试论电力系统中的自动化及其系统结构分析

摘要：电力系统自动化是自动化技术在电力工程领域的应用，自动化相关技术应用到电力工程领域有效地提升了电力工程行业的工作效率和服务质量，有效的推动了电力行业的现代化。

关键词：电力系统；自动化；调速器

中图分类号：F407 文献标识码： A

1.电力系统自动化

电力系统中，有广义和狭义之分，广义的电力系统包括电力系统和电工二次系统。电力系统是指电能生产、输送、分配和消费所需要的发电机、变压器、电力线路、断路器、母线和用电设备等互相连接而成的系统；电工二次系统是指对电工一次系统进行监视、控制、保护和调度所需要的自动化监控设备、继电保护装置、远动和通信设备等组成的辅助系统。电力系统自动化中的电力系统一般是指电工二次系统，其定义为：电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量。随着科学技术和自动化运用的不断发展，电力系统自动化经历了以下若干发展阶段：手工阶段，电力工业的发展初期，由于限于当时落后的技术水平和发电，供电条件，一般采用人工在发电机、电器设备的开关设备旁就近监视设备运行，并进行相应的手工操作：简单自动装备阶段，随着用电量的增加以及相应技术的不断发展与成熟，电力行业开始出现并应用具有单一工程的自动装置，如继电保护、断路器自动操作等；传统调度中心阶段，为了保证供电的可靠性和绍济性，设置电网中心，统一调度电厂和处理电网的异常和事故，是电力系统自动化发展历史上的里程碑：现代调度的初级阶段，出现了远动装置，实现了“四遥”，满足了实时快速便捷的调度要求，初步实现了调度的自动化；综合自动化阶段，随着经济的进一步发展以及电网建设的逐步成熟，单一功能的自动化装置已难以满足人们对电能高质、可靠与安全的需要。

2.电力自动化系统的构成

电力系统自动化是电力行业发展的高阶段，是电力行业不断加强新技术引进与应用的突出成就，当前的电力系统自动化主要包括以下设备和部件：

2.1 电力系统调度自动化

电力系统调度自动化是当前电力系统中发展最快的技术领域之一，它的主要功能构成为：电力系统数据采集与监控（SCADA系统），其是实现调度自动化的基础和前提：电力系统经济运行与调度、电力市场运营与可靠性、发电厂运营决策等：变电站综合自动化等。电力系统调度自动化是电力系统自动化的核心与关键，对自动化系统的质量与稳定性有着重要影响。

2.2 电力系统频率与有功功率自动控制（调速器）

调速器是一种自动调节装置，主要用于减少机组非周期性速度波动的自动调节装置，其可以使机器转速保持定值或接近定值。调速器必须满足以下稳定性条件：

1）当机组转速与设定值出现偏差时，调速器能做出相应的反应动作，同时又必须有一经常作用的恢复力使调速器回复初始状态。离心调速器中的弹簧就是产生I灰复力的零件。这样的调速器称静态稳定的调速器。但是静态稳定的调速器也可能在调节过程中出现动态不稳定性，当调节动作过度而出现反向调节时，实际调节动作会形成一个振荡过程。使振荡能很快衰减的调速器，称为动态稳定的调速器，否则是动态不稳定的调速器，后者不能保证机器正常工作。

2）在调节系统中增加阻尼是提高动态稳定性的一种方法。调节系统中的阻尼，例如运动副中的摩擦，使调速器具有一定的不灵敏性，即当被控制轴的转速稍微偏离设定值时，调速器不产生相应的动作。目前，广泛使用的微机调速器中，可编程计算机控制器PCC控制的并联智能PID步进式电液调速器得到广泛应用。调速器具有转速和加速度检测、转速调节、导叶开度限制、机组频率跟踪控制、变参数变结构、自诊断和稳定性功能，具备对胡组在各种运行工况下可远方自动或手动控制的功能，调速器能通过MB口与电站计算机监控系统连接，对机组实现网络监视与控制。

2.3系统电压与无功率自动控制 （调压器）

调压器分为手动自耦调压器和晶闸管调压器两种。晶闸管调压器：是一种以晶闸管（电力电子功率器件）为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器又称晶闸管调压器、可控硅调压器、晶闸管调整器、电力调整器、电力调压器、功率控制器等，具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。

2.4变电站自动化

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包盾继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行隋况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备问相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、刚氐运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

2.5配电网自动化

配电网长期以来只能采用手工操作进行控制，自90年代开始逐步发展实现了一批功能独立的孤岛自动化，其今后的发展趋势，必然走向基于先进通信技术的网络自动化。配电网自动化主要包括馈线自动化、自动制图/设备管理/地理信息系统及配电网分析软件，它是配电自动化的基础部分。与传统的孤岛自动化相比，基于信息技术的配电网自动化的关键在于以下三点：大量的智能终端、通信技术和丰富的后台软件。针对我国配电网的具体情况，配电网自动化应当分期分批逐步发展完善，最终实现对配电系统资源的综合利用。

此外电力系统自动化还应包括电力系统远动装置、发电厂（站）综合自动化、同步发电机的自动并列装置和自动低频减载装置、继电保护装置、通信系统等，这些设备和部件是构成电力系统自动化的基础和关键，对这些部件的认识和了解是认识和理解电力系统自动化的基础和前提。

结束语：

电力系统自动化近年来得到了快速的发展，并在电力行业展示出其独有的魅力，自动化元器件性能的改进提高，对电力系统的稳定性、安全性和经济性起重要的作用。