電力變電自動化的發展趨勢
理論廣角
作者：金海波
[摘 要]變電站綜合自動化功能由屯網安全穩定運行和變電站建設、運行維護的綜合經濟效益要求所決定，是電力係統發展的趨勢與要求。本文介紹了變電自動化係統的幾種常用結構，其次對自動化係統的網絡模型進行了論述。
[關鍵詞]電力；變電；自動化
中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0381-01
在電力係統運行中，隨著電壓、頻率的瞬時變化，存在著瞬時的狀態變量。對於一個電力係統，有多少個狀態變量就有多少種穩定性問題。在電力係統運行中，有三種常見且必須同時滿足的穩定性要求，即同步運行穩定性，頻率穩定性和電壓穩定性。現實工作中，為了預防這種故障需要頻繁地對二次設備進行定期試驗和調試，而一旦出現不可預見的設備故障，便會給整個電網的安全運行帶來嚴重後果。
1 電力自動化
1.1 智能化
一次設備被檢測的信號回路和被控製的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規機電式繼電器及控製回路的結構，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控製電纜被光電數字和光纖代替。
1.2 網絡化
變電站內常規的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控製裝置、遠動裝置、故障波裝置、電壓無功控製、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基於標準化、模塊化的微處理機設計製造，設備之間的連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重複的 I/O 現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源共享，常規的功能裝置在這裏變成了邏輯的功能模塊。
1.3 運行治理係統
變電站運行治理自動化係統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；係統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
2 電力自動化的發展
在三個層次中，數字化變電站自動化係統的研究正在自下而上逐步發展。國外已有一定的成熟經驗，國內的大專院校、科研院所以及有關廠家都投入了相當的人力進行開發研究，並且在某些方麵取得了實質性的進展。
3 電力自動化網絡
網絡係統是數字化變電站自動化係統的命脈，它的可靠性與信息傳輸的快速性決定了係統的可用性。常規變電站自動化係統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個 CPU 控製下進行的，使得同步采樣、A/D 轉換，運算、輸出控製命令整個流程快速，簡捷，而全數字化的係統中信息的采樣、保護算法與控製命令的形成是由網絡上多個 CPU 協同完成的，如何控製好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個複雜問題，其最基本的條件是網絡的適應性，要害技術是網絡通信速度的提高和合適的通信協議的製定。
3.1 變電自動化係統的網絡模型
3.1.1 假定電力網絡中節點編號的次序先是各發電機節點，然後是負荷和其它節點。由於在電網故障後功角的第一個搖擺周期內，各種調節器因為時滯來不及動作或動作很小，且在穩定性預測和早期控製中對時間要求很短暫，故一般采用電力係統的經典模型（如恒定阻抗負荷模型和暫態電抗後恒定電勢的同步電機模型）。
3.1.2 在研究係統多個功角搖擺周期時段的動態穩定時，要考慮各個元件的反應特性。在電力係統運行方式處於穩定域邊界處，由經典模型得出的結果與實際模型相差甚遠，故需采用詳細發電機等單元的數學模型（含勵磁、調速係統模型，負荷考慮電壓和頻率特性）來研究。