靠性值得懷疑。
(2)以 WAMS 提供的系統(tǒng)故障后的狀態(tài)為初始值,在巨型機(jī)或 PC 機(jī)群上進(jìn)行電力系統(tǒng)超實(shí)時(shí)暫態(tài)時(shí)域仿真,得到系統(tǒng)未來的受擾軌跡,從而判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。僅就算法而言,這種方法是可靠的,但在連鎖故障的情況下,控制中心未必知道該方法需要的電力系統(tǒng)動態(tài)模型;再者,該方法要求的時(shí)域仿真的超實(shí)時(shí)度較高,目前對大規(guī)模系統(tǒng)而言可能還存在困難。
(3)基于 WAMS 提供的系統(tǒng)動態(tài)過程的時(shí)間序列響應(yīng),首先利用某種辨識方法得到一個(gè)簡化的系統(tǒng)動態(tài)模型,然后對該模型進(jìn)行超實(shí)時(shí)仿真,得到系統(tǒng)未來的受擾軌跡,并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種方法的可靠性比第一種方法好,同時(shí)僅基于WAMS 提供的實(shí)測信息,不需知道第二種方法必需的故障后系統(tǒng)動態(tài)模型的先驗(yàn)知識,應(yīng)該是目前比較有前途的方法。
除了判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性外,另一個(gè)重要問題是若干預(yù)測結(jié)果為系統(tǒng)失穩(wěn),那么該如何給出適當(dāng)?shù)目刂屏恳员苊庀到y(tǒng)失穩(wěn),這方面的研究相對于暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測的研究還較薄弱。它涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定量化分析和穩(wěn)定量化指標(biāo)對控制變量的靈敏度分析,即使在離線環(huán)境下這也是一個(gè)難點(diǎn),實(shí)時(shí)環(huán)境下要求快速給出適當(dāng)?shù)目刂屏繉⒏永щy。有些研究以WAMS 得到的故障后一小段時(shí)間內(nèi)的實(shí)測量為輸入向量,通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接將這些實(shí)測量映射到控制向量(如切機(jī)、切負(fù)荷量等)空間,這種方法相當(dāng)于將暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測和求解控制量都隱含在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要大量樣本,如何保證這些樣本對各種系統(tǒng)運(yùn)行工況和各種可能發(fā)生的故障具有足夠的代表性是一個(gè)難題。WAMS 得到的實(shí)測信息也可用作穩(wěn)定控制后備的失步解列裝置的觸發(fā)信號,在這方面的研究中系統(tǒng)通常被等值成兩機(jī)系統(tǒng)。
1.2電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)
傳統(tǒng)的分散配置的分散控制器實(shí)際上是在簡化模型下設(shè)計(jì)的“孤立”控制器,只考慮本機(jī)可測信號,不考慮多機(jī)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)作用及系統(tǒng)中其它控制器的存在和交互作用影響,其結(jié)果是這種控制器只對改善本機(jī)控制特性有一定好處,但對系統(tǒng)其它相鄰機(jī)組的動態(tài)行為不可能有確定的改善,相反存在著各控制器間動作無法協(xié)調(diào),而使各自的控制特性惡化的可能性。北美系統(tǒng)在進(jìn)一步加裝PSS過程中曾有過由于相互協(xié)調(diào)而使低頻振蕩重新出現(xiàn)甚至加劇的實(shí)例。
廣域測量系統(tǒng)提供了廣域系統(tǒng)的同步狀態(tài)量,為進(jìn)一步開發(fā)相互協(xié)調(diào)動作的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器打下基礎(chǔ)?；趶V域測量系統(tǒng),PSS可以觀察動作以后系統(tǒng)各點(diǎn)的響應(yīng)情況,并根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài),確定進(jìn)一步的動作。
2 電壓、頻率穩(wěn)定控制
2.1 慢速電壓穩(wěn)定控制
基于廣域測量系統(tǒng),人們可以開發(fā)較為慢速的廣域控制,比如電壓穩(wěn)定控制。美國BPA公司正在開發(fā)"先進(jìn)電壓穩(wěn)定控制"項(xiàng)目。該項(xiàng)目基于廣域測量系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)提供的系統(tǒng)電壓、電流相量、有功、無功及頻率等綜合信息開發(fā)以下控制:基于響應(yīng)的快速控制,該控制措施包括發(fā)電機(jī)跳閘及無功補(bǔ)償調(diào)節(jié)。該控制主要需要提供電壓相量、頻率、有功及無功的測量;利用無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行電壓控制,基于廣域測量系統(tǒng)提供的電壓幅值及功角,無功補(bǔ)償設(shè)備使用模糊邏輯控制來調(diào)節(jié)電壓幅度;變壓器自動調(diào)壓避免變電站之間并聯(lián)變壓器的環(huán)流現(xiàn)象,提高電壓穩(wěn)定性;發(fā)電廠的電壓調(diào)度在電壓緊急的狀態(tài)下,有較多無功儲備的電廠可以提高電壓,從而減少系統(tǒng)的無功損耗,并提高電容器組的無功輸出。這些措施可以提高系統(tǒng)的無功平衡,從而加強(qiáng)電壓的穩(wěn)定。
2.2 靜態(tài)電壓穩(wěn)定控制
相對于暫態(tài)穩(wěn)定問題,靜態(tài)電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定屬于慢動態(tài)的范疇,更易于利用 WAMS 信息實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定監(jiān)視和控制。如利用 WAMS 得到的各節(jié)點(diǎn)電壓相量測量值將系統(tǒng)等值成兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),能快速給出電壓穩(wěn)定裕度;以各節(jié)點(diǎn)電壓相量測量值作為輸入變量,以潮流雅克比矩陣的最小奇異值作為電壓穩(wěn)定指標(biāo),用大量樣本訓(xùn)練得到一個(gè)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為電壓
穩(wěn)定分類器,輸出 變量為很安全、安全、警戒、危險(xiǎn)、很危險(xiǎn)等 5 種電壓安全水平;以 WAMS 提供的節(jié)點(diǎn)電壓相角差和發(fā)電機(jī)無功出力為輸入變量,應(yīng)用決策樹快速評價(jià)系統(tǒng)的電壓安全水平。
3動態(tài)過程安全分析
3.1 低頻振蕩分析及抑制
隨著大電網(wǎng)的互聯(lián),區(qū)域間的低頻振蕩對互聯(lián)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。WAMS 可望在分析和抑制低頻振蕩方面發(fā)揮作用。直接將系統(tǒng)線性化狀態(tài)空間方程離散化,利用WAMS 提供的各離散時(shí)間點(diǎn)的測量值,通過最小二乘法計(jì)算線性化狀態(tài)空間方程的系數(shù)矩陣,進(jìn)而計(jì)算該矩陣的特征根;基于 WAMS 提供的各離散時(shí)間點(diǎn)的測量值采用卡爾曼濾波方法計(jì)算系統(tǒng)的機(jī)電振蕩模式;應(yīng)用快速傅立葉變換和小波分析對 WAMS 提供的節(jié)點(diǎn)間的電壓相角差振蕩時(shí)間曲線進(jìn)行分析,提取低頻振蕩模式。與常規(guī)離線分析相比,基于 WAMS 的低頻振蕩分析具有更高的可信度。
通常僅基于本地信息的阻尼控制器(如 PSS)不能很好地抑制區(qū)域間的低頻振蕩,因?yàn)楸镜匦畔⒉⒉荒芎芎梅从硡^(qū)域間的振蕩模式,本地信號對于區(qū)域間的振蕩模式的可觀測性不好。WAMS 的出現(xiàn)為抑制區(qū)域間的低頻振蕩提供了強(qiáng)有力的工具,可通過 WAMS 獲取區(qū)域間的發(fā)電機(jī)相對轉(zhuǎn)子角和轉(zhuǎn)子角速度信號等全局信息作為阻尼控制器的反饋信號構(gòu)成閉環(huán)控制。將采用 WAMS 信號的區(qū)間阻尼控制器附加到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器中,達(dá)到抑制區(qū)域間振蕩的目的;采用 WAMS 信號作為裝設(shè)于聯(lián)絡(luò)線上的 TCSC 裝置的控制輸入,基于線性 H∞控制理論設(shè)計(jì)了 TCSC 區(qū)間阻尼控制器采用 WAMS 信號作為控制器輸入時(shí),需要引起重視的是 WAMS 信號的時(shí)滯(Time Delay)問題考慮時(shí)滯后閉環(huán)系統(tǒng)成為一個(gè)時(shí)滯系統(tǒng),若時(shí)滯過大可能引起閉環(huán)系統(tǒng)的不穩(wěn)定采用最小二乘預(yù)測算法由歷史 PMU 測量序列得到控制器當(dāng)前的反饋輸入,沒有明確說明時(shí)滯的處理方法,但其采用的 H∞控制是一種魯棒控制方法,對由時(shí)滯造成的影響有一定抑制作用。
3.2 全局反饋控制
以往乃至目前的電力系統(tǒng)控制研究領(lǐng)域一直強(qiáng)調(diào)分散性/就地性,即對電力系統(tǒng)中的某一動態(tài)元件僅采用本地量測量構(gòu)成反饋控制,從便于控制實(shí)現(xiàn)的角度追求控制的分散性/就地性毫無疑問是可以理解的,但通常電力系統(tǒng)的動態(tài)問題本質(zhì)上具有全局性(如暫態(tài)穩(wěn)定問題),而分散/就地控制只是通過本地量測量間接地包含一些全局信息,因此在提高全系統(tǒng)穩(wěn)定性上有一定局限性。隨著 WAMS的出現(xiàn)和發(fā)展,研究和實(shí)現(xiàn)基于 WAMS 信號的全局信息反饋與控制成為可能。
基于 WAMS 提供的全局實(shí)時(shí)信號,將通過聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)的兩個(gè)區(qū)域等值成一個(gè)兩機(jī)系統(tǒng),然后采用直接線性化技術(shù)設(shè)計(jì)了聯(lián)絡(luò)線上的 TCSC 控制器,數(shù)值仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的基于 WAMS 信號的全局 TCSC 控制器有效提高了互聯(lián)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。在全局反饋控制的研究中,同樣存在遠(yuǎn)方反饋信號的時(shí)滯問題,有必要采用時(shí)滯系統(tǒng)控制理論加以分析研究,以探明時(shí)滯對全局反饋控制的影響。另外,對于非線性全局控制,如何根據(jù)特定的控制目標(biāo)選擇合適的遠(yuǎn)方反饋信號也是一個(gè)值得研究的問題。
通過分析可見,建立廣域測量系統(tǒng)成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展的必然,必須從工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等角度對其開發(fā)、應(yīng)用進(jìn)行整體規(guī)劃。未來重點(diǎn)要編制現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范,并提出技術(shù)改進(jìn)的各種方法。根據(jù)我國電力系統(tǒng)運(yùn)行、規(guī)劃、分析、控制、保護(hù)及EMS等系統(tǒng)的未來實(shí)際要求,確定與廣域測量系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)管理、分析和交換等各種相關(guān)課題。
摘要：分析了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)的管理要求，針對網(wǎng)絡(luò)管理層次多、設(shè)備種類多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，從技術(shù)的角度提出了建設(shè)電力通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本要求及解決方案。方案以TMN為基礎(chǔ)兼容其他網(wǎng)管系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)接口的開放性，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的一體化和獨(dú)立性，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)化和對各種體系結(jié)構(gòu)的兼容性。為網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)和方案選擇提供一些有益的建議。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)； 通信網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)； Q3適配器； SNMP； TMN
0引言
近年來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，為了滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的需求及電力企業(yè)運(yùn)營走向市場化的需求,電力通信網(wǎng)的發(fā)展十分迅速。許多新的通信設(shè)備、通信系統(tǒng)，例如SDH、光纖環(huán)路、數(shù)字程控、ATM等，都紛紛涌入電力通信網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)的面貌日新月異。新設(shè)備的大量涌入表現(xiàn)出通信網(wǎng)的智能化水平不斷提高，功能日益強(qiáng)大，配置、應(yīng)用也十分復(fù)雜。層出不窮的新產(chǎn)品、新功能、新技術(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等諸多因素的影響，使可選擇的設(shè)備越來越多，造成電力通信網(wǎng)中設(shè)備種類的復(fù)雜化。技術(shù)的發(fā)展使某些舊的觀念有了根本的改變，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)相互交融。傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的交換、傳輸?shù)阮I(lǐng)域引入了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器、網(wǎng)絡(luò)交換、ATM設(shè)備等。某些傳統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，例如IP電話等。今天通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)的界限已越來越模糊。電力通信業(yè)務(wù)已從調(diào)度電話、低速率遠(yuǎn)動通道擴(kuò)展到高速、數(shù)字化、大容量的用戶業(yè)務(wù)，例如計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、視頻傳送等。電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也已從單一服務(wù)于調(diào)度中心的簡單星形方式發(fā)展到今天多中心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以保證能為日益增長的電力信息傳輸需求服務(wù)。
此外，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，電力通信網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)小而全的網(wǎng)絡(luò)。小是指網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量不大；全是指作為通信網(wǎng)所有環(huán)節(jié)一樣不少，而且電力通信網(wǎng)地域廣大、數(shù)量繁多。由于規(guī)模的原因，電力通信網(wǎng)的管理傳統(tǒng)上一直都是不分專業(yè)統(tǒng)一管理，每一位通信管理維護(hù)人員都必須管理包括網(wǎng)絡(luò)中傳輸、交換、終端各個(gè)環(huán)節(jié)上的設(shè)備，還包括電源、機(jī)房、環(huán)境等網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)備，同時(shí)還要管理電路調(diào)配等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。
由于電力系統(tǒng)行政劃分的各級都設(shè)置電力調(diào)度，電力通信網(wǎng)又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)。一般來說，電力通信網(wǎng)分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)；主干網(wǎng)分國家、網(wǎng)局、省局、地區(qū)4級；地區(qū)網(wǎng)又分為地區(qū)、縣級網(wǎng)。各個(gè)級別的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)隸屬關(guān)系互聯(lián)，各行政單位所屬的網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)關(guān)系獨(dú)立。而且由于傳統(tǒng)的原因，上級網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備維護(hù)工作多由通信設(shè)備所在地區(qū)的下級網(wǎng)絡(luò)的通信管理人員負(fù)責(zé)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與維護(hù)分離，集中運(yùn)行，分散維護(hù)。
面對這樣一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，這樣一些苛刻的管理要求，唯一的也是十分有效的方法就是建立具有綜合業(yè)務(wù)功能、綜合接入功能的電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（簡稱網(wǎng)管系統(tǒng)）。
早期的電力通信網(wǎng)管理方式簡單，由于通信設(shè)備的功能單一、智能化水平不高，自動化管理表現(xiàn)為監(jiān)控系統(tǒng)，具有監(jiān)視通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)通告設(shè)備的告警和運(yùn)行異常信息，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制設(shè)備的主、備切換等功能。隨著電力通信網(wǎng)的發(fā)展，作為新一代通信網(wǎng)基礎(chǔ)的智能化設(shè)備出現(xiàn)后，產(chǎn)生了網(wǎng)元管理系統(tǒng)，它除了對設(shè)備故障的監(jiān)控功能外，還包括對設(shè)備性能、配置及安全的管理。時(shí)至今日，網(wǎng)元管理系統(tǒng)的應(yīng)用在通信網(wǎng)的運(yùn)行管理過程中已隨處可見。隨著通信設(shè)備智能化水平的提高和通信業(yè)務(wù)需求的增長，通信組網(wǎng)的靈活性越來越大，通信網(wǎng)的規(guī)模也越來越大，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
1電力通信網(wǎng)絡(luò)管理的設(shè)計(jì)原則
1.1全面采用TMN的體系結(jié)構(gòu)
TMN是國際電信聯(lián)盟ITU—T專門為電信網(wǎng)絡(luò)管理而制定的若干建議書［1］，主要是為了適應(yīng)通信網(wǎng)多廠商、多協(xié)議的環(huán)境，解決網(wǎng)管系統(tǒng)可持續(xù)建設(shè)的問題。TMN包括功能體系結(jié)構(gòu)、信息體系結(jié)構(gòu)、物理體系結(jié)構(gòu)及Q3標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)接口等項(xiàng)內(nèi)容。通過多年來 的不斷完善和發(fā)展，TMN已走向成熟。國際上的許多大的公司（例如SUN,HP等）都開發(fā)出TMN的應(yīng)用開發(fā)平臺，以支持TMN的標(biāo)準(zhǔn)；越來越多國際、國內(nèi)的通信設(shè)備制造廠商也宣布接受Q3接口標(biāo)準(zhǔn)，并在他們的設(shè)備上配置Q3接口。國內(nèi)的公用網(wǎng)、部分專用通信網(wǎng)都有利用TMN來建設(shè)網(wǎng)管系統(tǒng)的成功范例，例如：全國長途電信局利用HP的TMN平臺OVDM建設(shè)全國長途電信三期網(wǎng)管；無線通信局利用SUN的SEM平臺建設(shè)TMN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)［2］。TMN的優(yōu)點(diǎn)在于其成熟和完整性，是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通信網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)體系；TMN的不足在于其復(fù)雜性和單一化的接口。這些問題在網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)該加以考慮。
1.2兼容其他網(wǎng)管系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
在接受TMN的同時(shí)，兼容其他流行的網(wǎng)管系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以解決TMN接口單一的問題，對電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)十分有好處，尤其在強(qiáng)調(diào)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的今天，這一點(diǎn)更為重要。
SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)管理是目前應(yīng)用最為廣泛的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的管理標(biāo)準(zhǔn)，SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實(shí)際上也是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。不僅計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的廠商，目前越來越多的通信設(shè)備制造廠商都支持SNMP的標(biāo)準(zhǔn)。因此電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)該將SNMP簡單網(wǎng)路管理協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)之一，尤其在通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)的界限越來越模糊的今天，其效益是顯而易見的。
另外，目前出現(xiàn)了新發(fā)展的網(wǎng)管體系和標(biāo)準(zhǔn)，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網(wǎng)管體系、分布式網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等，這些新的技術(shù)都應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。總之，對于電力通信網(wǎng)這種組織結(jié)構(gòu)分散的網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)管系統(tǒng)對各種體系的兼容性很有必要。
1.3采用高水平的商用TMN網(wǎng)管開發(fā)平臺作為開發(fā)基礎(chǔ)
網(wǎng)絡(luò)管理是一個(gè)巨大、復(fù)雜的工程，涉及面廣，難度大，特別是像TMN這樣的系統(tǒng)，而綜合業(yè)務(wù)及綜合接入功能的要求又增加了系統(tǒng)的難度。依照標(biāo)準(zhǔn)的建議書從基礎(chǔ)開發(fā)做起的方法無論從時(shí)間、經(jīng)濟(jì)的角度來說都是不可取的。高層網(wǎng)管應(yīng)用開發(fā)平臺是世界上具有相當(dāng)實(shí)力的廠商，投巨資歷時(shí)多年開發(fā)出來的商用系統(tǒng)，目前比較成熟的有SUN公司的SEM、HP公司的OPEN View、IMB的NetView等［3］。每一種商用系統(tǒng)都為建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供了一整套管理、、協(xié)議接口及信息數(shù)據(jù)庫開發(fā)的工具和方法。利用商用TMN網(wǎng)管平臺作為核心來構(gòu)筑電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)，屏蔽了TMN網(wǎng)管系統(tǒng)的復(fù)雜性，可大大降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)時(shí)間，提高分開的成功率。對電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)來說不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
當(dāng)然，商用化高層網(wǎng)管應(yīng)用開發(fā)平臺的成本相對比較高，因此對于規(guī)模小、層次低的通信網(wǎng)，采用一些專用的自行開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)平臺可能更為實(shí)際。
1.4網(wǎng)管系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)組成網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)這一點(diǎn)是不言而喻的。從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來講，電力通信網(wǎng)管應(yīng)接受異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)的觀念，即不同層次、不同廠商甚至不同體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)之間應(yīng)不受阻礙的互聯(lián)，組成一個(gè)具有廣泛容納性的網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)。
規(guī)定一種或幾種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)接口作為系統(tǒng)互聯(lián)的限制約定是目前網(wǎng)管系統(tǒng)之間互聯(lián)的最可行的方法，如采用CMIP的Q3接口、SNMP的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議作為網(wǎng)管之間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口。當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展這種限制可能會有所改變，例如：CORBA技術(shù)的應(yīng)用會對目前的狀況產(chǎn)生影響。雖然統(tǒng)一接口有系統(tǒng)花費(fèi)大的不足，但是統(tǒng)一接口在數(shù)據(jù)互聯(lián)中的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和可互操作性機(jī)制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)的基礎(chǔ)。完善的安全機(jī)制是網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)成功的保障。網(wǎng)管系統(tǒng)還應(yīng)支持與網(wǎng)管系統(tǒng)以外的信息管理系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
1.5綜合接入性
網(wǎng)管必須滿足各種通信網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備的接入要求，兼容各種制式、各個(gè)廠商的產(chǎn)品。
TMN網(wǎng)管系統(tǒng)本身支持的標(biāo)準(zhǔn)接口有限，能夠直接接入TMN網(wǎng)管系統(tǒng)的通信系統(tǒng)、通信設(shè)備并不多，大量通信設(shè)備的接入依靠網(wǎng)管系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)換機(jī)制，網(wǎng)管系統(tǒng)通過協(xié)議適配器這樣的網(wǎng)管部件，將通信設(shè)備上的五花八門的管理數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)支持的標(biāo)準(zhǔn)接口（例如Q3適配器，SNMP PROX等），實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管對通信設(shè)備的接入。對于設(shè)備種類繁多的電力通信網(wǎng)，這個(gè)環(huán)節(jié)尤為重要。
對于網(wǎng)絡(luò)層次多、設(shè)備分布廣、智能水平低的電力通信網(wǎng)，如果全盤依照TMN的方案，勢必造成系統(tǒng)十分龐大，整個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)變得很不經(jīng)濟(jì)。因此，選用一種綜合接入能力強(qiáng)、成本低的網(wǎng)管系統(tǒng)直接面向大量的通信設(shè)備，將通信設(shè)備集中轉(zhuǎn)換，再通過標(biāo)準(zhǔn)接口送入TMN高層次網(wǎng)管。建立綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)來完成接入的任務(wù)對電力通信網(wǎng)不失為一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。
對于大量中等以下規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)完全可以依靠綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)的功能來管理網(wǎng)絡(luò)，既可實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的綜合接入，又建立了網(wǎng)絡(luò)的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。對于系統(tǒng)已經(jīng)在建的大量的監(jiān)控、網(wǎng)元管理系統(tǒng)來說，也可以采用先將其改造成綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)再接入高層TMN網(wǎng)管的方案。
1.6完善的應(yīng)用功能及客戶應(yīng)用接口的開放性
在今天這樣的市場競爭環(huán)境下，網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能是否完善、豐富，能否滿足用戶的要求、適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，總之網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能是否能得到用戶的認(rèn)可，是網(wǎng)管系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。
應(yīng)用功能的設(shè)置應(yīng)該能由用戶來選擇，用戶的應(yīng)用界面應(yīng)該滿足用戶的要求。這要求網(wǎng)管系統(tǒng)除了具有根據(jù)用戶要求定制的能力外，重要的一點(diǎn)是網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用功能接口應(yīng)具有開放性，應(yīng)能支持滿足應(yīng)用功能接口的第三方應(yīng)用程序，在不改變基礎(chǔ)系統(tǒng)的情況下不斷推出新的應(yīng)用功能、用戶界面，滿足用戶的要求。由于電力通信網(wǎng)采用行政劃分的管理方式，各級用戶的管理功能要求的不一致性更大，應(yīng)用功能開放性的要求顯得更為重要。
1.7網(wǎng)管系統(tǒng)的一體化和獨(dú)立性
網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)的一體化管理，即各種功能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序統(tǒng)一設(shè)計(jì)，采用統(tǒng)一的界面風(fēng)格，采用一致的名詞術(shù)語。用統(tǒng)一的管理操作界面去操作控制不同型號、廠家的同類功能設(shè)備。在同一個(gè)平臺、界面上監(jiān)視、處理網(wǎng)絡(luò)告警，控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。
真正的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)具有獨(dú)立性，系統(tǒng)不應(yīng)依賴于某個(gè)設(shè)備制造廠商；網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)能保證所有的廠商都得到同樣公平和有效的支持。這樣做的目的是為了保證通信系統(tǒng)本身的發(fā)展，確保不會因網(wǎng)管系統(tǒng)方案選擇限制通信系統(tǒng)本身。這一點(diǎn)對于多樣化特點(diǎn)十分明顯的電力通信網(wǎng)尤為重要。
1.8網(wǎng)管系統(tǒng)的人機(jī)界面
首先，對象化的思想應(yīng)該貫穿在網(wǎng)管界面的設(shè)計(jì)中。將圖形上的元素及元素的組合定義成圖形對象，將圖形對象與它所表示的數(shù)據(jù)對象、實(shí)際的通信設(shè)備串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)實(shí)物、數(shù)據(jù)、表示界面的統(tǒng)一。這種對象化的設(shè)計(jì)方法保證了網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)和界面的統(tǒng)一，保證了網(wǎng)管系統(tǒng)對被管理系統(tǒng)的變化的適應(yīng)能力。對象化的設(shè)計(jì)觀念應(yīng)推廣到網(wǎng)管系統(tǒng)人機(jī)界面的各個(gè)方面，例如：語音申告、媒體管理等。
其次，網(wǎng)管系統(tǒng)的界面應(yīng)不斷采用新技術(shù)加以更新、改造。界面是表示一個(gè)系統(tǒng)的窗口，界面的優(yōu)劣直接影響人們對系統(tǒng)的第一印象，影響人們對系統(tǒng)的使用。引入新的技術(shù)，提高系統(tǒng)界面的功能、界面的可觀賞性、系統(tǒng)的易使用程度是網(wǎng)管系統(tǒng)成敗的又一關(guān)鍵因素。
GIS是目前實(shí)用化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能都比較高的一項(xiàng)可視化信息技術(shù)，GIS采用對象化設(shè)計(jì)思想，支持地理信息數(shù)據(jù)，支持多圖層控制，采用矢量化圖形方式。GIS在信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表示界面方面應(yīng)用廣泛，在表示與地理信息有關(guān)的數(shù)據(jù)界面時(shí)尤其優(yōu)秀，電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)可以采用GIS技術(shù)開發(fā)基于地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)管應(yīng)用界面。
Web是一種影響非常廣的、為人們廣泛接受的、使用方便的數(shù)據(jù)瀏覽界面，Web支持的數(shù)據(jù)包括文本、圖形、圖片、視頻等，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的瀏覽，而且支持的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)格式還在不斷豐富。利用Web的優(yōu)勢作為網(wǎng)管系統(tǒng)的信息媒介是一種非常明智 的選擇。
2電力通信網(wǎng)管系統(tǒng)方案
2.1需求分析
在選擇網(wǎng)管系統(tǒng)方案時(shí)各種因素都會影響最終的決定，如網(wǎng)絡(luò)管理要求、通信系統(tǒng)規(guī)模、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。網(wǎng)絡(luò)管理要求應(yīng)是確定網(wǎng)管系統(tǒng)方案的首要因素。并不是在任何情況下網(wǎng)管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只關(guān)心對通信設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，那么最佳方案是選擇監(jiān)控系統(tǒng)。在完成監(jiān)控功能方面，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能、準(zhǔn)確程度都較復(fù)雜的網(wǎng)管系統(tǒng)要高。同樣如果管理要求只關(guān)心通信設(shè)備的信息，只需要建立網(wǎng)元管理系統(tǒng)即可。但如果是一個(gè)管理一定規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)而且提供通信服務(wù)的管理單位，那么就應(yīng)該選擇能夠涵蓋整個(gè)通信網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)。
2.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
初期的網(wǎng)管系統(tǒng)一般只注重網(wǎng)絡(luò)某些部分（如通信設(shè)備）的管理，其主要原因是通信網(wǎng)管系統(tǒng)在發(fā)展初期一般依賴于通信設(shè)備生產(chǎn)廠商。真正的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)包括以下各個(gè)層次：
網(wǎng)元數(shù)據(jù)采集層：網(wǎng)元(設(shè)備)的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
網(wǎng)元管理層：直接管理單個(gè)的網(wǎng)元(設(shè)備)，同時(shí)支持上級的網(wǎng)絡(luò)管理層。這一層主要是面向設(shè)備、單條電路，是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容。其直接的結(jié)果實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維護(hù)系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)管理層：在網(wǎng)元管理的基礎(chǔ)上增加對網(wǎng)元之間的關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)組成的管理。主要功能包括：從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)、互聯(lián)關(guān)系的角度協(xié)調(diào)網(wǎng)元(設(shè)備)之間的關(guān)系；創(chuàng)建、中止和修改網(wǎng)絡(luò)的能力；分析網(wǎng)絡(luò)的性能、利用率等參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)管理層的另一個(gè)重要的功能是支持上層的服務(wù)管理。
服務(wù)管理層：管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者與網(wǎng)絡(luò)用戶之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內(nèi)容包括用戶接口的提供及通道的組織；接口性能數(shù)據(jù)的記錄統(tǒng)計(jì)；服務(wù)的記錄和費(fèi)用的管理。
業(yè)務(wù)管理層：對通信調(diào)度管理人員關(guān)于運(yùn)行等事項(xiàng)所需的一些決策、計(jì)劃進(jìn)行管理。對運(yùn)行人員關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業(yè)的管理信息系統(tǒng)密切相關(guān)。其功能包括：日志記錄，派工維護(hù)記錄，停役、維護(hù)計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃等。
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是全網(wǎng)絡(luò)的，對于面向用戶服務(wù)的規(guī)模較大的通信網(wǎng)絡(luò)，管理的重點(diǎn)應(yīng)放在網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、業(yè)務(wù)等層次的管理上。
2.3系統(tǒng)功能
一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能。
故障管理：提供對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境異常的檢測并記錄，通過異常數(shù)據(jù)判別網(wǎng)絡(luò)中故障的位置、 性質(zhì)及確定其對網(wǎng)絡(luò)的影響，并進(jìn)一步采取相應(yīng)的措施。
性能管理：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能對網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的性能進(jìn)行監(jiān)視、分析和控制，確保網(wǎng)絡(luò)本身及網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
配置管理：建立和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的物理、邏輯資源配置；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D形的顯示，包括反映每期工程后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞难葑?；增加或刪除網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備；增加或刪除網(wǎng)絡(luò)中的傳輸鏈路；設(shè)置和監(jiān)視環(huán)回，以實(shí)施相關(guān)性能指標(biāo)的測試。
安全管理：防止非法用戶的進(jìn)入，對運(yùn)行和維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)靈活的優(yōu)先權(quán)機(jī)制。
2.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
為了保證網(wǎng)管系統(tǒng)能較好適應(yīng)電力通信網(wǎng)的特點(diǎn)，滿足電力通信網(wǎng)的管理要求，網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)能兼容多機(jī)種、多種操作系統(tǒng)；應(yīng)能設(shè)計(jì)成冗余結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)可靠性；應(yīng)能充分考慮系統(tǒng)分期建設(shè)的要求，充分考慮不同檔次的網(wǎng)管系統(tǒng)的需求。網(wǎng)管系統(tǒng)的組成見圖1。
圖1網(wǎng)管系統(tǒng)組成框圖
Fig.1Frame of telecommunication
management system
網(wǎng)管系統(tǒng)可采用IP級的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各硬件平臺之間的互聯(lián)，利用現(xiàn)有的各種管理數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的路由，組織四通八達(dá)的網(wǎng)管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)據(jù)服務(wù)器：是網(wǎng)管管理信息數(shù)據(jù)庫的存儲載體，用于存儲和處理管理信息。
網(wǎng)管工作站：為網(wǎng)管系統(tǒng)提供人機(jī)接口功能。它為用戶提供友好的圖形化界面來操作各被管設(shè)備或資源，并以圖形的方式來顯示網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)及各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，同時(shí)運(yùn)行各種網(wǎng)管系統(tǒng)的應(yīng)用程序。
瀏覽工作站：通過廣域網(wǎng)、Internet或Intranet網(wǎng)接入網(wǎng)管系統(tǒng)，提供網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的瀏覽功能。
協(xié)議適配器：完成網(wǎng)管系統(tǒng)與被管理設(shè)備之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
前置機(jī)：通過遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)輪詢采集及網(wǎng)管系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對各種通信站、通信設(shè)備的實(shí)時(shí)管理。
網(wǎng)管系統(tǒng)的軟件由管理信息數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)管核心模塊、若干應(yīng)用平臺、若干網(wǎng)絡(luò)高級分析程序及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序組成。
管理數(shù)據(jù)庫：負(fù)責(zé)存儲和處理被管設(shè)備、被管系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù), 以及非實(shí)時(shí)的資料、統(tǒng)計(jì)檢索結(jié)果、報(bào)表數(shù)據(jù)等離線數(shù)據(jù)。
網(wǎng)管核心模塊包括管理信息服務(wù)模塊、管理信息協(xié)議接口及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；
通信調(diào)度應(yīng)用平臺包括系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視、運(yùn)行管理、設(shè)備操作、圖形調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢等功能。
圖形系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)圖形應(yīng)用界面，包括圖元制作工具、繪圖工具、圖形文件管理工具、數(shù)據(jù)庫維護(hù)工具等。
通信運(yùn)行管理應(yīng)用平臺提供網(wǎng)管系統(tǒng)所需的各種管理功能，包括運(yùn)行計(jì)劃管理、維護(hù)管理、報(bào)表管理、權(quán)限管理等。
網(wǎng)絡(luò)高級分析軟件包括網(wǎng)絡(luò)故障分析、性能分析、路由分析、資源配置分析。
3結(jié)語
電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用起步比較遲，相對于公用網(wǎng)和其他一些專用網(wǎng)都落后了一步。目前，在電力通信網(wǎng)中未見真正的規(guī)模比較大的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理主要依靠通信監(jiān)控系統(tǒng)和一些隨通信系統(tǒng)和通信設(shè)備引進(jìn)的網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、管理水平的提高，越來越顯示出目前這種狀況的不適應(yīng)性。從事電力通信網(wǎng)運(yùn)行、管理、開發(fā)的建設(shè)者們有能力、有決心解決好這些問題。
作者簡介：焦群，男，高級工程師，長期從事電力通信網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)管系統(tǒng)的研究工作。
作者單位：焦群（電力自動化研究院， 南京 210003）
1計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。這是由于隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,電力系統(tǒng)中用電等重要環(huán)節(jié)以及輸電、發(fā)電、配電、變電環(huán)節(jié)都需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐,這樣就會使得電力系統(tǒng)自動化技術(shù)同時(shí)得到了快速地發(fā)展。
智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用 信息管理系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,電力系統(tǒng)自動化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合所形成針對整個(gè)全局進(jìn)行智能控制的技術(shù),也就是智能電網(wǎng)技術(shù),是一個(gè)最具典型性的技術(shù),涵蓋了配電、輸變電和用戶以及調(diào)度、發(fā)電的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中變電站自動化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)等被廣泛應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)中,同時(shí)一樣的還有諸如調(diào)度柔性交流輸電以及自動化系統(tǒng)等。目前這種數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè),一定程度上可以說是智能電網(wǎng)的雛形,實(shí)際上也為我國建設(shè)智能電網(wǎng)做著準(zhǔn)備工作。智能電網(wǎng)中較為典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù),同時(shí)在建設(shè)的過程中需要很多依托計(jì)算機(jī)的技術(shù),需要具備實(shí)時(shí)性、雙向性、可靠性的特征,需要先進(jìn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用,而且該系統(tǒng)也是完全依托計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的,同時(shí)具有信息管理系統(tǒng)。
變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用 可以說,變電站的自動化的實(shí)現(xiàn)又是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)的,要實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化,一個(gè)不可缺少的、重要的環(huán)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)變電站的自動化。變電站依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化,在實(shí)現(xiàn)的過程中計(jì)算機(jī)也得到了充分利用,二次設(shè)備也隨之實(shí)現(xiàn)集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化,完全是采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜。變電站實(shí)現(xiàn)自動化,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化以及運(yùn)行管理和記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動化,另外兩個(gè)組成部分是操縱以及監(jiān)視,變電站的整體自動化才得以實(shí)現(xiàn),正是如此多的組成部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的自動化管理。為了聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶,變電站以及與之相關(guān)的輸配電線路必不可少。變電站自動化的實(shí)現(xiàn),不僅組成電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個(gè)重要組成部分,更是為了滿足變電站的運(yùn)行操作任務(wù)。
電網(wǎng)調(diào)度自動化的應(yīng)用 電網(wǎng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化中最主要的組成部分,目前我國將電網(wǎng)調(diào)度自動化分為五級,其中各級電網(wǎng)的自動化調(diào)度都是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分不開的,從高到低分別是:國家電網(wǎng)、大區(qū)、省級、地區(qū)以及縣級調(diào)度。其中最重要的組成部分就是電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),這些裝置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連結(jié)下形成一個(gè)自動化的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng),將整個(gè)的結(jié)合起來。其他的主要組成部分有工作站、服務(wù)器、變電站終端設(shè)備、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電場、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備。計(jì)算機(jī)在電網(wǎng)調(diào)度自動化的作用不僅要實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行安全分析的監(jiān)控,還要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集,更要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷預(yù)測以及狀態(tài)估計(jì)等功能。因此種種這些,都是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的測量控制以及下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心等裝置。
2電力系統(tǒng)自動化中PLC技術(shù)的應(yīng)用
PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物,其存儲器采用了可編程序以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)部存儲進(jìn)行控制、運(yùn)算、記錄等操作指令。該技術(shù)是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。該技術(shù)近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中,解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)可靠性低、接線復(fù)雜、靈活性較差以及耗能高等缺點(diǎn)。
PLC技術(shù)的數(shù)據(jù)處理 PLC可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理,具有排序、查表、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送以及位操作等功能。這些數(shù)據(jù)可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,可以完成一定的控制操作,與存儲在存儲器中的參考值比較,也或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)可用于過程控制系統(tǒng),也可以處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng)。
PLC技術(shù)的閉環(huán)過程控制
并過程控制是指對壓力、溫度、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制,PLC通過模擬量I/O模塊對模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制,并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字量與模擬量之間的D/A、A/D轉(zhuǎn)換?？墒褂脤Ｓ玫腜ID模塊,也可用PID子程序來實(shí)現(xiàn)。
PLC技術(shù)的開關(guān)量控制 火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。用許多行業(yè)也應(yīng)用到PLC進(jìn)行開關(guān)量控制,如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制以及電梯運(yùn)行控制、汽車裝配線和啤酒灌裝生產(chǎn)線等。PLC技術(shù)的輸出和輸入信號都是通/斷的開關(guān)信號。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制是開關(guān)量的邏輯控制?？刂频妮敵觥⑤斎朦c(diǎn)數(shù)均可通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn),從十幾個(gè)到成千上萬個(gè)點(diǎn),不受限制。
PLC技術(shù)的順序控制 隨著國家對節(jié)能減排要求的逐步提高以及改革的深入,近年來大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由原來的繼電控制器升級成PLC控制系統(tǒng),該行業(yè)在生產(chǎn)過程中降低資源損耗和提高效益,已成為各企業(yè)的管理最終目標(biāo)。因此隨著科技的進(jìn)步,各電廠對類似企業(yè)輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求,而采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以通過信息模塊單獨(dú)控制某個(gè)工藝流程,并且可以與通信總線連接來協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作。
前言
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求越來越高,在這種情況下,遠(yuǎn)動控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)也為全面實(shí)現(xiàn)智能化、自動化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對遠(yuǎn)動控制技術(shù)的深入分析,能夠有助于我們將其更好的應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)。在下面這篇文章里,我們將對遠(yuǎn)動控制技術(shù)的概念及實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行簡單了解,并重點(diǎn)對其在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討。
一、遠(yuǎn)動控制技術(shù)
1.1 遠(yuǎn)動控制
遠(yuǎn)動控制作為自動控制領(lǐng)域的重要環(huán)節(jié),是以通訊技術(shù)為基礎(chǔ),對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等多項(xiàng)功能。在電力系統(tǒng)中,遠(yuǎn)動控制技術(shù)的應(yīng)用是為了使調(diào)度實(shí)現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)發(fā)電廠及變電站的集中控制管理。遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)主要是由遠(yuǎn)動裝置和應(yīng)用程序組成,能夠?qū)崿F(xiàn)下列三項(xiàng)功能:(1)采集所有的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)及報(bào)文,并向這些設(shè)備傳達(dá)控制指令;(2)預(yù)處理傳輸?shù)膱?bào)文;(3)通信功能。具體包括通道運(yùn)行狀況的自檢、通道的自動切換、選擇不同的通信規(guī)約等。
1.2 遠(yuǎn)動控制的實(shí)現(xiàn)原理
遠(yuǎn)動控制技術(shù)主要是為了實(shí)現(xiàn)“四遙”,即遙測、遙信、遙控及遙調(diào)。遠(yuǎn)程控制技術(shù)作為連接變電站、發(fā)電廠與調(diào)度之間的橋梁,是相關(guān)信息傳輸?shù)闹匾ǖ?控制系統(tǒng)主要包括集中監(jiān)視和集中控制兩個(gè)模塊,其中集中監(jiān)視即遙測和遙信功能,這一模塊的實(shí)現(xiàn)的功能是數(shù)據(jù)采集站、廠將所需的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)按照一定的規(guī)約上傳到調(diào)度中心,為控制系統(tǒng)提供決策依據(jù),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決,最大限度的保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行;集中控制模塊是實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能,具體是指調(diào)度中心將相關(guān)操作命令(改變運(yùn)行狀態(tài)、修改設(shè)備運(yùn)行參數(shù))發(fā)到管轄站、廠。遠(yuǎn)動控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用,在保障電力系統(tǒng)運(yùn)行效率及質(zhì)量的前提下,能夠有效地降低人力、物力成本。
二、遠(yuǎn)控技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)自動化的應(yīng)用過程中,遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)需要多方面技術(shù)作為基礎(chǔ),概括起來主要包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)和通訊傳輸技術(shù)。下面我們對這三方面技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡單探討。
2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)據(jù)采集是將外部信號采入計(jì)算機(jī),并加以處理,最后輸出。下圖1為數(shù)據(jù)采集的流程圖:
數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支,主要是負(fù)責(zé)研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理及控制等。在電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中,監(jiān)控分站的主要任務(wù)之一就是采集它所連接傳感器送來的模擬量和開關(guān)量信息,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再收集到計(jì)算機(jī)予以顯示、處理、傳輸和記錄,這一過程即為數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的成套設(shè)備被稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可以對運(yùn)行現(xiàn)場的相關(guān)模擬量(如壓、電流、溫度、壓力、流量、位移等)進(jìn)行采集、量化為數(shù)字量,以便于終端計(jì)算機(jī)的存儲、處理、顯示或打印。這一系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與運(yùn)行現(xiàn)場聯(lián)系的重要橋梁,是獲取遠(yuǎn)動控制相關(guān)數(shù)據(jù)的重要途徑。
在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中,數(shù)據(jù)采集技術(shù)的關(guān)鍵是變送器及A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,鑒于設(shè)計(jì)及調(diào)試需求,其處理的信號主要是低于5V的電平信號,但是在電力系統(tǒng)中,相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備其工作電壓都比較高,為了保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確可靠性,就需要利用變送器對照這些設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,即將各種不同等級的電壓、電流轉(zhuǎn)換為合理的TTL電平信號。由于變送器采集的信號為模擬信號,為此還需要利用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,以便于進(jìn)一步對對遙信信息進(jìn)行編碼,對遙測信息進(jìn)行采集。
2.2 信道編碼技術(shù)的應(yīng)用
信道編碼作為電力自動化系統(tǒng)的重要組成部分,其目的是對數(shù)碼流進(jìn)行一定的處理,使的整個(gè)系統(tǒng)具有一定的糾錯(cuò)能力和抗干擾能力,最大限度的避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。
通信信道是信息傳輸?shù)闹匾d體,遠(yuǎn)控系統(tǒng)能夠利用通信信道將運(yùn)行現(xiàn)場采集到的信息上傳至調(diào)度中心,由后臺系統(tǒng)對其進(jìn)行分析和解讀。在信息傳輸過程中,為了保證信道的抗干擾能力,首先要做好信號的編碼和譯碼,這一技術(shù)可以簡單的理解為對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編寫、翻譯和傳輸,目的是為了保證系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會受到外界因素的干擾。對于電力自動化系統(tǒng),在信道編譯碼過程中,一般是利用線性分組碼來提高抗干擾性;同時(shí)還有必要結(jié)合循環(huán)檢錯(cuò)法、檢錯(cuò)重發(fā)法、前后糾錯(cuò)法、反饋重發(fā)法對相關(guān)的信息的檢驗(yàn),來避免傳輸過程中差錯(cuò)的發(fā)生。
2.3 通訊傳輸技術(shù)的應(yīng)用
對于遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)而言,通訊傳輸技術(shù)的關(guān)鍵是調(diào)制和解調(diào)這兩方面。由于電力系統(tǒng)的特殊性,其通信網(wǎng)是依托自身擁有的電力通信網(wǎng)絡(luò)資源與方式來構(gòu)建的。目前應(yīng)用廣泛的信號傳輸形式為電力線載波和光纖通信。對于前者,其載波信號有兩種,一是在信號發(fā)射端通過編碼產(chǎn)生的相關(guān)基帶信號;二是電力線中的高頻諧波信號,利用調(diào)制技術(shù)將載波信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后,以電壓、電流形式在電力線中實(shí)現(xiàn)通信傳輸,這一方法必須在信號接收端位置以解調(diào)技術(shù)將模擬信號還原為數(shù)字信號。由此可見,電力系統(tǒng)自動化的數(shù)據(jù)通信主要是利用調(diào)制解調(diào)器具有的調(diào)制解調(diào)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
隨著光纖通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,其傳輸性能得到了巨大的提升,同時(shí)其設(shè)備成本也大幅下降。目前在我國電力系統(tǒng)中,光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在不斷的建設(shè)擴(kuò)大,相信在不久的將來,光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)將會全面取代傳統(tǒng)的載波信號傳輸技術(shù)。
三、結(jié)束語
通過在電力系統(tǒng)自動化中應(yīng)用遠(yuǎn)動控制技術(shù),能夠有效的提高工作效率,保證操作安全可靠性,同時(shí)也便于整個(gè)系統(tǒng)的集中管理。在上面文章里,我們只是對遠(yuǎn)控技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的分析,隨著對于電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平要求的不斷提高,我們可以預(yù)見遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動化運(yùn)行過程中將會更加重要。
一、電力系統(tǒng)自動化和電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 電力系統(tǒng)自動化是指應(yīng)用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置、通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制,以保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行和具有合格的電量質(zhì)量。電力系統(tǒng)自動化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)最核心內(nèi)容。而電力
系統(tǒng)調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)自動化的一部分,分為發(fā)電和輸電調(diào)度自動化(通常稱電網(wǎng)調(diào)度自動化)和配電網(wǎng)調(diào)度自動化(通常稱配網(wǎng)自動化)。
二、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動
電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動就是在電力系統(tǒng)調(diào)度中心對電力系統(tǒng)實(shí)施的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制。遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站、被控站和遠(yuǎn)動通道。狹義遠(yuǎn)動系統(tǒng)只包括兩端遠(yuǎn)動設(shè)備和遠(yuǎn)動通道;而廣義的遠(yuǎn)動系統(tǒng)包括控制站的人機(jī)設(shè)備和被控站的過程設(shè)備在內(nèi)。電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控功能由各級調(diào)度共同承擔(dān),而自動發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度則由大區(qū)網(wǎng)調(diào)或省調(diào)負(fù)責(zé),網(wǎng)調(diào)和省調(diào)還應(yīng)具有安全分析和校正控制等功能。
三 、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能
(一)電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制
通過電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全分析等高層次功能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中監(jiān)視主要是對電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的采集、處理、顯示、告警和打印,以及對電力系統(tǒng)異?；蚴鹿实淖詣幼R別,向調(diào)度員反映電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和電氣參數(shù)。而控制主要是指通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備執(zhí)行對斷路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組、變壓器分接頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方操作的開環(huán)控制。
(二)電力系統(tǒng)安全分析
電力系統(tǒng)安全分析主要內(nèi)容是利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)發(fā)生一條線路、或一臺發(fā)電機(jī)、變壓器跳閘的假想事故進(jìn)行在線模擬計(jì)算,以便隨時(shí)發(fā)現(xiàn)每一種假想事故是否可以造成設(shè)備過負(fù)荷、以及頻率和電壓超出允許范圍等不安全情況,是一系列以單一設(shè)備故障為目標(biāo)而進(jìn)行的在線潮流計(jì)算。
(三)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度
電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是在滿足安全、電能質(zhì)量和備用容量要求的前提下,基于系統(tǒng)有功功率平衡的約束條件和考慮網(wǎng)絡(luò)損失的影響,以最低的發(fā)電(運(yùn)行)成本或燃料費(fèi)用,達(dá)到機(jī)組間發(fā)電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配且保證對用戶可靠供電的一種調(diào)度方法。在調(diào)度過程中按照電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的約束條件,在給定的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式中,在保證系統(tǒng)頻率質(zhì)量的條件下,以全系統(tǒng)的運(yùn)行成本最低為原則,將系統(tǒng)的有功負(fù)荷分配到各可控的發(fā)電機(jī)組。經(jīng)濟(jì)調(diào)度一般只按靜態(tài)優(yōu)化來考慮,不計(jì)算其動態(tài)過程。
四、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國外的應(yīng)用
國外的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)均是采用了RISc工作者,UNIX操作系統(tǒng)和國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),主要有以下幾種:
(一)西門子SPECTRUM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由德國西門子公司基于32比特SUN點(diǎn)的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺,引入軟總線概念,服務(wù)器之間及內(nèi)部各進(jìn)程與實(shí)用程序問的信息交換實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)的。采用了分布式組件、面向?qū)ο蟮燃夹g(shù),廣泛應(yīng)用于配電公司、城市電力公司和工業(yè)用戶。
(二)CAE系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用64比特ALPHAI作站、客戶I服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和雙以太網(wǎng)構(gòu)成的EMS硬件平臺,選用分布式應(yīng)用環(huán)境開發(fā)研制的,集DAC、SYS、uI、APP、COM于一體。該系統(tǒng)功能分布于各節(jié)點(diǎn),能有效地減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,防止通信瓶頸問題。
(三)VALMET系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于多種硬件平臺,可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件三個(gè)服務(wù)器。
(四)SPIDER系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由ABB公司開發(fā)的,采用分布式數(shù)據(jù)庫和模塊化結(jié)構(gòu),可根據(jù)用戶實(shí)際需求配置系統(tǒng)。它具有雙位的遙信處理功能,使?fàn)顟B(tài)信號穩(wěn)定性好,并有一套完整的維護(hù)工具。
五、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征
電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)應(yīng)具有以下基本特征:
(一)該技術(shù)應(yīng)該能夠及時(shí)并準(zhǔn)確地采集、檢測和處理電,網(wǎng)中各元件、局部或整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息;
(二)能根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)各元件的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)要求,為調(diào)度人員做出準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)和控制的決策提供依據(jù);
(三)能實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào),使電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,并提供優(yōu)質(zhì)的供電;
(四)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)能提高工作效率,降低電力系統(tǒng)事故發(fā)生概率,延長設(shè)備使用壽命,能夠保障電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,尤其是能避免整個(gè)電力系統(tǒng)的崩潰和大面積停電等連鎖性事故發(fā)生。
六、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展,電 力系統(tǒng)調(diào)動自動化技術(shù)應(yīng)朝著模塊化、面向?qū)ο?、開放化、只能化合可視化等方面發(fā)展。 (一)模塊化與分布式。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要思想就是模塊化和分布式。組件技術(shù)是一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)真正的分布式體系結(jié)構(gòu),基于平臺層解決數(shù)據(jù)交換的異構(gòu)問題,是一種重要的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)。
(二)面向?qū)ο蠹夹g(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的目的就是為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息。面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種能很好的解決這個(gè)問題的技術(shù)先進(jìn)且能很好地遵循ClM的技術(shù),但它的實(shí)現(xiàn)有一定的難度。
(三)電力系統(tǒng)調(diào)度綜合自動化。全面建立調(diào)度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),提高電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的綜合管理水平,使電力系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化,避免電力系統(tǒng)崩潰或大面積停電事故,提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性;建立并完善電氣事故處理體系,使事故停電時(shí)間降到最短,降低各種不必要的影響。
(四)無人化值守管理模式。建立無人值班綜合監(jiān)控系統(tǒng),能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全性分析、狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)測及遠(yuǎn)程調(diào)控等,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動報(bào)警,以便調(diào)度人員及時(shí)處理事故,從而保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人值守調(diào)度管理方式,減少值守人員,提高工作效率。
(五)智能化。智能化調(diào)度是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。智能調(diào)度技術(shù)采用調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù),能夠及時(shí)、有效地獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)正常運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化、預(yù)警和預(yù)防智能化控制、故障的智能判辨、故障的智能分析、故障的智能恢復(fù)等,最大限度實(shí)現(xiàn)全面、精細(xì)、及時(shí)、最優(yōu)的電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理,以達(dá)到電力系統(tǒng)的調(diào)度、運(yùn)行和管理的智能化。
結(jié)語
本文首先簡要地?cái)⑹隽穗娏ο到y(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要性及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員掌握相關(guān)技術(shù)的必要性。根據(jù)幾種電力系統(tǒng)調(diào)動自動化系統(tǒng)的應(yīng)用,概述了電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況。從電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特征出發(fā),對幾種電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)進(jìn)行了簡要的探討。最后,對今后電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
[論文關(guān)鍵詞]二次設(shè)備 電氣設(shè)備 狀態(tài)檢修 在線監(jiān)測 設(shè)備診斷
[論文摘要]電力二次設(shè)備同樣需要狀態(tài)檢修，這樣才能和一次設(shè)備保持同步，適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展需要。給出了電力二次設(shè)備狀態(tài)檢修的定義，監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測方法，解決了電力二次設(shè)備狀態(tài)檢修的幾個(gè)具體問題。
隨著電力市場的開放，電力部門之間的競爭將日益激烈，電氣設(shè)備狀態(tài)檢修勢在必行；微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的發(fā)展使電氣設(shè)備狀態(tài)檢修成為可能。目前，我國針對電氣一次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究文章很多，但對一次設(shè)備實(shí)施保護(hù)、控制、監(jiān)測的電力二次設(shè)備的狀態(tài)檢修被忽視。
一、電力檢修體制的演變
在電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史中，電力設(shè)備檢修體制是隨著社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷演變的。檢修策略由第一次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)的故障檢修（BM，Break Maintenance）發(fā)展到19世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命的預(yù)防性檢修（PM，Prevention Maintenance）。預(yù)防性檢修又經(jīng)過許多年的發(fā)展，根據(jù)檢修的技術(shù)條件、目標(biāo)的不同，又出現(xiàn)了不同的檢修方式：一種是主要以時(shí)間為依據(jù)，預(yù)先設(shè)定檢修內(nèi)容與周期的定期檢修（TBM，Time Based Mainten ance），或稱計(jì)劃檢修（SM，Schedule Maintenance）；另一種是以可靠性為中心的檢修（RCM，Reliability Centered Maintenance）。到1970年，美國杜邦公司提出了狀態(tài)檢修（CBM，Con2dition－based Maintenance），也叫預(yù)知性檢修（PDM，Predictive Diagnostic Maintenance），這種檢修方式是以設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)為依據(jù)，通過狀態(tài)監(jiān)測手段，診斷電氣設(shè)備的健康狀況，從而確定設(shè)備是否需要檢修或最佳檢修時(shí)機(jī)。
二、電力狀態(tài)檢修的概念
狀態(tài)檢修可以簡單定義為：在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結(jié)果，科學(xué)安排檢修時(shí)間和項(xiàng)目的檢修方式。它有三層含義：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測；設(shè)備診斷；檢修決策。狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)；設(shè)備診斷是以狀態(tài)監(jiān)測為依據(jù)，綜合設(shè)備歷史信息，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等技術(shù)來判斷設(shè)備健康狀況。
就電氣設(shè)備而言，其狀態(tài)檢修內(nèi)容不僅包括在線監(jiān)測與診斷還包括設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、帶電檢測、預(yù)防性試驗(yàn)、故障記錄、設(shè)備管理、設(shè)備檢修和設(shè)備檢修后的驗(yàn)收等諸多工作，最后要綜合設(shè)備信息、運(yùn)行信息、電力市場等方面信息作出檢修決策。
在電廠、變電站檢修決策時(shí)要考慮電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，如用電的峰段與谷段，發(fā)電的豐水期與枯水期；設(shè)備所在單元系統(tǒng)其它設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，按系統(tǒng)為單元檢修與只檢修單臺設(shè)備的合理程度；電力市場的需要，進(jìn)行決策風(fēng)險(xiǎn)分析。
三、電力狀態(tài)檢修的優(yōu)點(diǎn)
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提高，電力系統(tǒng)正逐步向狀態(tài)檢修體制過渡。狀態(tài)檢修與其他檢修方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1．開展?fàn)顟B(tài)檢修是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切要求。對設(shè)備進(jìn)行檢修是為了確保設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行，而根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢修是為了減少設(shè)備的檢修停電，提高供電可靠性。開展設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和分析，可以對設(shè)備進(jìn)行有針對性的檢修，使其充分發(fā)揮作用，即做到設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
2．開展?fàn)顟B(tài)檢修更具先進(jìn)性和科學(xué)性。定期維護(hù)和檢修帶有較大的盲目性，并造成許多不必要的人力和費(fèi)用的浪費(fèi)；由于定期檢修工作量大，往往使檢修人員疲于奔命，加上現(xiàn)場條件和人員素質(zhì)的影響“，越修越壞”的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。開展?fàn)顟B(tài)檢修，可減少不必要的工作量，集中了優(yōu)勢兵力，使檢修工作有一定的針對性，因而是更為科學(xué)，更為先進(jìn)的方法。
3．開展?fàn)顟B(tài)檢修的可行性已經(jīng)具備：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，已形成了較為完整的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測手段和分析判斷方法，開展?fàn)顟B(tài)檢修已有較充分的技術(shù)保證。
4．由于狀態(tài)檢修往往是以設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的在線監(jiān)測結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行的檢修，所以能夠預(yù)報(bào)故障的發(fā)生，使我們可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，防止發(fā)生意外的突發(fā)事故。
四、電力系統(tǒng)二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容
二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。要監(jiān)測二次設(shè)備工作的正確性，進(jìn)行壽命估計(jì)。二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測對象主要包括：交流測量系統(tǒng)；直流控制及信號系統(tǒng)；邏輯判斷系統(tǒng)；通信管理系統(tǒng)；屏蔽接地系統(tǒng)等。
交流測量系統(tǒng)包括：TA、TV二次回路絕緣良好，回路正確，元件完好；直流控制及信號系統(tǒng)包括直流動力、控制操作及信號回路絕緣良好、回路完好；邏輯判斷系統(tǒng)包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。二次設(shè)備監(jiān)測對象不是單一元件，而是一個(gè)單元或一個(gè)系統(tǒng)。監(jiān)測各元件的動態(tài)性能，有的元件性能需要離線監(jiān)測，如電流互感器的特性曲線等。
因此，二次設(shè)備的離線監(jiān)測數(shù)據(jù)也作為狀態(tài)監(jiān)測與診斷的依據(jù)。
五、二次設(shè)備狀態(tài)檢修與一次設(shè)備狀態(tài)檢修的關(guān)系
一次設(shè)備的檢修與二次設(shè)備檢修不是完全獨(dú)立的。許多情況下，二次設(shè)備檢修要在一次設(shè)備停電檢修時(shí)才能進(jìn)行。在作出二次設(shè)備狀態(tài)檢修決策時(shí)要考慮一次設(shè)備的情況，做好狀態(tài)檢修技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。既要減少停電檢修時(shí)間，減少停發(fā)（供）電造成的經(jīng)濟(jì)損失，減少檢修次數(shù)，降低檢修成本，又要保證二次設(shè)備可靠正確的工作狀況。
六、結(jié)束語
電力二次設(shè)備實(shí)行狀態(tài)檢修是電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。微機(jī)保護(hù)和微機(jī)自動裝置的自診斷技術(shù)的廣泛使用，對電力二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測無論是在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)方面都比較容易做到。隨著集成型自動化系統(tǒng)的發(fā)展，可大大減少二次設(shè)備和電纜的數(shù)量，克服目前常規(guī)保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測存在的困難。設(shè)備管理信息系統(tǒng)（MIS）在電力系統(tǒng)的廣泛使用，為電力二次設(shè)備實(shí)行狀態(tài)檢修提供了信息支持。電力二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測將有助于變電站綜合自動化的發(fā)展。
