电力资源自动化系统总体设计

摘要：针对现阶段全国电网的自动化进程，本文指出了电力企业用户对采集系统的要求，分析了电力网络中存在的问题并提出对应的技术突破。

关键词：电力资源 自动化 采集系统

目前，全国形成了以220kv为主的电网，各个发电站接入这个网络中，提供电力的输出，地区与地区之间的交接处就叫做关口。由于不同的地区在电力资源的拥有量和消耗量上存在差异，所以在不同的地区之间的关口上就存在电力的传输问题，带来了一个结算问题以及

相关的控制问题。在地区（如省）之间存在的关口可能存在双向的电力传输，发电站一般来说只有电力输出，用户一般来说只有电力输入，但是不管是哪一种关口，关口上的数据采集和分析以及相关的控制是电力系统自动化的重要组成部分。我们系统的目的就是要在这些关口上设立采集节点和控制节点，系统管理系统所在区域内的关口电力流动情况，并相应的作出记费的工作，在系统允许的功能范围内，最所要控制的量进行控制，作出必要的控制操作。区域之间关口的这些功能由各分布系统协调完成，本系统的“标准互连”模块即是在这方面做出的尝试。

一、电力企业用户对采集系统的要求

1、可采集各种数据源。用户往往使用了多个厂家的站端设备，而且使用不同的电表，现在使用这就需要主站采集系统能灵活配置以支持和多种硬件设备的不同的通讯规约和数据结构，能无缝接入和采集各种不同来源的数据。

2、能适应多种通讯方式并能互为备份。用户现场的通讯方式多种多样，主要有电话拨号、数字/模拟专线、TCP/IP、WAP等。

3、可伸缩性。既要面对各省市大中型电能计量系统大容量、高性能、功能全的需求，也要满足大量的区局、厂站、工业/商业大用户等中小型用户容量不大、配置要求低、使用简便的需求，这就要求主站采集系统有良好的伸缩性。

4、可监控并可远程维护。必须有丰富的系统工况才能确保系统的稳定运行并使用户及时掌握系统运行情况，而可远程维护使操作人员可以随时随地进行日常维护

工作，更方便、高效。

5、可靠性和稳定性。大中型系统都需要可靠的双机热备份方案，确保系统能连续可靠的运行。

二、电力网络中存在的问题及技术突破

1、电力网络中还存在着很多控制方面的问题，如自动跳闸，线路切换等等，对于这样的情况，只有在系统中加入控制部分，采用自动或者手动的控制方式，控制的基础还是数据的采集，根据采集数据的实际情况进行必要的控制。

针对这样的情况，我们开发了这套系统，目的就是解决目前存在的问题，整个系统的物理基础是采集装置，这套装置采集总线结构，模块化设计，将采集和通讯任务分为不同的模块来完成。通讯模块支持目前所知的大部分的通讯方式，使整个系统支持多种的通讯方式，主要有网络、串口、MODEM、专线等等；采集模块也是采取模块化设计，使用统一的结构，不同的采集模块针对不同的电能表，在模块上区别在于存储芯片，存储芯片内定义不同的数据结构和数据地址，不同的模块之间可以通过更换芯片达到互换的目的。

系统主机采用双机CLUS热备份，保证了系统的稳定性。采集装置负责实时采集数据，采集的数据放在装置的存储器中。前置机负责定时通过不同的通讯线路采集这些数据，采集的数据经过必要的处理放在数据服务器中。系统提供多种的服务，数据管理工作站负责定时或不定时的进行必要的数据处理，查询工作站和提供数据查询功能，网络服务器提供基于网络的MIs功能。本系统在网络规模上是城域网范畴，可以通过专用网络或者INTERNET与其他的系统进行连接，本系统的“标准互连”模块保证了不同系统之间的通用性。

在实际的电力应用中，用户都被分配了一定的功率使用，与之配合的是电能量表的功率大小，如果使用功率过大就有可能烧坏能量表，同时，对于整个电网来说，对于能量的分配也是有一定的安排的，如果某一用户超额用电，必定造成电压下降，影响到其他用户的用电情况。而且在实际用电的时候，还存在一个用电峰谷平的问题，就是说在一天中每个时刻的电网负荷是不同的。这样在电网调度中就有这样的操作，比如一个用户，在晚上7点到第二天早上8点用电谷地的时段给分配了一个用电额度，其他的时间又是另外一个甩电额度，那么这中间就有一个定时跳闸限电的问题，这就是我们的系统需要解决的一个问题。

自动跳闸的控制比较简单。这是一个简单的单闭环控制，使用专门的负载控制装置实现，实现控制的量是即时功率。

当定时跳闸任务发生时，决策模块发出跳闸指令，负载控制装置的跳闸模块动作，使线路情况发生变化，在这个过程中，上层决策模块还要通过负载控制装置的功率采集模块采集线路功率数据，根据实际功率情况决定是否继续进行跳闸或者停止动作。当手动任务发生时，决策模块先采集实际功率，配合要实现的居的由决策系统决定跳闸动作的参数，再由负载控制装置的跳闸操作模块进行操作，在操作过程中同样也要对即时功率进行不间断采集，以判断跳闸动作的实际效用。

2、电力网络还存在这样的问题，就是线路旁代。实际运行过程中，可能要对某一条线路进行检修或者更换，但是这条线路在网络中担负一点的责任，如果断开这条线路就可能造成一定区域的断电，对一些用户的用电造成影响，在电力系统内部，这样的情况就叫作用电事故，这是不允许发生的。为了解决这样的问题，就需要在这样的情况下用其他的线路来代替该条线路的功能，使用整个电网的扩张弹性来解决这样的问题。当然这样的旁代不是依靠某一单一线路，而是很多线路，那么要哪些线路就是一个问题了，这就是上层决策系统根据线路使用情况进行调度的结果了，因为要使用其他线路来代替，必然加大这些线路的负荷，为了保证这些线路的安全运行，就需要按照这些线路负载潜力的大小合理分配被旁代线路的负载。这其中也有一个单闭环控制的过程在里面。

3、在电网优化的过程，还存在这样的问题，就是线路的切换。在电网的建设过程中，不同时期不同物理特性的线路组成了网状的系统，从一个节点到另外一个节点可能有很多的路径可以使用。但是如果有一定的负载从这个节点到另外一个节点，那么线路的选择就是一个值得斟酌的问题。由于线路的实际物理情况不同，使得通过线路的线损不同，而且各条线路的以有负载不同，要选择一条合适的线路，即要考虑线路的安全性，又要考虑经济性，保证通过途径造成的线损量最少。

三、结论

总之，电力资源自动化是一个系统的工程，还需要解决数据采集以及线损系统的开发研制，需要科研人员在研究过程中不断完善，达到系统的最优化。

参考文献

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