第一篇：電力系統(tǒng)及其自動化簡介

電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)自動化

電力工業(yè)是具有公用事業(yè)性質(zhì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)是具有明顯的社會公益性的行業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，電力供應(yīng)的可靠性對現(xiàn)代社會具有極其重大的影響。我國經(jīng)濟(jì)在穩(wěn)步快速的發(fā)展，需要我國電力工業(yè)發(fā)展的支持，也給電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國電力系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀

1.1 體制變遷

? 97年前：電力工業(yè)部 ? 97年8月：國家電力公司

? 02年3月：國務(wù)院正式批準(zhǔn)了以“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)，打破壟斷，引入競爭”為宗旨的《電力體制改革方案》(即：國務(wù)院5號文件)。

? 02年10月：成立國家電力監(jiān)管委員會（電監(jiān)會）

? 02年12月29日，在原國家電力公司的基礎(chǔ)上，中國電力新組建(改組)的11家公司宣告成立，包括兩家電網(wǎng)公司、五家發(fā)電集團(tuán)公司和四家輔業(yè)集團(tuán)公司分別經(jīng)營電網(wǎng)、電源及輔業(yè)資產(chǎn)。

電網(wǎng)公司：

? 國家電網(wǎng)公司 ? 南方電網(wǎng)公司

發(fā)電公司

? 華能集團(tuán)公司 ? 大唐集團(tuán)公司 ? 華電集團(tuán)公司 ? 國電集團(tuán)公司 ? 電力投資集團(tuán)

輔業(yè)集團(tuán)

? 中國電力工程顧問集團(tuán)公司 ? 中國水電工程顧問集團(tuán)公司 ? 中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司 ? 中國葛洲壩集團(tuán)公司

? 電力產(chǎn)業(yè)總資產(chǎn)（2000年底）：

2.5萬億元，其中原國電總資產(chǎn)1.8萬億元

1.2近期發(fā)展?fàn)顩r

? 發(fā)電裝機(jī)容量：

1980：6587萬KW（65869MW）1987：10289.7萬KW 1993：20000萬KW 1996：23654萬KW 2003：38900萬KW 2004：44000萬KW，用電21735億千瓦時

2005年底：50841萬KW，用電24220億千瓦時 未來十年，預(yù)計還要增加50000萬KW ? 變電站數(shù)量：

1996年統(tǒng)計數(shù)據(jù)（注）： 500KV：47 330KV：25 220KV：1003 154KV：2 110KV：5496 66KV： 2729 35KV： 20921 目前每年新增變電站約4000個，改造老變電站約2000個。2003年末數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，供參考）：

500kV：近100個 220kV：1800多個 110kV：5900個

66kV/35kV變電站有5700多個

另有數(shù)據(jù)顯示，全國110KV以下、35KV以上的終端變電站有18000余座，35KV等級以下的各類配電變電站數(shù)量更多

近幾年，每年新增變電站約4000個，改造老變電站約2000個。電力系統(tǒng)概述

2.1 電力系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）平衡性：電能不能儲存，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。（2）瞬時性：暫態(tài)過程非常迅速，電能以電磁波的形式傳播，真空中傳播速度為300km/ms。（3）和國民經(jīng)濟(jì)各部門間的關(guān)系密切。

2.2 電力系統(tǒng)的組成

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)。

發(fā)電，輸變電，配電，用電

動力系統(tǒng)化學(xué)能煤石油鍋爐天然氣核能電力系統(tǒng)熱能汽輪機(jī)機(jī)械能電力網(wǎng)發(fā)電機(jī)電能鈾水 反應(yīng)堆水能升壓變壓器輸電線路降壓變壓器用電設(shè)備水輪機(jī)（1）發(fā)電部分(Generation)：

發(fā)電廠，將化學(xué)能（煤炭，燃油），水能，核能，風(fēng)能等轉(zhuǎn)化為電能。? ? ? ? ? ? 火電廠：煤、油（不可再生），空氣，水 水電廠：水的勢能（可再生能源），受氣象影響大。核電站：核燃料（比較貴），水

抽水蓄能電站：吸發(fā)兼?zhèn)?，峰谷調(diào)節(jié)，快速備用

化學(xué)能電源：各種電池，燃料電池等，效率高，比較貴

綠色能源：風(fēng)能、太陽能、潮汐發(fā)電，地?zé)犭娬?，比較貴，易受自然條件影響。

（2）輸配電部分(Power Transmission Grid)：輸電網(wǎng)絡(luò)，通過高壓輸電網(wǎng)絡(luò)將電能由發(fā)電廠輸送到負(fù)荷中心

? 變電站

? 一次設(shè)備

變壓器

斷路器（開關(guān)）隔離開關(guān)（刀閘）限流電抗器（電感）

載流導(dǎo)體（母線/輸電線）

CT/PT（Current Transformer/ Potential Transformer）絕緣子 接地裝置

補(bǔ)償裝置（調(diào)相機(jī)/電容/靜補(bǔ)裝置）中性點(diǎn)設(shè)備 避雷設(shè)備 ? 二次設(shè)備

控制系統(tǒng)：直流電壓，控制短路器開合

信號系統(tǒng)：警報音響，位置信號（斷路器開合）測量系統(tǒng)：測量表計

同步系統(tǒng)：保證同期操作（同壓，同頻，同相）用的設(shè)備 測量設(shè)備 保護(hù)設(shè)備 控制設(shè)備

監(jiān)視設(shè)備（包括故障錄波）常規(guī)變送器和微機(jī)變送器

? 輸電線路

架空線路：鋼芯鋁導(dǎo)線，分裂導(dǎo)線；裸導(dǎo)線，絕緣導(dǎo)線 電纜：單相，三相

交流線路：潮流不可控，遠(yuǎn)距離輸電穩(wěn)定性問題較大 直流線路：潮流可控，超遠(yuǎn)距離輸電無穩(wěn)定性問題。交直流混合輸電網(wǎng)絡(luò)（整流站，換流站，直流線路），不同頻電網(wǎng)互聯(lián) ? 用電部分

用電設(shè)備消耗電能

高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。

2.3 對電力系統(tǒng)的基本要求

（1）保證供電可靠性（2）保證電能質(zhì)量

（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（4）其它：如環(huán)境保護(hù)問題

2.4 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)

（1）電壓偏差

電壓偏差指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式或負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之改變，各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。

（2）電壓波動

電壓連續(xù)變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分?jǐn)?shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2％時稱為電壓波動。

（3）頻率偏差

頻率偏差是指供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。

我國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，又叫工頻。頻率偏差一般不超過±0.25Hz，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時，頻率偏差不超過±0.2Hz。

調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)有功功率。（4）供電可靠性

供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等級要求制定的。

衡量供電可靠性的指標(biāo)，用全年平均供電時間占全年時間百分?jǐn)?shù)表示。（5）其它

? 電壓閃變

負(fù)荷急劇的波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。

? 不對稱度

不對稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度，均以百分?jǐn)?shù)表示。

? 正弦波形畸變率

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。包括n次諧波電壓、電流含有率，電壓、電流總諧波畸變率，諧波電壓的總平均畸變系數(shù)。

2.5 常用概念

（1）基本量綱

電壓：伏特（V），千伏（KV），萬伏（慣用）電流：安培（A）

有功功率：瓦特（W），千瓦（KW），兆瓦（MW），萬千瓦（慣用）無功功率：乏（Var），千乏（KVar）電量：度（KWH – kilowatt-hour）（1）電壓等級

國家規(guī)定的等級：3，6，10，35，（66），110，（154），220，330，500KV 其中：

500，330，220KV 用于大電力系統(tǒng)主干線

110KV 用于中小電力系統(tǒng)主干線，和大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò) 35KV 用于大城市或大工業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，以及農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)

10KV 為最常用的更低一級配電網(wǎng)絡(luò)，只有負(fù)荷中高壓電動機(jī)比重很大時才用6KV電壓

3KV 用于工況企業(yè)內(nèi)部（2）調(diào)度等級

五級調(diào)度（國，網(wǎng)，省，地，縣）（3）調(diào)度部門組成和作用

調(diào)度部門的一般包括：調(diào)度，方式，保護(hù)，通信，遠(yuǎn)動（自動化）電力信息化

電力信息化大致分為兩部分：

? 電力系統(tǒng)自動化：保障電能安全可靠地在電網(wǎng)上傳輸；

? 電力營銷和通用信息化：保證電能銷售和電網(wǎng)資產(chǎn)科學(xué)有效管理。由于電力生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性的要求，電網(wǎng)企業(yè)對生產(chǎn)過程控制的信息技術(shù)應(yīng)用一向比較重視，而對業(yè)務(wù)及管理的信息化重視卻相對不足，生產(chǎn)自動化與管理信息化的發(fā)展處于不平衡狀態(tài)。兩者的投資比重大致為80：20。電力系統(tǒng)自動化的基本概念

電力系統(tǒng)自動化（electric power system automation）是電力信息化最重要的部分。

電力系統(tǒng)自動化是應(yīng)用各種具有自動檢測、反饋、決策和控制功能的裝置并通過信號、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、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制，目的是保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

電能的供應(yīng)和使用與社會經(jīng)濟(jì)和人民日常生活密切相關(guān)。電力系統(tǒng)包括生產(chǎn)、傳輸、分配、消費(fèi)電能的各個環(huán)節(jié)，是一個復(fù)雜的連續(xù)生產(chǎn)和消費(fèi)過程，在地域上分布遼闊而在電氣上卻是聯(lián)成一體的。電能質(zhì)量不合格將引起產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的下降以及人民生活的不便，突然停電和長期頻率或電壓下降的情況下還回造成人身傷亡和設(shè)備損壞事故。電力系統(tǒng)中任何一個元件的參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的變化都會迅速地影響到系統(tǒng)中其他元件的正常工作，所以在電力系統(tǒng)中任何一處發(fā)生故障，應(yīng)及時而正確地處理，否則將使事故擴(kuò)大，并波及電力系統(tǒng)其他運(yùn)行部分，以至造成大面積停電。一次能源調(diào)度、發(fā)電機(jī)起停和負(fù)荷分配、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和潮流分布、負(fù)荷控制和管理的合理與否，都涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行中能量的節(jié)約和所發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益。

由于電力系統(tǒng)規(guī)模和容量的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式日益復(fù)雜，單純依靠人力來監(jiān)視電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，正確而及時地進(jìn)行各項(xiàng)操作，迅速地處理事故，已經(jīng)是不可能了。必須應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖象顯示技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的最新成就來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。

電力系統(tǒng)自動化的基本要求如下：

（1）迅速而正確地收集、檢測和處理電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。（2）根據(jù)電力系統(tǒng)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)和安全要求為運(yùn)行人員提供調(diào)節(jié)和控制的決策，或者直接對各元件進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。（3）實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)各層次、各局部系統(tǒng)和各元件間的綜合協(xié)調(diào)，尋求電力系統(tǒng)電能質(zhì)量合格和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（4）提高供電可靠性，減少電力系統(tǒng)事故、延長設(shè)備壽命，提高運(yùn)行水平，節(jié)省人力，減輕勞動強(qiáng)度。

4.1 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程

電力系統(tǒng)自動化是在應(yīng)用各種自動裝置逐步取代人工操作的過程中發(fā)展起來的。最先，運(yùn)行人員在發(fā)電機(jī)組、開關(guān)設(shè)備等電力系統(tǒng)元件的近旁直接監(jiān)視 設(shè)備狀態(tài)并進(jìn)行手工操作和調(diào)節(jié)，例如人工操作開關(guān)、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出力和電壓等。這種工作方式的效果與運(yùn)行人員的素質(zhì)和精神狀態(tài)有關(guān)，也與監(jiān)視儀表和調(diào)節(jié)操作裝置的完善性有密切關(guān)系，往往不能及時而正確地對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，特別在發(fā)生事故時，由于來不及反應(yīng)事故的發(fā)生和發(fā)展，而使事故擴(kuò)大。

隨著單個設(shè)備或單個過程自動裝置（或調(diào)節(jié)器）的應(yīng)用，直接以運(yùn)行參數(shù)的變化作為控制裝置的輸入信號，來起動設(shè)備的操作和控制，如利用各種繼電器來反應(yīng)系統(tǒng)故障情況下的電流和電壓的變化，使斷路器開斷故障線路；根據(jù)發(fā)電機(jī)端電壓變化的信號來調(diào)節(jié)勵磁電流，以實(shí)現(xiàn)電壓和無功功率的調(diào)節(jié)和控制；根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化信號來調(diào)節(jié)原動機(jī)的出力，以實(shí)現(xiàn)頻率和有功功率的調(diào)節(jié)和控制以及水輪機(jī)組的程序起動等。這種單參數(shù)、單回路的調(diào)節(jié)和控制裝置的應(yīng)用，節(jié)省了人力，并能比較正確而及時地控制運(yùn)行狀態(tài)。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動裝置的組成元件也由最初的電磁型的發(fā)展成由晶體管、集成電路構(gòu)成的無觸點(diǎn)型的并進(jìn)一步采用以微型計算機(jī)（或微處理器）為基礎(chǔ)的可編程序控制器等先進(jìn)設(shè)備。

由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電廠（發(fā)電機(jī)）及電力系統(tǒng)其他元件數(shù)量的增加，運(yùn)行工況的復(fù)雜，使得協(xié)調(diào)各元件間的控制成為必要。所以，在一個發(fā)電廠、局部電力系統(tǒng)以至整個電力系統(tǒng)開始應(yīng)用先進(jìn)的計算機(jī)和通信設(shè)備來完成數(shù)據(jù)收集和處理，并且利用計算機(jī)的高速運(yùn)算能力、大容量內(nèi)存和高度的邏輯判斷能力，實(shí)現(xiàn)一個發(fā)電廠、局部電力系統(tǒng)以至整個電力系統(tǒng)的集中監(jiān)視、決策和控制。

隨著電力系統(tǒng)各元件及發(fā)電廠組成的日益復(fù)雜，以及對控制的要求日益嚴(yán)格，進(jìn)一步用計算機(jī)進(jìn)行集中控制越來越困難，這是因?yàn)樾畔⒘魁嫶螅ǖ罁頂D，計算機(jī)的容量增大，響應(yīng)不快，運(yùn)行復(fù)雜。利用計算機(jī)性能價格比日益提高的趨勢，對被控對象多、每個對象需要監(jiān)控的參數(shù)較多、各個對象在地理上比較分散的系統(tǒng)，控制方式從集中控制發(fā)展為分層控制，如中心調(diào)度所、地區(qū)調(diào)度所、發(fā)電廠（變電所）控制中心等形式的分層控制。分層控制的最低層可以在獲取數(shù)據(jù)的地方由就近設(shè)置的計算機(jī)處理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行控制。這樣可以避免大量信息可來回傳送，減輕上層計算機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高信息處理的實(shí)時性。只有涉及全系統(tǒng)的綜合信息，才由下一層轉(zhuǎn)送給上一層進(jìn)行處理和控制，在上層作出決策后向下層發(fā)送控制信息。

4.2 電力系統(tǒng)自動化的主要內(nèi)容和現(xiàn)狀

? 火電廠自動化

現(xiàn)代火電廠的發(fā)展趨勢是采用高溫、高壓、中間再熱的大型單元式發(fā)電機(jī)組，機(jī)組的單機(jī)容量大而熱力系統(tǒng)復(fù)雜，其運(yùn)行工況多變，操作頻繁而復(fù)雜，控制的對象和參數(shù)多，所以對火電廠的自動化程度提出了很高的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)控儀表和運(yùn)行方式已滿足不了火電廠經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的要求。近十幾年來已經(jīng)應(yīng)用計算機(jī)來代替常規(guī)調(diào)節(jié)儀表對單項(xiàng)參數(shù)的控制或用一些相對獨(dú)立的自動控制系統(tǒng)來完成局部設(shè)備的控制（如鍋爐自動控制，噴燃器自動控制，汽輪機(jī)自動起動和發(fā)電機(jī)自動同步等），或者在傳統(tǒng)的儀表和控制器的基礎(chǔ)上增加電子計算機(jī)的協(xié)調(diào)和控制。其主要的功能有下列幾方面。

7（1）安全監(jiān)視。利用計算機(jī)對發(fā)電機(jī)組的各種參數(shù)和各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行巡回和周期性的測量和檢查。對于不同的運(yùn)行工況（如正常、異常、起停過程、事故）。檢測的內(nèi)容和周期是不同的。采取數(shù)據(jù)后還要進(jìn)行必要的處理，例如判斷數(shù)據(jù)的正確性，對某些參數(shù)的修正，進(jìn)行參數(shù)濾波等。同時，可對收集到的信息進(jìn)一步校驗(yàn)是否越限，并通過聲光顯示或打印輸出向運(yùn)行人員報告。還可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得出如功率總加、鍋爐效率、廠用電率等性能指標(biāo)值。（2）正常調(diào)節(jié)。在正常運(yùn)行時，對鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主輔設(shè)備進(jìn)行直接或間接控制。在運(yùn)行中，因不斷受到內(nèi)外部條件及干擾影響，一些被調(diào)參數(shù)（如汽壓、汽溫、水位、流量、風(fēng)量等）經(jīng)常發(fā)生變化，這就要利用自動調(diào)節(jié)器，根據(jù)被調(diào)量的偏差值，按規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)。最簡單的是單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。利用計算機(jī)可以同時控制若干回路，并考慮各參數(shù)的相關(guān)因素。（3）機(jī)組起停。高參數(shù)和大容量機(jī)組的汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)十分復(fù)雜，使機(jī)組起停時的控制十分困難。在從冷態(tài)起動到帶滿負(fù)荷（幾小時到十幾小時）的過程中，包括鍋爐點(diǎn)火、升溫升壓、汽輪機(jī)升速、初負(fù)荷保持、升負(fù)荷等幾個階段，工況不斷變化。為了保證起動設(shè)備的安全，減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，要對各種參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、判斷和計算，然后對各調(diào)節(jié)器和程序控制回路發(fā)出指令，或者直接去調(diào)節(jié)和操作發(fā)電機(jī)組。（4）事故處理。對生產(chǎn)過程進(jìn)行趨勢預(yù)報和報警分析。事故發(fā)生后，首先通過事故識別程序查明事故性質(zhì)及原因，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的事故處理程序。如果事故繼續(xù)發(fā)展，以致危及機(jī)組及系統(tǒng)安全時，則應(yīng)采取緊急措施（如減負(fù)荷、停機(jī)）。在事故處理過程中，要監(jiān)視和記錄設(shè)備的狀態(tài)及主要參數(shù)，以供運(yùn)行人員進(jìn)行事故后的分析。? 水電廠自動化

水電廠除了按計劃發(fā)電外，還在電力系統(tǒng)中起著調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的作用，所以機(jī)組啟動頻繁，工況多變（如調(diào)相改發(fā)電，抽水蓄能發(fā)電廠的抽水改發(fā)電等）；水電廠一般要通過遠(yuǎn)距離輸電線將電能送到負(fù)荷中心，易出現(xiàn)穩(wěn)定問題；同時水電廠還應(yīng)考慮水力資源的綜合利用。所以，水電廠的自動化要能適應(yīng)這些要求。

水電廠自動化也是從單機(jī)自動化開始。首先實(shí)現(xiàn)機(jī)旁的儀表監(jiān)視和報警，就地操作和單個元件的自動化，例如電氣液壓型的調(diào)速器，復(fù)式勵磁電壓教正器等。

隨著水電廠機(jī)組數(shù)量的增多和單機(jī)容量的增大，以及水電的梯級開發(fā)和逐步實(shí)現(xiàn)水電廠、梯級水電廠的集中控制，采用對全廠和梯級水電廠運(yùn)行狀態(tài)的巡回檢測，全廠主輔機(jī)的集中起停，自動調(diào)頻和有功幾無功功率的成組調(diào)節(jié)，機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行，穩(wěn)定的監(jiān)視和控制（如切機(jī)、電氣制動、低頻自動啟動機(jī)組等）等。

近幾十年來，在水電廠自動化中廣泛應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)和微處理機(jī)。機(jī)組的基礎(chǔ)自動化裝置實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，例如微機(jī)化的調(diào)速裝置、勵磁調(diào)節(jié)器、同步系統(tǒng)等，8 給水電廠的基礎(chǔ)自動化帶來了極大的方便。多微機(jī)的分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使水電廠進(jìn)入全廠計算機(jī)監(jiān)控和綜合自動化，實(shí)現(xiàn)全廠的安全監(jiān)視、自動發(fā)電控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、事故順序記錄和水庫經(jīng)濟(jì)調(diào)度等綜合功能。在梯級開發(fā)的水系，還可以進(jìn)行全梯級水電廠的集中調(diào)度和控制。

隨著自動化水平的提高，在一些中、小型水電廠可以實(shí)現(xiàn)無人值班和控制中心的遠(yuǎn)方監(jiān)控。

水電廠除了本身機(jī)組和電器設(shè)備監(jiān)視和控制外。還要考慮水力系統(tǒng)（上、下游，以至跨流域）對水電廠的約束，實(shí)現(xiàn)水庫長、中、短期的優(yōu)化調(diào)度，以及防洪、灌溉、航運(yùn)、供水、養(yǎng)殖的綜合利用。所以，廣義的水電廠自動化還包括對水庫的調(diào)節(jié)和管理，以及大壩的自動監(jiān)視和管理。目前，已采用先進(jìn)的無線電通信手段和以微型計算機(jī)為基礎(chǔ)的水庫流域水情測報幾防洪調(diào)度自動化系統(tǒng)，定時收集全流域的氣象和水文（包括降雨，上、下游用水情況等）實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后可以得到未來時段水庫的入水流量變化過程幾洪水預(yù)報。也應(yīng)用自動測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)觀察大壩各項(xiàng)變量（如溫度、應(yīng)變、應(yīng)力、壩縫開度、滲透壓力等）。? 電力調(diào)度自動化

? 電力調(diào)度的作用：安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、市場

為了合理監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)日益擴(kuò)大的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時處理影響整個系統(tǒng)正常運(yùn)行的事故和異?，F(xiàn)象，在形成電力系統(tǒng)的最早階段，就注意到電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制問題，并提出必須設(shè)立電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心。在開始階段由于通信設(shè)備等技術(shù)裝備的限制（如只有電話），調(diào)度人員需要花費(fèi)很多時間才能掌握有限的代表電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，電力系統(tǒng)的很大一部分監(jiān)視和控制功能是由電力系統(tǒng)中所屬發(fā)電廠和變電所的運(yùn)行人員直接來完成的。

遠(yuǎn)動技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，使電力系統(tǒng)的實(shí)時信息直接進(jìn)入調(diào)度控制中心成為可能，調(diào)度人員可根據(jù)這些信息迅速掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理發(fā)生的事故。

20世紀(jì)60年代開始用數(shù)字式遠(yuǎn)動設(shè)備（telecontrol equipment），使信息的收集和傳輸在精度、速度和可靠性上都有很大的提高。電子計算機(jī)和圖象顯示技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心的應(yīng)用使自動化程度達(dá)到一個新的水平。在開始階段，計算機(jī)與相應(yīng)的遠(yuǎn)動狀態(tài)的監(jiān)視（包括信息的收集、處理和顯示）、遠(yuǎn)距離開關(guān)操作，以及制表、記錄和統(tǒng)計等功能，一般稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（supervisory control and data acquisition--SCADA）。60年代后期國際上出現(xiàn)很多大面積停電事故以后，加強(qiáng)了全系統(tǒng)的安全監(jiān)視、分析和控制。這種控制系統(tǒng)不僅能完整地了解全系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)，而且可在計算機(jī)及其外圍設(shè)備的幫助下，能夠在正常和事故情況下及時而正確地作出控制的決策。這種包括SCADA功能、自動發(fā)電控制及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、安全控制功能以及其他調(diào)度管理和計劃功能的系統(tǒng)稱為能量管理系統(tǒng)（energy management system EMS）。利用這種先進(jìn)的自動化系統(tǒng)，運(yùn)行人員已從過去以監(jiān)視記錄為主的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)檩^多地進(jìn)行分析、判斷和決策，而日常的記錄事務(wù)則由計算機(jī)取代。? 變電站自動化

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)(如變電站、發(fā)電廠)具體實(shí)施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，變電站自動化是電網(wǎng)自動系統(tǒng)的一個重要組成部分。作為變電站自動化系統(tǒng)，它應(yīng)確保實(shí)現(xiàn)以下要求：

（1）檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。

（2）采集變電站運(yùn)行實(shí)時信息，對變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、計量和控制。（3）采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，供維護(hù)一次設(shè)備參考。（4）實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。（5）確保通信要求。

因此，要求變電站綜合自動化系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時、可靠，對變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時、有效的信息交換、共享，優(yōu)化電網(wǎng)操作，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高經(jīng)濟(jì)效益，并為電網(wǎng)自動化的進(jìn)一步發(fā)展留下空間。

傳統(tǒng)變電站中，其自動化系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn)，難以滿足上述要求。例如：（1）傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。

（2）二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過觸點(diǎn)、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低。

（3）由于上述兩個原因，傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。

（4）遠(yuǎn)動功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測和控制的要求。

（5）電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)及自動裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)。有些設(shè)備易受環(huán)境的影響，如晶體管型二次設(shè)備，其工作點(diǎn)會受到環(huán)境溫度的影響。

傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之問協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。另外需要對設(shè)備進(jìn)行定期的試驗(yàn)和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障(異常運(yùn) 行)不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗(yàn)人員過失引起的故障。

發(fā)展變電站綜合自動化的必要性還體現(xiàn)以下幾個方面：一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新增大量的發(fā)電廠和變電站，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，這樣要求各級電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，電網(wǎng)故障處理和恢復(fù)卻要求更為迅速和準(zhǔn)確；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求；三是市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得整個社會對環(huán)保要求更高，這樣也對電網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)行和管理提出許多的要求，如，要求電力企業(yè)參與市場競爭，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；要求發(fā)電廠、變電站減少占地面積。要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。? 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程

現(xiàn)有的變電站有三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機(jī)化的綜合自動化變電站。變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階段。1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段

20世紀(jì)70年代以前，由研究單位和制造廠家生產(chǎn)出的各種功能的自動裝置，要采用模擬電路，由晶體管等分立元件組成，對提高變電站和發(fā)電廠的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，發(fā)揮了一定的作用。但這些自動裝置，相互之間獨(dú)立運(yùn)行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運(yùn)行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。同時，分立元件的裝置可靠性不高，維護(hù)工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟(jì)。2．以微處理器為核心的智能化自動裝置階段

隨著我國改革開放的發(fā)展，微處理器技術(shù)開始引入我國，并逐步應(yīng)用于各行各業(yè)。在變電站自動化方面，用大規(guī)模集成電路或微處理機(jī)代替了原來的繼電器晶體管等分立元件組成的自動裝置，利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測量的準(zhǔn)確度和可靠性；能夠擴(kuò)充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；此外，由于采用了數(shù)字式，統(tǒng)一數(shù)字信號電平，縮小了體積等，其優(yōu)越性是明顯的。由于這些微機(jī)型的自動裝置，只是硬件結(jié)構(gòu)由微處理器及其接口電路代替，并擴(kuò)展了一些簡單的功能，雖然提高了變電站自動控制的能力和可靠性，但基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨(dú)立運(yùn)行，不能互相通信，不能共享資源，變電站和發(fā)電廠設(shè)計和運(yùn)行中存在的問題沒有得到根本的解決。3． 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段

我國是從20世紀(jì)60年代開始研制變電站自動化技術(shù)。到70年代初，便先后研制出電氣集中控制裝置和集保護(hù)、控制、信號為一體的裝置。在80年代中期，國內(nèi)先后研制了35kV和220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)。此外，國內(nèi)許多高 11 等校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動化系統(tǒng)。為國內(nèi)的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。進(jìn)入90年代，變電站綜合自動化已成為熱門話題，出現(xiàn)了更多的研究單位和產(chǎn)品。

? 配電網(wǎng)自動化

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)生產(chǎn)和供應(yīng)電能的最后一個環(huán)節(jié)，其自動化的主要任務(wù)是保證經(jīng)濟(jì)安全供電和負(fù)荷供需平衡的控制和管理，使用戶得到一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)、廉價的電力供應(yīng)，所以配電網(wǎng)自動化的主要功能為：

（1）對配電網(wǎng)和無人值班變電所的監(jiān)視和自動操作，如通過遠(yuǎn)方投切電網(wǎng)中聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器，以便切除故障或調(diào)整潮流；（2）在系統(tǒng)頻率下降時切除負(fù)荷，在電壓變動時自動投切靜電電容器或者調(diào)整變壓器分接頭；（3）通過對負(fù)荷的直接控制來調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線和保持電能供需平衡。

最初用時間開關(guān)來控制用戶的負(fù)荷，定時切換用戶的不同記價電表，用經(jīng)濟(jì)的手段來管理負(fù)荷。對于工業(yè)用戶可采取控制最大需電量、分時記價、按合同規(guī)定用電時間等方法進(jìn)行控制。為了使負(fù)荷控制直接到每一用戶，可采取工頻、音頻、載波、無線電等控制手段，有配電網(wǎng)調(diào)度所根據(jù)上級調(diào)度所的指令和系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，直接發(fā)出控制信號，對事先分門別類的負(fù)荷進(jìn)行控制，操作被控用戶的短路器。

隨著自動化裝置和被控設(shè)備可靠性的提高，中、小型變電所的控制可由就地操作過度到遠(yuǎn)方操作和自動操作。近年來也開始在變電所內(nèi)建立微型計算機(jī)為核心的綜合自動化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、安全監(jiān)視、電壓和無功綜合控制等功能。一些變電所已實(shí)現(xiàn)無人值班或遠(yuǎn)方控制的自動化運(yùn)行體制。電力調(diào)度自動化

電力調(diào)度自動化是電力自動化的重要內(nèi)容之一，是指綜合利用計算機(jī)、遠(yuǎn)動和遠(yuǎn)程通信等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度管理工作的自動化。

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成，并由調(diào)度控制中心對全系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一管理。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及供電的質(zhì)量，系統(tǒng)的調(diào)度控制中心必須及時而準(zhǔn)確地掌握全面的運(yùn)行情況，隨時進(jìn)行分析，作出正確的判斷和決策，必要時采取相應(yīng)的措施，及時處理事故和異常情況。

早期的電力調(diào)度以人工方式操作，用打電話的方式收集數(shù)據(jù)，下達(dá)調(diào)度命令，速度慢，實(shí)時性差。由于電網(wǎng)是一個迅變系統(tǒng)，電能以極快的速度傳送，電網(wǎng)中一個地方出故障，瞬間就會波及到全網(wǎng)，因此手工方式很難滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求。特別對于大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓的現(xiàn)代電網(wǎng)，調(diào)度中心需要采集和處理的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信號數(shù)量眾多，實(shí)時性要求很高，調(diào)度工作只能采用現(xiàn)代化手段進(jìn)行。因此，調(diào)度自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分。調(diào)度自動化系統(tǒng)是一個復(fù)雜的準(zhǔn)實(shí)時信息系統(tǒng)，由裝在調(diào)度中心的主站系統(tǒng)、裝載發(fā)電廠或變電所的遠(yuǎn)動終端以及遠(yuǎn)動通道等構(gòu)成。調(diào)度自動化系統(tǒng)的 主要功能是實(shí)時采集電力系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)和信息，對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理，為調(diào)度員提供進(jìn)行監(jiān)視與控制的操作界面，有效地幫助電力系統(tǒng)調(diào)度員執(zhí)行電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電任務(wù)。

5.1 調(diào)度自動化的發(fā)展過程

電力生產(chǎn)是發(fā)輸電與用電同時進(jìn)行的連續(xù)生產(chǎn)過程。電力系統(tǒng)分布地域廣闊，是一個龐大的生產(chǎn)體系，必須嚴(yán)格地進(jìn)行調(diào)度管理才能保證安全發(fā)供電。早期電力系統(tǒng)規(guī)模較小，調(diào)度員利用電話即可了解各發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行狀況。調(diào)度命令也是通過電話下達(dá)的。

當(dāng)電力系統(tǒng)日益發(fā)展，廠站數(shù)越來越多時，僅靠電話已經(jīng)無法及時進(jìn)行調(diào)度控制。特別是在系統(tǒng)發(fā)生故障時，可能會延長事故處理時間，甚至擴(kuò)大事故。因此必須有自動化的手段支持才能完成調(diào)度工作?，F(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為調(diào)度自動化系統(tǒng)提供了技術(shù)支持手段。隨著支持技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了各種調(diào)度自動化設(shè)備，調(diào)度工作逐步脫離了原始手工方式，開始采用各種自動化系統(tǒng)進(jìn)行操作。

早期的調(diào)度自動化系統(tǒng)稱為“遠(yuǎn)動（telecontrol）”系統(tǒng)，主要功能是把遠(yuǎn)方廠站的測量量和斷路器信號及時傳送到調(diào)度所，通過模擬屏顯示出電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，使調(diào)度員能及時了解所發(fā)生的事件。工業(yè)發(fā)達(dá)國家在第二次世界大戰(zhàn)后就進(jìn)入遠(yuǎn)動調(diào)度階段，中國20世紀(jì)60年代開始在電力調(diào)度中使用遠(yuǎn)動技術(shù)。? 調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)的發(fā)展

從調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)的發(fā)展看，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)先后采用過分立元件設(shè)計、IC/CPU板級設(shè)計、集中式計算機(jī)系統(tǒng)機(jī)設(shè)計，發(fā)展到今天的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分布式設(shè)計。

在國內(nèi)，早期的遠(yuǎn)動系統(tǒng)大都是建立在分立元件的基礎(chǔ)上的，這些系統(tǒng)和設(shè)備在我國直到80年代中期還有單位在使用。但由于系統(tǒng)完全由硬件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一，一般只有數(shù)據(jù)采集功能，支持少量數(shù)據(jù)的模擬屏數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)可靠性低，經(jīng)常出故障。

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)百萬或上千萬千瓦的容量時，遠(yuǎn)動系統(tǒng)收集遠(yuǎn)方廠站數(shù)據(jù)可達(dá)數(shù)千或上萬個，即使增大模擬屏也無法容納如此眾多的數(shù)碼管和信號燈，調(diào)度員也難以清楚地分辨這些信號，無法判斷電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和所發(fā)生的事故。因此國際上從60年代起就出現(xiàn)了基于電子計算機(jī)技術(shù)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。

隨著微處理器應(yīng)用的普及，70年代至80年代初，國內(nèi)有了基于IC/CPU的以電路板為單元的系統(tǒng)設(shè)計。集成電路，特別是具有“智能”的CPU的使用大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計，增加了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)可靠性。但由于沒有操作系統(tǒng)的支持，這種基于IC/CPU系統(tǒng)需要從硬件、底層軟件一直到應(yīng)用軟件的全套設(shè)計，工作量大，系統(tǒng)功能不夠靈活，因而一般用于功能較為固定的設(shè)備，如RTU等。

80年代初，國內(nèi)開始普及基于計算機(jī)系統(tǒng)機(jī)的調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計。計算機(jī)系統(tǒng)有豐富的軟硬件資源，能將所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，通過屏幕顯示 器以多幅畫面的形式提供更加直觀的信息顯示，并可由打印機(jī)打印出統(tǒng)計報表和記錄，節(jié)省了調(diào)度員許多繁瑣的工作，使調(diào)度效果得到明顯提高。由于有完善的操作系統(tǒng)和計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的支持，也極大地方便了系統(tǒng)設(shè)計，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能也日益靈活復(fù)雜。除了功能簡單，生產(chǎn)批量較大的設(shè)備如RTU等以外，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)備大量采用了基于系統(tǒng)機(jī)的設(shè)計，主站系統(tǒng)幾乎無例外的都是以計算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造的。

80年代廣泛使用的這些調(diào)度自動化系統(tǒng)有時也稱為集中式系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是以一臺計算機(jī)（小型機(jī)或微型計算機(jī)）為核心，擔(dān)負(fù)各種系統(tǒng)功能。雖然80年代已經(jīng)有了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的技術(shù)，但主要用于不同系統(tǒng)間的互連，并未采用基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式系統(tǒng)設(shè)計。80年代我國從國外引進(jìn)的許多調(diào)度自動化系統(tǒng)也屬于這一類設(shè)計。

隨著對調(diào)度自動化系統(tǒng)功能的要求日益增加，集中式系統(tǒng)越來越暴露出不足之處。由于將數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)會話等幾乎所有功能都集中于一臺機(jī)器上，很容易造成計算機(jī)負(fù)荷過載，因而需要更大、更快的機(jī)器，而機(jī)器的性能與價格并非簡單的線性關(guān)系，這導(dǎo)致系統(tǒng)造價昂貴。同時，由于許多功能模塊裝在一臺機(jī)器上，模塊間耦合緊密，相互影響，如果修改一個功能模塊，其它模塊往往也需要修改，因此系統(tǒng)功能很難擴(kuò)充。在調(diào)度現(xiàn)場，一般需要多個人機(jī)會話席位，這種集中式設(shè)計很難滿足超過4個以上操作臺的要求。隨著接入廠站數(shù)目的增多，信息量的增加，集中式系統(tǒng)也無法滿足不斷擴(kuò)充的容量要求。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，國內(nèi)從90年代開始出現(xiàn)基于局域網(wǎng)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。由于結(jié)構(gòu)靈活，功能強(qiáng)大，擴(kuò)充性好，性能價格比高，很快成為調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的主流技術(shù)。這類系統(tǒng)也稱為網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)。同樣是網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)，由于軟件體系結(jié)構(gòu)的不斷進(jìn)步，又從對等式系統(tǒng)發(fā)展到客戶/服務(wù)器方式的系統(tǒng)，然后又逐步轉(zhuǎn)向向Intranet模式。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)軟硬件技術(shù)的進(jìn)步為調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，使調(diào)度自動化系統(tǒng)的構(gòu)成越來越復(fù)雜，功能也越來越強(qiáng)大。近年來調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)了一種綜合趨勢。傳統(tǒng)方式是一種功能一套系統(tǒng)，多個系統(tǒng)再通過網(wǎng)絡(luò)互連。這種分散模式導(dǎo)致系統(tǒng)共享資源困難，管理復(fù)雜。目前的趨勢是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上首先構(gòu)筑一個支持平臺，或稱為環(huán)境，用于支持所有調(diào)度自動化應(yīng)用軟件。各種應(yīng)用子系統(tǒng)作為系統(tǒng)部件安裝在環(huán)境中，在統(tǒng)一支持環(huán)境的協(xié)調(diào)下相互通信，配合工作。這種系統(tǒng)已經(jīng)超出一般調(diào)度自動化的范圍，不但包括SCADA、EMS功能，還可以包括調(diào)度管理子系統(tǒng)，電力市場支持子系統(tǒng)，以及可能出現(xiàn)的與調(diào)度工作有關(guān)的其他信息子系統(tǒng)。? 調(diào)度自動化系統(tǒng)功能的發(fā)展

采用計算機(jī)為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能主要是數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程信號、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，即所謂的“四遙”功能。具備這種功能的系統(tǒng)也稱為“SCADA系統(tǒng)”。SCADA功能是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。有時也將自動發(fā)電控制（AGC – Automatic Generation Control）功能歸入SCADA的范疇，但地區(qū)及以下級別的調(diào)度一般不直接對電廠，特別是大電廠進(jìn)行操作，因此一般沒有AGC功能。

60年代以來國際上出現(xiàn)了多次大面積停電事故，特別是1965年11月9日和1977年7月13日兩次紐約大停電事故，以及1978年12月19日法國大停電 事故后，人們總結(jié)了教訓(xùn)。除了要解決電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)和安全自動裝置等問題外，還需要加強(qiáng)對電網(wǎng)的分析、計算和模擬，應(yīng)使調(diào)度員的工作從經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鲂驼{(diào)度。隨著計算機(jī)軟、硬件能力的增強(qiáng)，進(jìn)一步開發(fā)了功能更強(qiáng)的應(yīng)用軟件包，如狀態(tài)估計、在線潮流計算、安全分析、事故模擬等，使調(diào)度自動化系統(tǒng)在原有的安全監(jiān)視功能基礎(chǔ)上增加了安全分析輔助決策的功能。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，使調(diào)度員能預(yù)測系統(tǒng)可能的變化后果。系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)時，能幫助調(diào)度員迅速處理事故，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)。這些應(yīng)用功能都屬于能量管理系統(tǒng)（EMS）的范疇。

目前，自動化系統(tǒng)有一種綜合趨勢，1.3節(jié)所述的電力系統(tǒng)自動化所包含的各項(xiàng)內(nèi)容已經(jīng)不再是相互獨(dú)立系統(tǒng)。調(diào)度自動化系統(tǒng)不僅可以包括SCADA和EMS系統(tǒng)，還可以包括配電自動化系統(tǒng)中的許多功能，以至調(diào)度管理和電力市場支持系統(tǒng)等內(nèi)容。不同的電力自動化系統(tǒng)相互融合，并與其他系統(tǒng)互聯(lián)，構(gòu)成面向電力系統(tǒng)綜合應(yīng)用的大規(guī)模信息系統(tǒng)。

5.2 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一般構(gòu)成

調(diào)度自動化系統(tǒng)的一般構(gòu)成包括安裝在調(diào)度中心的主站系統(tǒng)，安裝在各發(fā)電廠和變電所的遠(yuǎn)動終端，兩者經(jīng)過通信系統(tǒng)互聯(lián)信息，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制和其它功能。

主站以數(shù)據(jù)通信方式接收從下層主站轉(zhuǎn)發(fā)來的信息，又向上層主站轉(zhuǎn)發(fā)本站的信息。由各級調(diào)度所的計算機(jī)根據(jù)功能要求分別進(jìn)行相應(yīng)的處理。

按功能劃分，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)由下列4個子系統(tǒng)所組成。

（1）信息收集和執(zhí)行子系統(tǒng)。在各發(fā)電廠、變電所收集各種信息，向調(diào)度控制中心發(fā)送。如果在一些廠（所）設(shè)有微型計算機(jī)為核心的遠(yuǎn)方終端（remote terminal unit，RTU），則所傳送的信息將是已經(jīng)處理和加工過的。這個子系統(tǒng)同時接受上級控制中心發(fā)來的操作、調(diào)節(jié)或控制命令，例如開關(guān)操作，起停機(jī)組，調(diào)節(jié)功率等。在接到命令后，或者直接作用于控制機(jī)構(gòu)，或者按一定的規(guī)律將命令轉(zhuǎn)發(fā)給各被控設(shè)備。（2）信息傳輸子系統(tǒng)。將收集到的信息通過傳輸媒介送到調(diào)度控制中心，傳輸媒介有電力載波、微波、光纖、同軸電纜、公共話路等。（3）信息處理子系統(tǒng)。以電子計算機(jī)為核心的主要組成部分，對收集到的信息進(jìn)行處理、加工，為監(jiān)視和分析計算電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提供正確的數(shù)據(jù)。分析計算的結(jié)果為運(yùn)行人員提供控制決策的依據(jù)、或者直接實(shí)現(xiàn)自動控制。這種分析計算主要有：

? 為調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和電壓的電能質(zhì)量計算； ? 經(jīng)濟(jì)調(diào)度計算；

? 安全監(jiān)視和安全分析計算。計算機(jī)還可用于完成日發(fā)電計劃編制、檢修計劃編制、統(tǒng)計計算等工作。（4）人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。用以向運(yùn)行人員顯示和輸出信息，同時也輸入運(yùn)行人員的控制和操作命令。通過這一子系統(tǒng)使運(yùn)行人員與電力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)構(gòu)成一個整體。人機(jī)聯(lián)系設(shè)備包括圖形顯示器及其控制臺和 15 鍵盤、模擬盤、制表或圖形打印機(jī)、記錄器（儀）等。

電力系統(tǒng)隨著發(fā)展變得日益龐大而復(fù)雜，若把各廠站的調(diào)度信息集中到一個調(diào)度中心，則不但調(diào)度中心的計算機(jī)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)過重，通信信道擁擠，調(diào)度人員也很難處理如此大量的信息。因此，將這種集中控制方式改變?yōu)榉謱涌刂品绞?，會更加適應(yīng)調(diào)度組織分級管理的實(shí)際情況，可使各種問題得到合理解決。發(fā)電廠和變電所裝有遠(yuǎn)動終端或計算機(jī)控制系統(tǒng)直接采集實(shí)時信息并控制當(dāng)?shù)卦O(shè)備。只有涉及全網(wǎng)性信息才向調(diào)度中心傳送。上層作出決策后再向下發(fā)送控制命令。調(diào)度中心集中信息后作適當(dāng)處理、編輯后向更高層次調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)。這種分層采集信息和分層控制使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，通道需要量減少，信息量減少，實(shí)時性明顯提高。

主站和遠(yuǎn)動終端之間交互的信息分為上行信息和下行信息：各發(fā)電廠、變電所通過其遠(yuǎn)動終端收集運(yùn)行參數(shù)向主站發(fā)送，參數(shù)有：電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、頻率、水位、斷路器位置信號、繼電保護(hù)信號等，一般稱上行信息。主站計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員輸入命令或程序計算結(jié)果向各廠站或下層主站下達(dá)遙控斷路器命令或遙調(diào)及自動發(fā)電控制（AGC）命令，稱下行信息。此外，在分層控制的大系統(tǒng)，還有存在于各級調(diào)度自動化主站之間的上行或下行信息。? 遠(yuǎn)動終端簡介

遠(yuǎn)動終端實(shí)際是變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的一部分，包括SAS中需要與上級調(diào)度部門交互的組成部分。遠(yuǎn)動終端定時采集包括模擬量、脈沖量以及開關(guān)量等實(shí)時數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，按遠(yuǎn)動傳輸規(guī)約發(fā)給主站。從主站下達(dá)的命令通過遠(yuǎn)動終端接收識別后輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)或調(diào)節(jié)器。有的廠、站遠(yuǎn)動終端還可向本站值班人員提供一般控制屏上所沒有的監(jiān)測信息，如功率總加、越限告警等，稱當(dāng)?shù)毓δ?。大型火電廠、水電站或超高壓變電站裝有當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)，此時，遠(yuǎn)東中斷僅需有接口與它連接，但不再重復(fù)提供當(dāng)?shù)毓δ?。遠(yuǎn)動終端還裝有同步時鐘。同步時鐘精度越高，斷路器動作事件順序記錄的站間分辨率就越高。

遠(yuǎn)動終端的基本功能概括為：遙測、遙信、事件順序記錄、遙控、遙調(diào)以及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。

細(xì)節(jié)見“變電站自動化”一節(jié)。? 主站系統(tǒng)簡介

主站系統(tǒng)是一個簡稱，一般是設(shè)置在調(diào)度部門的與電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行直接相關(guān)的系統(tǒng)。根據(jù)功能要求，主站系統(tǒng)可以很簡單，也可以非常復(fù)雜。

主站系統(tǒng)中的通信控制器與各遠(yuǎn)動終端通信取得信息，主計算機(jī)進(jìn)行信息加工、計算處理，檢測一些參數(shù)是否越限。斷路器是否有變位等，將結(jié)果通過人機(jī)聯(lián)系（屏幕或模擬屏）向調(diào)度員報告。調(diào)度員向計算機(jī)輸入控制命令，向各遠(yuǎn)動終端發(fā)送斷路器操作命令或調(diào)整發(fā)電機(jī)出力等控制命令。

主站還要將經(jīng)過處理的信息向上層調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，通常通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進(jìn)行。

主站的上述功能稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）。

主站系統(tǒng)計算機(jī)一般是由多臺計算機(jī)（工作站，服務(wù)器）通過局域網(wǎng)連接的分布式系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和功能要求不同，主站系統(tǒng)中計算機(jī)的數(shù)量也不同。主站系統(tǒng)的前置接口子系統(tǒng)負(fù)責(zé)通過遠(yuǎn)動通道采集數(shù)據(jù)，發(fā)送命令，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過屏幕或其它人機(jī)交互設(shè)備展現(xiàn)給信息使用者（如調(diào)度員）。同時，調(diào)度自動化主站系統(tǒng)也可以通過網(wǎng)絡(luò)與其它信息系統(tǒng)互連，交換信息。遠(yuǎn)動通道：調(diào)度自動化系統(tǒng)主站與遠(yuǎn)動終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備。遠(yuǎn)動通道中所用通信線路由電力專用通信網(wǎng)提供，其主要方式是電力線載波、數(shù)字或模擬微波、有線通信、衛(wèi)星通信、特高頻無線電通信，以及光纖通信等。遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳輸有三種工作方式：全雙工通信，可同時進(jìn)行雙方向通信，用于點(diǎn)對點(diǎn)遠(yuǎn)動通道；單工通信，只能單方向通信，用于循環(huán)傳送遠(yuǎn)動系統(tǒng)；半雙工通信，雙方交替進(jìn)行發(fā)送或接收，用于點(diǎn)對多點(diǎn)或共享遠(yuǎn)動通道。

能量管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)：電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)依其功能分為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition － SCADA）系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)（EMS）。前者具備調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本功能，俗稱四遙，即遙控（YK）、遙測（YC）、遙信（YX）、遙調(diào)（YT），這是調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本要求；在SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加電力系統(tǒng)功能更強(qiáng)的應(yīng)用軟件便構(gòu)成EMS系統(tǒng)。

SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能使調(diào)度員擺脫了人工打電話收集數(shù)據(jù)，人工填寫報表的方式，大大降低了調(diào)度人員的勞動強(qiáng)度，使他們能將精力集中在電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)上。數(shù)據(jù)可以直觀地在模擬盤或計算機(jī)屏幕上顯示，可以自動進(jìn)行各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，并生成打印各種報表，還可以在電網(wǎng)發(fā)生異常時及時報警，提高了異常狀況下的反應(yīng)速度，從而提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

SCADA系統(tǒng)在很大程度上降低了調(diào)度人員的勞動強(qiáng)度，提高了調(diào)度自動化的水平，但調(diào)度工作仍要依賴于調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)，即所謂經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度。? 電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件

電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件又稱EMS軟件，當(dāng)前有電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計，電力系統(tǒng)安全分析，電力系統(tǒng)安全控制，電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制，電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化，電力系統(tǒng)實(shí)時負(fù)荷預(yù)測，有功功率與頻率自動控制，無功功率與電壓自動控制，電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，電力系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)仿鎮(zhèn)等。

電力系統(tǒng)EMS軟件還在發(fā)展之中，人工智能和專家系統(tǒng)等新技術(shù)正在逐步被引入，動態(tài)穩(wěn)定分析還是國際學(xué)術(shù)討論的課題。

EMS軟件的應(yīng)用使電力調(diào)度工作從經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度發(fā)展為分析型調(diào)度。

5.3 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的EMS功能

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)主站的基礎(chǔ)是SCADA系統(tǒng)。在SCADA的基礎(chǔ)上，可以支持大量EMS應(yīng)用軟件。包括SCADA和EMS在內(nèi)的每個部分都是一個功能子系統(tǒng)。

? 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯?/p>

電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時結(jié)線分析，根據(jù)開關(guān)的實(shí)時狀態(tài)，將圖形生成的原始拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)換為便于計算模塊使用的數(shù)學(xué)拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浞治瞿K是對電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種分析計算的前提基礎(chǔ)，如狀態(tài)估計，潮流計算，電壓無功優(yōu)化等。? 狀態(tài)估計：

根據(jù)電網(wǎng)絡(luò)冗余的實(shí)時量測數(shù)據(jù)和偽量測數(shù)據(jù)（節(jié)點(diǎn)母線電壓幅值、節(jié)點(diǎn)有功/無功注入、線路和變壓器上的有功/無功潮流等）和網(wǎng)絡(luò)方程約束計算出節(jié)點(diǎn)復(fù)數(shù)電壓（網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)）估計值的加權(quán)最小二乘解。? 調(diào)度員潮流：

對電網(wǎng)操作以前，對操作后的潮流、電壓進(jìn)行計算，檢查是否有越限，甚至事故。? 無功/電壓優(yōu)化：

在潮流分析基礎(chǔ)上，通過改變無功補(bǔ)償裝置或變壓器分接頭狀態(tài)實(shí)現(xiàn)保證安全和電壓質(zhì)量條件下網(wǎng)損最小。? 靜態(tài)安全分析：

在給定運(yùn)行方式下，模擬電網(wǎng)事故（如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等），分析事故情況下的電網(wǎng)是否還可以安全運(yùn)行。? 安全約束調(diào)度：

在以上軟件基礎(chǔ)上，給出當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷或電壓越限時，調(diào)度員可以采取的安全對策（如調(diào)節(jié)那些發(fā)電機(jī)出力，負(fù)荷切除，無功補(bǔ)償?shù)确桨福? 網(wǎng)損計算：

對電網(wǎng)損耗進(jìn)行在線和離線的計算，為調(diào)整運(yùn)行方式，改善經(jīng)濟(jì)性提供信息。? 短路電流計算：

計算在短路條件下，各支路電流和母線電壓（短路電流和短路電壓），用于核定繼電保護(hù)定值，分析保護(hù)動作行為等。? 負(fù)荷預(yù)報：

超短期：周期為幾分鐘到幾十分鐘，用于安全監(jiān)視和負(fù)荷控制，使用的對象是調(diào)度員。

短期：周期為一天到一周，用于發(fā)電計劃和檢修計劃安排，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

中期和長期：長期和中期之間沒有確切的分界線。一般來說，中期預(yù)報是指未來一年之內(nèi)的用電負(fù)荷預(yù)測；長期負(fù)荷預(yù)測是指未來數(shù)年至數(shù)十年的用電負(fù)荷預(yù)測。中、長期負(fù)荷預(yù)報的意義在于：新的發(fā)電機(jī)組安裝（包括容量大小、型式、地點(diǎn)和時間）與電網(wǎng)的增容和改建，均決定于對未來若干年后的負(fù)荷預(yù)報。? 調(diào)度員培訓(xùn)系統(tǒng)（DTS/OTS）：

模擬電力系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)，培訓(xùn)調(diào)度員事故時的處理能力。? 其它 變電站自動化有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)

? ? ? IEC 61970 IEC 61850 IEC其它標(biāo)準(zhǔn) 公司產(chǎn)品實(shí)例

參考后續(xù)講座

第二篇：電力系統(tǒng)及其自動化

電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案

（學(xué)科專業(yè)代碼：080802）

一、主要研究方向及其學(xué)術(shù)隊伍 研究方向一：風(fēng)電控制與繼電保護(hù)技術(shù)

本研究方向的主要研究內(nèi)容、特色和意義

風(fēng)能的利用，關(guān)鍵在風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備—風(fēng)力機(jī)制造技術(shù)，而風(fēng)力機(jī)的檢測與控制技術(shù)是風(fēng)力機(jī)制造及風(fēng)力機(jī)有效運(yùn)行的基本保證。

風(fēng)力機(jī)的檢測技術(shù)與自動化裝置是以風(fēng)能領(lǐng)域內(nèi)的檢測和控制系統(tǒng)為主要研究對象，采用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計算機(jī)技術(shù)、電子與通訊技術(shù)、測量技術(shù)等來研究系統(tǒng)的檢測、控制、設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是風(fēng)力機(jī)制造及風(fēng)力機(jī)有效運(yùn)行中，由于檢測及被控對象的嚴(yán)重非線性、數(shù)學(xué)模型不確定、系統(tǒng)的工作點(diǎn)變化劇烈等因素，以使傳統(tǒng)的檢測和控制方法難以滿足要求。由于傳統(tǒng)檢測和控制往往只考慮控制系統(tǒng)和受控對象所組成的“獨(dú)立”體系，而忽略了環(huán)境所施加的影響，而現(xiàn)代大型風(fēng)力機(jī)復(fù)雜的檢測、控制和決策問題，必然把外界環(huán)境和對象以及檢測、控制系統(tǒng)作為一個整體來進(jìn)行分析和設(shè)計。另外對于控制任務(wù)或控制目標(biāo)，傳統(tǒng)控制只著眼于用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述。實(shí)際上檢測與控制任務(wù)或目標(biāo)有多重性和時變性，而且還包括任務(wù)所含信息的處理過程，即任務(wù)的集合處理。面對復(fù)雜的對象、復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的任務(wù)，用傳統(tǒng)的檢測與控制理論和方法去解決是不可能的，為使我國的風(fēng)能利用及風(fēng)力機(jī)制造技術(shù)朝著大型化、高度智能化方向發(fā)展，就必須研究和使用新的檢測和控制手段。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電力網(wǎng)用電設(shè)備安全的重要設(shè)施，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展, 電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,輸電線路的故障如不能快速準(zhǔn)確地切除而引起故障擴(kuò)大甚至系統(tǒng)失穩(wěn)所帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響是難以估量的。因此對繼電保護(hù)裝置的性能要求越來越高。為了提高保護(hù)的可靠性, 對繼電保護(hù)在線路故障時的動作特性進(jìn)行預(yù)先分析仿真、研究, 以及事故后進(jìn)行準(zhǔn)確的校驗(yàn)、分析都是十分必要的。

研究方向二： 電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制與保護(hù)

本研究方向的主要研究內(nèi)容、特色和意義

首先，本研究方向主要研究電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的自動化水平，重點(diǎn)研究適合于互聯(lián)電網(wǎng)和電力市場環(huán)境下的調(diào)度自動化技術(shù)和配電自動化系統(tǒng)以及先進(jìn)的變電站自動化系統(tǒng)；完善高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，基本建成電力系統(tǒng)的信息安全體系，研究發(fā)電廠監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)，狀態(tài)檢修技術(shù)，提高電廠的生產(chǎn)自動化水平和現(xiàn)代化管理水平，在吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究具有新疆特色的科學(xué)、實(shí)用、先進(jìn)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、電力調(diào)度自動化、配電網(wǎng)綜合自動化、繼電保護(hù)與運(yùn)行自動化、電力系統(tǒng)綜合自動化、無人值班變電站自動化、電力系統(tǒng)安全運(yùn)行自動化。

再則，風(fēng)能以其無污染，可再生，蘊(yùn)量豐富的優(yōu)勢，在電力行業(yè)得到了廣泛的重視，無論國外還是國內(nèi)，都在對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行探索、研究。隨著風(fēng)機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)力發(fā)電場也由陸地拓向了海洋。這使得傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析的方法需要一定的修改。風(fēng)力發(fā)電機(jī)大部分采用多種形式的發(fā)電機(jī)，風(fēng)能具有隨機(jī)性、受季節(jié)影響的特點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電對所接入的電網(wǎng)沖擊如何，影響有多大，是否會導(dǎo)致電力系統(tǒng)不穩(wěn)定等因素都是必須考慮的。因此，含風(fēng)力發(fā)電的自動化系統(tǒng)研究也勢在必行。

新疆風(fēng)能資源豐富，風(fēng)電裝機(jī)容量也位于全國之首，就風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性而言，風(fēng)力發(fā)電的原動力是

--０--

風(fēng)。風(fēng)機(jī)由于其自身機(jī)械強(qiáng)度的限制，若風(fēng)速在其允許范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)則可以投入電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電，若風(fēng)速超出其限制，則要停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，這種風(fēng)機(jī)的投切對電網(wǎng)是一種干擾，當(dāng)風(fēng)機(jī)的容量達(dá)到相當(dāng)規(guī)模時，這種干擾則比較嚴(yán)重，同樣風(fēng)機(jī)故障也會對電網(wǎng)造成影響，因此迫切需要對風(fēng)機(jī)的投切和風(fēng)機(jī)的故障對電網(wǎng)造成的影響進(jìn)行分析研究，以便找到風(fēng)電在電網(wǎng)中的最佳配置容量及改造風(fēng)電控制設(shè)備和配置相應(yīng)的繼電保護(hù)，以使對電網(wǎng)干擾達(dá)到最小，為風(fēng)電場規(guī)劃和風(fēng)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供依據(jù)和指導(dǎo)。

研究方向三：電力系統(tǒng)優(yōu)化與仿真

本研究方向的主要研究內(nèi)容、特色和意義

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展, 電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,如何有效降低網(wǎng)損，減少無功設(shè)備投資，降低燃煤耗量，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行越來越重要，但是電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備眾多,覆蓋面廣,必須針對現(xiàn)場實(shí)際特點(diǎn)找到有效的優(yōu)化控制方案,首先進(jìn)行計算機(jī)分析計算仿真，再應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng).因電網(wǎng)覆蓋面大，必須全網(wǎng)綜合考慮，不能盲目投資和改造設(shè)備，為此進(jìn)行電力系統(tǒng)理論推導(dǎo)和優(yōu)化計算、分析仿真，可以節(jié)約資金，避免浪費(fèi)和無謂的投入。同時也可盡快縮短與國內(nèi)外技術(shù)水平的差距，盡快實(shí)現(xiàn)新疆電網(wǎng)高質(zhì)量高水平的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

主要應(yīng)用國內(nèi)外大型軟件或編制軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真計算，根據(jù)潮流計算、靈敏度分析的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化控制方案制定。同時將供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，如何實(shí)現(xiàn)按需供熱，并使熱量按需分配運(yùn)用電力系統(tǒng)優(yōu)化理論和潮流優(yōu)化算法軟件進(jìn)行模擬類比仿真。

二、培養(yǎng)目標(biāo)

1.培養(yǎng)目標(biāo)

為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會主義建設(shè)的需要，培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的電氣工程學(xué)科高層次專門技術(shù)人才，本學(xué)科培養(yǎng)的碩士研究生應(yīng)滿足以下要求：

（1）努力學(xué)習(xí)和掌握馬列主義和毛澤東思想的基本原理，掌握科學(xué)的方法論；堅持四項(xiàng)基本原則，熱愛祖國，品行端正，遵紀(jì)守法；積極為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

（2）在電氣工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)掌握堅實(shí)寬廣的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)深入的專門知識；熟悉所從事研究方向及相近研究方向的科學(xué)技術(shù)發(fā)展動向。

（3）在電氣工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)具有獨(dú)立從事科學(xué)研究工作的能力；具有實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。

（4）第一外國語要求熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料，并具有一定的寫作能力和聽說能力。（5）積極參加體育鍛煉，身體健康。2.培養(yǎng)方式

（1）結(jié)合碩士研究生的特點(diǎn)進(jìn)行政治思想教育和黨的方針政策教育，進(jìn)行愛國主義、革命傳統(tǒng)和道德的教育，進(jìn)行社會主義與法制教育。

（2）采用理論學(xué)習(xí)和科學(xué)研究相結(jié)合的方法，使碩士研究生在電氣工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)掌握堅實(shí)而寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)深入的專門知識，在本學(xué)科范圍內(nèi)具有獨(dú)立從事科學(xué)研究工作的能力。

（3）碩士生的課程學(xué)習(xí)在碩士生培養(yǎng)工作中占有重要地位。碩士生應(yīng)通過課程學(xué)習(xí)加深理論基礎(chǔ)，擴(kuò)大知識面。碩士生的課程學(xué)習(xí)一般應(yīng)以授課和自學(xué)相結(jié)合。

（4）碩士學(xué)位論文工作是碩士生培養(yǎng)的關(guān)鍵和核心。碩士學(xué)位論文要由碩士生獨(dú)立完成，導(dǎo)師的作用在于指導(dǎo)研究方向，啟發(fā)碩士生深入思考、正確分析與判斷，充分發(fā)揮碩士生的創(chuàng)

造能力和開拓進(jìn)取精神。

（5）在指導(dǎo)上采取以指導(dǎo)教師為主、導(dǎo)師負(fù)責(zé)和碩士點(diǎn)集體培養(yǎng)相結(jié)合的方法。也可和其他高校、研究單位或工廠企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)，吸收具有高級職稱的人員參加指導(dǎo)。

（6）導(dǎo)師應(yīng)以高度的責(zé)任心，全面關(guān)心研究生的成長，對研究生嚴(yán)格要求，嚴(yán)格管理，既要教書又要育人。導(dǎo)師應(yīng)根據(jù)本方案的要求并結(jié)合研究生的特點(diǎn)，認(rèn)真制定培養(yǎng)計劃，檢查并督促研究生的課程學(xué)習(xí)，并指導(dǎo)研究生論文選題、文獻(xiàn)查閱、調(diào)研、科研工作、學(xué)位論文撰寫和答辯。導(dǎo)師應(yīng)注意在各個環(huán)節(jié)上培養(yǎng)研究生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，實(shí)事求是的工作作風(fēng)。

（7）導(dǎo)師所在碩士點(diǎn)在研究生培養(yǎng)計劃的制定、碩士學(xué)位論文選題、論文工作及論文撰寫、答辯等各個環(huán)節(jié)上應(yīng)積極發(fā)揮集體培養(yǎng)的優(yōu)勢并起到質(zhì)量監(jiān)控的作用，以提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。電氣工程學(xué)院學(xué)位分委員會應(yīng)充分發(fā)揮對研究生質(zhì)量把關(guān)的作用。

3.學(xué)習(xí)年限：

一般為三年（在職人員為三至四年）。

三、本專業(yè)碩士研究生課程學(xué)習(xí)及學(xué)分的基本要求

總學(xué)分：38學(xué)分其中： 公共學(xué)位課

專業(yè)外語 基礎(chǔ)學(xué)位課 專業(yè)學(xué)位課

須修 3門； 8學(xué)分 須修 1門； 1學(xué)分 須修 4門； 9 學(xué)分 須修 3門； 6學(xué)分

前沿講座(含討論班)須參加12次；2學(xué)分 教學(xué)實(shí)踐或社會調(diào)查（學(xué)術(shù)活動）2學(xué)分 跨一級學(xué)科課程 專業(yè)選修課程

須修 1門； 2學(xué)分 須修 4門； 8學(xué)分

四 — 1本專業(yè)碩士研究生課程設(shè)置

四 — 2碩士研究生前沿講座課(含討論班)的基本要求

1.講座課或討論班的基本范圍或基本形式

（1）學(xué)院組織的由在讀研究生公開發(fā)表的論文和研究成果為主的學(xué)術(shù)報告和討論會（2）聘請國內(nèi)外名校專家和教授舉行的科技講座。2.次數(shù)、考核方式及基本要求

碩士生在校期間除了必要的課程學(xué)習(xí)，還須完成講座選聽必修環(huán)節(jié)2學(xué)分，要求碩士生應(yīng)選聽12次以上學(xué)術(shù)講座（含討論班）并提交心得體會，學(xué)位論文選題報告1次，要求碩士生應(yīng)在2年內(nèi)完成選題報告，并按規(guī)定填寫選題報告表。

五、本專業(yè)碩士研究生文獻(xiàn)閱讀的主要經(jīng)典著作、專業(yè)學(xué)術(shù)期刊目錄

六、學(xué)位論文的基本標(biāo)準(zhǔn)

1.碩士學(xué)位論文工作是碩士生在校期間的主要工作之一。碩士論文的質(zhì)量反映了碩士生是否掌握堅實(shí)而寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)深入的專門知識，是否具有獨(dú)立從事科學(xué)研究工作的能力，是碩士生能否被授予碩士學(xué)位的關(guān)鍵。

2.碩士學(xué)位論文應(yīng)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由碩士生本人獨(dú)立完成。論文應(yīng)有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和完整性，應(yīng)在電力科學(xué)或電力專門技術(shù)上作出具有一定創(chuàng)新的研究成果，并在理論上或?qū)嶋H上對電力學(xué)科的發(fā)展和社會主義建設(shè)有較大的意義。為保證論文質(zhì)量，論文工作必須有一定工作量，用于論文工作的實(shí)際時間一般應(yīng)不得少于一學(xué)年。

3.學(xué)位論文工作一般包括文獻(xiàn)閱讀、科研調(diào)查、選題報告、理論分析、軟件設(shè)計、實(shí)驗(yàn)工作、論文撰寫、論文答辯等環(huán)節(jié)。選題的準(zhǔn)備工作在第2學(xué)期課程學(xué)習(xí)的同時就應(yīng)著手進(jìn)行。力爭在第3學(xué)期末，最遲在第4學(xué)期應(yīng)正式做選題報告并提交論文工作計劃。碩士生所在碩士點(diǎn)應(yīng)組織開題答辯并對選題進(jìn)

行審查和把關(guān)，碩士論文基本完成后，修改并正式提交論文，方可報學(xué)院批準(zhǔn)進(jìn)行論文評閱和學(xué)位論文答辯。

七、本專業(yè)碩士研究生須具備的科研能力與水平的基本要求

1．碩士生應(yīng)參與本學(xué)科的某一研究方向提出的對電工科學(xué)技術(shù)的發(fā)展或國民經(jīng)濟(jì)具有較大理論意義或?qū)嵱脙r值的課題，或者是高水平的橫向課題。培養(yǎng)科研能力。

2.碩士生在正式撰寫碩士學(xué)位論文前，在進(jìn)行學(xué)位論文的研究工作期間應(yīng)盡可能多地在國內(nèi)外期刊上發(fā)表論文，或者積極參加科研項(xiàng)目。碩士學(xué)位論文應(yīng)是在碩士生已發(fā)表的有關(guān)論文和待發(fā)表的有關(guān)論文或已取得的科研成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的匯總、概括、深化和提高，論文或成果應(yīng)達(dá)到學(xué)校規(guī)定的條件。

八、本專業(yè)碩士研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)的基本要求

實(shí)踐能力培養(yǎng)應(yīng)在第2學(xué)期開始課程學(xué)習(xí)的同時就應(yīng)著手進(jìn)行。由碩士點(diǎn)負(fù)責(zé)助教實(shí)踐安排和助崗實(shí)踐安排，由導(dǎo)師負(fù)責(zé)科研培訓(xùn)并安排工作計劃。第4學(xué)期末提交實(shí)踐及科研培訓(xùn)報告。

第5學(xué)期開始到電力現(xiàn)場和內(nèi)地高校及研究所調(diào)研并進(jìn)行科學(xué)研究和碩士論文的撰寫。

第三篇：電力系統(tǒng)自動化

第一章發(fā)電機(jī)的自動并列

1并列操作的原因：①隨著負(fù)荷的波動，電力系統(tǒng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組臺數(shù)也要不斷變動②當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故

障時要求將備用電機(jī)迅速投入電網(wǎng)運(yùn)行。

2同步發(fā)電機(jī)組的并列方法分為：準(zhǔn)同期并列、自同期并列。

準(zhǔn)同期并列：設(shè)待并發(fā)電機(jī)組G已加上了勵磁電流，其端電壓為∪G，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組 ∪G 的狀態(tài)參

數(shù)，使之符合并列條件，并將其投入系統(tǒng)的操作，稱為準(zhǔn)同期并列。

準(zhǔn)同期并列的理想條件：FG=FG（頻率相等）, UG=UX（電壓幅值相等）, e=(相角差為零)3同步發(fā)電機(jī)組并列時應(yīng)遵循以下原則：

①并列斷路器合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能地小，其瞬時最大值一般不應(yīng)超過1~2倍的額定電流。②發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，起暫態(tài)過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動。4 電壓差檢測:電壓差的檢測可直接用UG和UX的幅值進(jìn)行比較，兩電壓分別經(jīng)變壓器、整流橋和一個電壓

平衡電路檢測電壓的絕對值，當(dāng)電壓值小于允許值時發(fā)出“電壓差合格允許合閘”的信號。

5滑差檢測：利用比較恒定超前時間電平檢測器和恒定超前相角電平檢測器的動作次序來實(shí)現(xiàn)滑差檢測。

第二章 同步發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)

1同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)組成：勵磁功率單元、勵磁調(diào)節(jié)器

2同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的任務(wù)：①電壓控制 ②控制無功功率的分配 ③提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

④改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件⑤實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行減磁

3同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)種類：直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，靜止勵磁系統(tǒng)

4勵磁調(diào)節(jié)器的功能：保證發(fā)電機(jī)端電壓不變，保證發(fā)電機(jī)間無功電流的合理分配

5勵磁調(diào)節(jié)器基本的控制有測量比較、綜合放大及移相觸發(fā)單元組成第三章

1自動發(fā)電控制系統(tǒng)四個基本任務(wù)：①使全系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率和總負(fù)荷功率相匹配 ②將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)整控制到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值 ③控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)的交換功率與計劃值相等，以實(shí)現(xiàn)各個區(qū)域內(nèi)有功功率和負(fù)荷功率的平衡 ④在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠之間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

2調(diào)頻器的控制信號有：比例、積分、微分三種形式

第四章

1電力系統(tǒng)的無功功率電源有哪幾種：同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)及同步電動機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止無功功

率補(bǔ)償器、高壓輸電線路的充電功率

2電力系統(tǒng)電壓控制措施：發(fā)電機(jī)控制調(diào)壓、控制變壓器變比調(diào)壓、利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓、利用串

聯(lián)電容器控制調(diào)壓。

3AGC的基本功能：①使發(fā)電自動跟蹤電力系統(tǒng)負(fù)荷變化。②響應(yīng)負(fù)荷和發(fā)電的隨機(jī)變化，維持發(fā)電頻

率為額定值。③在各區(qū)域間分配發(fā)電功率，維持區(qū)域間功率交換為計劃值。④對周期性的負(fù)荷變化按發(fā)電計劃調(diào)整發(fā)電功率。⑤監(jiān)視和調(diào)整備用容量，滿足電力系統(tǒng)安全要求。

第五章 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

1電力系統(tǒng)調(diào)度的主要任務(wù)

①保證供電的質(zhì)量優(yōu)越②保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

③保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全水平④提供強(qiáng)有力的事故處理措施

2RTU的任務(wù)：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、執(zhí)行命令、其他功能（當(dāng)?shù)毓δ?、自動診斷功能）

3遠(yuǎn)動技術(shù)的主要內(nèi)容是“四遙”------遙測、遙信、遙控、遙調(diào)

4SCADA子系統(tǒng)包過：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與處理、計算機(jī)控制、人機(jī)界面及警告處理

5通信規(guī)約：為保證通信雙方能正確有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在通信的發(fā)送和接收過程中有一定的規(guī)定，以

約束雙方進(jìn)行正確協(xié)調(diào)的工作，我們將這些規(guī)定成為數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程，簡稱通信規(guī)約。

包括：循環(huán)式規(guī)約、問答式規(guī)約

6通信信道：電力載波通信、光纖通信、微波中繼通信和衛(wèi)星通信

7按照系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測的周期電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測可分為：超短期、短期、中期、長期負(fù)荷預(yù)測。8微增率：輸入耗量微增量與輸出功率微增量的比值

9SCADA采集的數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)不齊全、數(shù)據(jù)不精確、受干擾時回出現(xiàn)不良數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)不和諧

第六章

1能連管理系統(tǒng)（EMS）是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)，主要針對發(fā)電和輸電系統(tǒng)，用于大區(qū)級電網(wǎng)的調(diào)度中心。根據(jù)能量管理系統(tǒng)發(fā)展的配電管理系統(tǒng)（DMS）主要針對配電和用戶系統(tǒng)，用于10kV以下的電網(wǎng)。

2配電管理系統(tǒng)DMS的通信方案：①主站與主站之間使用單模光纖 ②子站與FTU之間，使用多模光纖

③TTU與電量集抄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

3配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端有：①饋線遠(yuǎn)方終端 ②配電變壓器遠(yuǎn)方終端 ③變電所內(nèi)的遠(yuǎn)方終端。4遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)構(gòu)成：具有自動抄表功能的電能表、抄表集中器、抄表交換機(jī)、中央信息處理機(jī)。5遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的典型方案：①總線式抄表系統(tǒng) ②三級網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)③采用無線電臺的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)

第七章

1變電所綜合自動化系統(tǒng)的基本功能：①監(jiān)控子系統(tǒng) ②微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng) ③電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)

④低頻減負(fù)荷及備用電源自投控制子系統(tǒng) ⑤通信子系統(tǒng)。

2變電所綜合自動化的結(jié)構(gòu)形式：集中式、分散集中式、分散與集中相結(jié)合式、全分散式

第四篇：電力系統(tǒng)自動化作業(yè)

電力系統(tǒng)自動化作業(yè)

1、電力自動化SCADA 的功能是什么？

2、什么是電力系統(tǒng)RTU 的四遙功能？如何實(shí)現(xiàn)？

3、同步發(fā)電機(jī)以自動準(zhǔn)同期方式并列時，說明產(chǎn)生沖擊電流的原因。又為何要檢查并列合閘時的滑差？

4、用什么方法來測量ZZQ-5 型裝置中的導(dǎo)前時間？并分析準(zhǔn)確度。

5、ZZQ-5型裝置中，若頻差要求控制在0.2Hz，試說明整定的方法、步驟。

6、ZZQ-5型裝置中，若接入ug 時極性反接或者將ug 和us 兩者接錯，試分析裝置的行為？此時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象和結(jié)果？

7、同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)有哪些？

8、對同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的基本要求有哪些？

9、簡述交、直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的基本構(gòu)成、特點(diǎn)及使用范圍。

10、何謂同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)工作特性？何謂發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率？

11、何謂滑差、滑差周期？與ug 和us 的相角差δ有什么關(guān)系？

12、某電力系統(tǒng)總有功負(fù)荷為6000 MW(包括電網(wǎng)的有功損耗)，系統(tǒng)的頻率為50 Hz，若KL ? =1.8，求負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL的值。

13、某電力系統(tǒng)中，有40%的機(jī)組容量已被充分利用，其余40%為火電機(jī)組，有10%的備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為20；20%為水電機(jī)組，有15%的備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為30；系統(tǒng)的有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為1.5。試求：

(1)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率；

(2)當(dāng)負(fù)荷功率增加5%時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率；

(3)當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到48 Hz 時，系統(tǒng)承擔(dān)的負(fù)荷增量是多少？

14、某電力系統(tǒng)有兩臺額定功率為200 MW的發(fā)電機(jī)，每臺發(fā)電機(jī)的調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)為0.04，額定頻率為50 Hz，系統(tǒng)總負(fù)荷為320 MW，負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL=20 MW/Hz，在額定頻率運(yùn)行時，若系統(tǒng)增加負(fù)荷60 MW，試計算下列兩種情況下系統(tǒng)頻率的變化值。

(1)兩臺機(jī)組原來平均承擔(dān)負(fù)荷；

(2)原來一臺機(jī)組滿載，另一臺帶120 MW 的負(fù)荷。說明兩種情況下頻率變化的不同原因。

第五篇：電力系統(tǒng)自動化論文

電力系統(tǒng)自動裝置應(yīng)用

班級：20094091學(xué)號2009409141姓名：武晨宇

摘 要:應(yīng)用攝像技術(shù)和計算機(jī)構(gòu)成的視覺信息自動化系統(tǒng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn),它能對不宜接觸、危險隱蔽等場合進(jìn)行大范圍、多自由度,可移動的臨近報警。

關(guān)鍵詞:CCD攝像機(jī)隔離開關(guān)斷路器。

引言

電力系統(tǒng)自動化的信息采集主要包括兩大部分,一是將電氣量和非電氣量轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼姷哪M量或數(shù)字量;二是將設(shè)備的狀態(tài)變?yōu)椤?”或“1”的開關(guān)量,這一傳統(tǒng)的模式基本上解決了自動化的需要。但是,有些問題依靠上述信息量仍無法解決,需要另辟途徑。筆者研究發(fā)現(xiàn),利用工業(yè)電視提供的視覺信息,應(yīng)用計算機(jī)圖像識別技術(shù),將有可能迅速地辨別圖像或?qū)⒍鄠€相關(guān)圖像進(jìn)行綜合判斷,及時發(fā)出處理指令,進(jìn)一步擴(kuò)大電力系統(tǒng)自動化的功能,提高電力系統(tǒng)自動化的水平。本文將對此做一些探討?；緲?gòu)思

在發(fā)電廠和大型變電站中,特別是112開關(guān)結(jié)線的樞紐廠(站)中,有大量的繼電保護(hù)壓板,有的數(shù)百甚至上千個,這些壓板的聯(lián)通或開斷位置隨變電站和電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化而改變。運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定,值班人員應(yīng)掌握并保證壓板位置的正確性。由于值班人員難以熟記而造成的錯誤甚至釀成繼電保護(hù)誤動作和事故的情況時有發(fā)生。建議采用電視攝像方法,直接攝錄壓板盤面,應(yīng)用計算機(jī)圖像識別技術(shù),判別各個壓板的位置是否符合規(guī)程要求,繼而發(fā)出語音、圖文警報。解決了被判別的器件難以引出電信息的困難，原因?yàn)椋?/p>

a.攝像鏡頭可以選擇在適當(dāng)位置,采取旋轉(zhuǎn)方式,水平或上下移動方式,必要時可設(shè)多個鏡頭,再加焦距的自動調(diào)整等,可獲得較滿意的效果。

具體到檢查壓板,可設(shè)計成小車推動的方式。

b.攝像鏡頭的防雨防塵問題,目前生產(chǎn)的工業(yè)電視系統(tǒng)已給解決。

c.被監(jiān)視物可考慮適當(dāng)?shù)念伾?還應(yīng)設(shè)參考點(diǎn)CK或條形碼等,便于識別。

d.多媒體技術(shù)的發(fā)展,十分有利于此項(xiàng)工作的開展。

e.包括相同與不同作用的多個攝像頭,可以進(jìn)入已有的分布式監(jiān)控網(wǎng)路,也可以形成獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)路。必要時,可以實(shí)現(xiàn)自動控制功能。

f.每判別一次,可打印存檔備查,保存圖像記錄。

從以上論述可以描述出一種電力系統(tǒng)自動化的視覺信息辨識監(jiān)控方法。利用CCD攝像機(jī)、經(jīng)視頻放大,高速圖像數(shù)字采集,計算機(jī)處理,輸出監(jiān)控信號,打印報警控制等構(gòu)成視覺信息辨識監(jiān)控系統(tǒng)(如圖3)。其核心是:將系統(tǒng)各部分采集的實(shí)時監(jiān)控視覺信息輸入計算機(jī),與事先存入計算機(jī)系統(tǒng)中各部分的正?；驑O限狀態(tài)的基準(zhǔn)視覺信息進(jìn)行比較辨別,以及對各相關(guān)信息的邏輯推理判斷。

近幾年來,工業(yè)電視在電力生產(chǎn)過程中的應(yīng)用已開始興起,如鍋爐火焰、水位,輸煤系統(tǒng)、變電站以及施工現(xiàn)場的監(jiān)視等等。無論哪一種,都只是將遠(yuǎn)距離的現(xiàn)場畫面集中傳送到值班室,便于人們監(jiān)視,這是普通的工業(yè)電視,與以往不能及時看到現(xiàn)場情況相比,無疑是進(jìn)了一大步,但很明顯還存在問題,一是它依賴于人們頻頻的調(diào)視和長時間監(jiān)視畫面,實(shí)際上是難以做到的,二是不能快速地將各個相關(guān)畫面信息進(jìn)行綜合判斷。按本文前述的設(shè)計思想就解決了這些問題。因此它也可稱為智能型工業(yè)電視。視覺信息在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

a.視覺信息能夠識別斷路器和隔離開關(guān)的開合狀態(tài),據(jù)此就可繪出實(shí)時的一次運(yùn)行方 1

式結(jié)線圖,通過屏幕顯示器顯示或打印,它無需依靠輔助接點(diǎn),相對獨(dú)立于現(xiàn)行的自動化系統(tǒng)。

b.利用視覺信息實(shí)現(xiàn)五防功能,防止誤分誤合斷路器;防止帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān);防止帶電掛(合)接地線(地刀);防止帶接地線(地刀)合斷路器(隔離開關(guān));防止誤入帶電間隔。前四種防誤操作,主要是判別斷路器和隔離開關(guān)、接地刀閘的開合狀態(tài),然后進(jìn)行邏輯推理判斷,進(jìn)而達(dá)到防誤操作目的。第五項(xiàng)是防止誤入帶電間隔,此項(xiàng)主要在檢修工作期間防止檢修人員和值班人員誤入非檢修的帶電間隔進(jìn)行工作和操作。這些功能是可以利用視覺信息來實(shí)理的,能夠做到跟蹤值班人員操作的全過程,識別人員進(jìn)入操作的部位是否正確,操作的步驟是否正確。當(dāng)人員走近某隔離開關(guān)時,即可判別是否該隔離開關(guān)有操作任務(wù),還可以根據(jù)其時斷路器的位置判別能否操作。并及時發(fā)出語音報警。它不同于現(xiàn)行的“五防”裝置,不給值班人員增添更多的操作,如攜帶鑰匙進(jìn)行操作等,它不依賴于眾多的輔助接點(diǎn),且實(shí)現(xiàn)了更大范圍的“五防”功能。當(dāng)然,“五防”中不一定全部采用視覺信息,如接地刀閘與隔離開關(guān)緊鄰,利用機(jī)械互鎖既簡單又可靠,應(yīng)該保留。

c.電廠的輸煤系統(tǒng),利用視覺信息,實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)部位監(jiān)視,遇有故障,諸如發(fā)生堵煤,皮帶跑偏等,立即自動報警。

d.煤場儲煤量的自動辨識計算。任意形狀的煤堆,可以應(yīng)用計算機(jī)對圖像信息加以處理計算。

e.對鍋爐的水位,可進(jìn)行自動識別報警。

f.對于變壓器的油面、風(fēng)扇運(yùn)行狀況,阻波器、結(jié)合電容器引線等均可以攝像自動監(jiān)視。

g.根據(jù)需要,可對設(shè)備的某些部位以及人員不能進(jìn)入的較隱蔽部分進(jìn)行監(jiān)視,異?；蚬收蠒r自動識別報警。

h.重要場所的火災(zāi)、防盜等自動報警。

i.繼電保護(hù)和系統(tǒng)自動裝置中壓板、重要的切換開關(guān)位置正確性的監(jiān)視檢查。

j1現(xiàn)場發(fā)生事故時,自動啟停錄像數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)事故圖像自動記憶,捕捉到現(xiàn)場發(fā)生事故過程的全部錄像,可獲得分析事故所需的寶貴資料。

k.如果配合紅外技術(shù)、語音識別技術(shù),發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢,還可實(shí)現(xiàn)更多新的功能。從以上可看出,利用視覺信息可以實(shí)現(xiàn)很多的自動化功能。當(dāng)然,研究的過程中,肯定會遇到各種具體問題和困難,相信都是可以逐個解決的。例如:并不是每個監(jiān)視對象都要設(shè)置一個CCD攝像頭,選取合適的位置安裝,擴(kuò)大視角,或者研究某種方法經(jīng)轉(zhuǎn)換成為集中的被視信息,則一個攝像頭可監(jiān)視多個對象,就可以減少CCD的數(shù)量。某些情況下可以外加光源,特殊情況下可應(yīng)用紅外光源等等。結(jié)論

應(yīng)用攝像技術(shù)和計算機(jī)構(gòu)成的視覺信息自動化系統(tǒng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn),它能對不宜接觸、危險隱蔽等場合進(jìn)行大范圍、多自由度,可移動的臨近報警。

a.它無需在設(shè)備上直接連接傳感器,也無需從傳感器上連接大量的電纜。

b.對設(shè)備的一些重要監(jiān)視信息,可以代替值班人員進(jìn)行巡視,還可做到準(zhǔn)確的定期巡視,自動記錄文字和圖像,在一些惡劣天氣下不受影響。

c.及時捕捉到事故全過程的錄像,這是迄今為止尚未解決的一個問題。

d.除了獨(dú)立發(fā)揮作用外,某些方面這一系統(tǒng)可以作為現(xiàn)行自動化系統(tǒng)的補(bǔ)充和備用,顯示出相得益彰的效果。用不同的信息源描繪出的實(shí)時運(yùn)行方式結(jié)線圖,比用同一信息源的雙重化要好得多。

e.視覺信息可以跟蹤人的某些行為,必要時給予提醒或告警,發(fā)揮重要的監(jiān)護(hù)作用。f.關(guān)于投資問題,應(yīng)分成兩部分看,一是工業(yè)電視系統(tǒng),二是上升到圖像識別的智能型系統(tǒng)。已經(jīng)安裝工業(yè)電視系統(tǒng)的,再增加視覺信息自動化部分,其投資是不大的。實(shí)際上, 2

即然要搞工業(yè)電視,就應(yīng)該使其發(fā)揮更大的作用。

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