主頁 > 技術文章 > 關於新形勢下的電力（lì）係統自動（dòng）化（huà）的新技（jì）術及研究方向 2024-09-30

關（guān）於新形勢下（xià）的電力係統自動化的（de）新技術及研究方向

摘要：隨著計算機技術、控製（zhì）技術及（jí）信息技術的發展，電（diàn）力係統自（zì）動化麵臨（lín）著空前的變（biàn）革。多媒體技術（shù）、智能控製將迅（xùn）速進入電力係統自動化領域。
　　電力係統自（zì）動化是我們電力係統一直以來力（lì）求的發展方向，它包括：發電控製的自動化（AGC已經實現，尚需發展）、電（diàn）力調度的自動化（具有在線潮流監視，故（gù）障（zhàng）模（mó）擬的綜合程（chéng）序以及SCADA係統），實現了配電網的（de）自動化，現今最熱門的變電站綜合自動化即建設綜（zōng）自站，實現更好的無人值班。電力係統是一個地域分布遼闊，由發電廠、變（biàn）電站、輸配電網絡和用戶組（zǔ）成的統一調度和運行的複雜大係統。
一、電力係統自動化的概念：
　　電力（lì）係統（tǒng）自動化（huà）的領域包括（kuò）生產過程的自動檢測、調節（jiē）和控製，係統和元件的自動安全保護，網絡信息（xī）的（de）自動傳輸，係統生產的自動調度，以（yǐ）及（jí）企業（yè）的自動化經（jīng）濟管理等（děng）。電力係統自動化的主要目標是保證供電的（de）電（diàn）能（néng）質量（頻率和電壓）、係統運行的安全可靠，提高經濟效益（yì）和管理效能。
二、具（jù）有變革性重（chóng）要影響的三項新技術：
　　（一）電力係統的智能控製：
　　電力係統的（de）控製研究與應用在（zài）過去的（de）40多年中大體上可分為3個階段：基於傳遞函數的單輸入、單輸出控製階段（duàn）;線性最優（yōu）控製、非線性控製及多機係統協調控製階段；智能控製階段。智能控製（zhì）是當今控製理論發（fā）展的新階段，主（zhǔ）要用來解決那些用傳（chuán）統方法難以解決的複雜係統的控（kòng）製（zhì）問題。特別適於那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適（shì）應性（xìng）的複雜係統。
　　智能控製在電力（lì）係統工程應用方麵具有非常廣闊的前景，其具體（tǐ）應用於快關汽門的人工神經網絡適應控製，基於人工神經網絡的（de）勵（lì）磁、電掣動、快關綜合控製係統結（jié）構，多（duō）機係（xì）統中的ASVG（新型靜止無功發生器）的自學習功能等。
　　（二）FACTS和DFACTS：
　　1、FACTS概念的提出：
　　電力係統的發展迫切需要先進的（de）輸配電技術來提高電壓質量和係統穩定性（xìng），一種改變傳統輸電能力的新技術——柔性交流（liú）輸電係統（FACTS）技（jì）術悄然興起。
　　所謂“柔性交流輸（shū）電係統技術”又稱“靈活交流輸電係統技術”，簡稱FACTS，就是在輸電係統的重要部位，采用具有單獨（dú）或綜合功能的電力電子裝（zhuāng）置，對（duì）輸電係統的主要參數（如電壓、相位差、電抗等（děng））進行調整控製，使輸電更加可靠，具有更（gèng）大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控製技術等高新技術應用於高壓輸電係統，以提高係統可靠性、可控性（xìng）、運行性能和電能（néng）質量，並可獲取大量節電效益的新型綜合技術。
　　2、FACTS的核心裝置（zhì）ASVC的研（yán）究現狀：
　　ASVC由二相逆變器和並聯電容器構成，其輸出的三相交流電（diàn）壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓，而且可以在故障後的恢複期間穩定電壓，因此對電網電壓的（de）控（kòng）製能力很（hěn）強。與旋轉同步調（diào）相機相比，ASVC的調節範圍大，反應（yīng）速度快（kuài），不會響應（yīng）遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機（jī）械損（sǔn）耗和旋轉噪聲。並且因為ASVC是一種固態裝置，所以能響應網絡中的暫態（tài），也能響應穩態（tài）變化，因（yīn）此其控製能力大大優於（yú）同步調相機（jī）。
　　3、DFACTS的研究態勢：
　　DFACTS是指（zhǐ）應用於配電係統中的靈活（huó）交流技術，它是Hingorani於1988年（nián）針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是對供電（diàn）質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在（zài）配電網和大量商業（yè）用戶的供電端使（shǐ）用新型電力電（diàn）子控製器。
三、基於GPS統一時鍾的新一（yī）代（dài）EMS和動態安全監控係統：
　　（一（yī））基於（yú）GPS統一（yī）時鍾的（de）新一代EMS：
　　目前應（yīng）用的電力係統（tǒng）監（jiān）測手段，主要有側重於記錄電磁暫態過程的各種故障錄波儀和側重（chóng）於係統穩態運行情況的監視控製與數（shù）據采（cǎi）集（SCADA）係統。前者記錄數據冗餘，記錄時間較（jiào）短，不同（tóng）記錄儀之間（jiān）缺乏通信，使得（dé）對於係統整體（tǐ）動態特性分析困難；後者數據刷新間隔較長，隻（zhī）能用於分析係統的穩態特性。兩者還具有一個（gè）共（gòng）同（tóng）的不足，即（jí）不同地點之間缺乏準確地共同時間標記，記錄數據隻是局部有效，難以用於對全係統動（dòng）態行為的分析。
　　（二）基於GPS的新（xīn）一代動態安全監控係（xì）統：
基於GPS的新一代（dài）動態（tài）安全監（jiān）控係統，是新動態（tài）安全監測係統（tǒng）與（yǔ）原有SCADA的（de）結（jié）合。電力係（xì）統新一代動態安全監測係（xì）統，主要由同步定時係統（tǒng），動態（tài）相量（liàng）測量係統、通信係統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現的同（tóng）步相量測量技術和光纖通信技（jì）術，為相量控製提供了實現（xiàn）的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物——PMU（相量測量單元）設備，正（zhèng）逐步取代RTU設備實現電（diàn）壓、電流相量測量（相角和幅值）。
四、電力係統自動化的（de）研究方向：
　　（一）智能保護（hù）與變電站（zhàn）綜合自動化：
　　對電力係（xì）統電保護的新原理進行了研究，將國內外最新的人工智能、模糊理論、綜（zōng）合自動控製理（lǐ）論、自適應理（lǐ）論、網絡（luò）通信、微機新技術等應用於新型繼電保護裝置中，使得新型繼電保（bǎo）護裝置具有智能控製（zhì）的特點，大大（dà）提高電力（lì）係統的安全水平。對變電站自動化（huà）係統進行了多年研究，研製的分層分布式變電站綜合自動化裝置能夠適用於35-500kV各種電壓等級變電站。微機保護領域的研究處於國際領先水平，變電站綜合自動化領域的研究已（yǐ）達到國際先進水平。
　　（二）電力市場理論與技術（shù）：
　　基於我（wǒ）國目前的經濟發展狀況、電力市場（chǎng）發展（zhǎn）的需要和電（diàn）力工（gōng）業技術經濟的具體情況，認真（zhēn）研究了電力市場的運營模式，深入探討（tǎo）並明確了運營流程中各步驟的具體規則；提出了適合我國現階段電力市場運營模式的期貨交易（yì）（年、月、日發（fā）電計劃）、轉運服務等模塊的具（jù）體數學模型和算法，緊（jǐn）緊圍繞當（dāng）前（qián）我國模擬電力市場運營中亟待解決的理（lǐ）論問題。
　　（三）電力係統實時（shí）仿真係統：
　　對電力負荷動態特性監測、電力係統實時仿真建模等方麵進行了研究，引進了加拿大Teqsim公司（sī）生產的電（diàn）力係統數（shù）字模擬實時仿（fǎng）真係統，建成（chéng）了全國高校第一家具備混合實時仿真環境的實驗室。該仿真係統不僅可進行多種電力（lì）係統的（de）穩（wěn）態（tài）及（jí）暫態（tài）實驗，提供大量實驗（yàn）數據（jù），並可與多種控製裝置構成閉環係（xì）統，協助科研人員（yuán）進行新（xīn）裝置的測（cè）試，從而為研究（jiū）智能保（bǎo）護及靈活（huó）輸電係統的控製策（cè）略提供了一（yī）流的實驗條件。
　　五、電力（lì）係統運行人員培（péi）訓仿真係統：
　　電（diàn）力係統運行人員培訓（xùn）仿真係統是針對我國電力企業職工崗位培訓的迫（pò）切要求，將計算機、網絡和多媒體技術（shù）的最新成（chéng）果和傳統（tǒng）的電力係統分析理論相結合，利用專家係統、智（zhì）能cai（計（jì）算機輔助教學）理論，是進行電力係統知識教學、培訓的一種強有力手段。本係統設計新穎，並合理配置軟件資源分布，教、學員台在軟件係統（tǒng）結構上耦合性很少，且（qiě）係統硬件擴充簡單方（fāng）便，因此學員台理論可無限擴充。
　　六、配電網自動化：
　　在中低壓網絡數字電子載波ndlc、配網的模型及高級應用軟件pas、地理信息與配網scada一體化方麵（miàn）取得了重大技術突破。其中，ndlc采用了dsp數字（zì）信號處理技術，提高了載波接收靈敏度，解決了載波正在配電（diàn）網上應用的（de）衰耗、幹擾、路由等技術難題（tí）；高級應用軟件（jiàn）pas將輸（shū）電網ems的理論算法與配網實際結合起來，采用了最新國際標準IEC61850、IEC61970CIM公共信息模型；采用配網（wǎng）遞歸虛擬流（liú）算法進行潮流計算；應用人（rén）工（gōng）智能灰色神經元算法進行負荷預測。
　　七、電力係統分析與控製：
　　對在線測量技術、實時相角測量、電力係統穩定控製（zhì）理論與技術、小電流接地選線方（fāng）法、電力係統振蕩機理及（jí）抑製方法、發電機跟蹤同期（qī）技術、非線（xiàn）性（xìng）勵磁和調速控製、潮流計算的收斂性、電網（wǎng）調度自（zì）動化仿（fǎng）真、電力負荷預測方法、基於柔（róu）性（xìng）數據收集與監控的電（diàn）網故（gù）障診（zhěn）斷和恢複控製策略（luè）、電網故障診斷理論與技術等方麵進行了研究。在非線（xiàn）性理論（lùn）、軟計算理論和小波理論在（zài）電力係統應（yīng）用方麵，以及在電力市場條件下電力係統分（fèn）析與控製的新理論、新模（mó）型、新算法和新的實現手段進行了研究。
　　八、人工智能在（zài）電力（lì）係統（tǒng）中的應（yīng）用：
　　結合電力工業發展的需要，開展了將（jiāng）專家（jiā）係統、人工神經網絡、模糊邏（luó）輯以及進化理論（lùn）應用（yòng）到電力係統（tǒng）及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規劃設計等方麵的實用研究。在上述（shù）實用軟件（jiàn）研究的基礎上開展了（le）電力係統（tǒng）智能控製（zhì）理論與應用的研究，以提高電力係統（tǒng）運行與控製的智能化水平（píng）。
　　九、現代電力電子技術在電力係統中的（de）應用：
　　開展了電（diàn）力電子（zǐ）裝置控製理（lǐ）論和控製算法、各種電力電子裝（zhuāng）置在電力係統中的行為和作用、靈活交流輸電係統、直流輸電的微機控（kòng）製技術、動態無功補償技術、有源電力濾波技術、大容量交流（liú）電機（jī）變頻調（diào）速技術和新型儲能技術等方（fāng）麵的研究。
　　十、電氣（qì）設備狀態監測與故障診斷技術：
通（tōng）過將傳感器技術、光纖技（jì）術、計算機（jī）技術、數字信號處理（lǐ）技術以及（jí）模式識別技術等結合起來（lái），針對電氣設備絕緣監測方法和故障診斷的機理進行了詳細的基（jī）礎研究，開發了發（fā）電機、變壓器、開關設備、電容型設備和直流係統等（děng）主要電氣設備的（de）監控係統，全麵提高電氣設備和電力係統的（de）安全運行水平。

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