电力系统自动化技术专业介绍

电力系统自动化技术专业

一、专业介绍

电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班，DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便），配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。

电力系统自动化

对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。

发展过程20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装臵，且以安全保护和过程自动调节为主。例如：电网和发电机的各种继电保护、汽轮机的危急保安器、锅炉的安全阀、汽轮机转速和发电机电压的自动调节、并网的自动同期装臵等。50～60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装臵和以离线计算为基础的经济功率分配装臵，并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装臵如晶体管保护装臵、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70～80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统(SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广。各种自动调节装臵和继电保护装臵中广泛采用微型计算机。

主要领域按照电能的生产和分配过程，电力系统自动化包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动

装臵、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等7个方面，并形成一个分层分级的自动化系统：区域调度中心、区域变电站和区域性电厂组成最低层次；中间层次由省(市)调度中心、枢纽变电站和直属电厂组成，由总调度中心构成最高层次。而在每个层次中，电厂、变电站、配电网络等又构成多级控制。

电网调度自动化现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统，包括实时信息收集和显示系统，以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。信息收集和显示系统具有数据采集、屏幕显示、安全检测、运行工况计算分析和实时控制的功能。在发电厂和变电站的收集信息部分称为远动端，位于调度中心的部分称为调度端。软件系统由静态状态估计、自动发电控制、最优潮流、自动电压与无功控制、负荷预测、最优机组开停计划、安全监视与安全分析、紧急控制和电路恢复等程序组成。

火力发电厂自动化火力发电厂的自动化项目包括：①厂内机、炉、电运行设备的安全检测，包括数据采集、状态监视、屏幕显示、越限报警、故障检出等。②计算机实时控制，实现由点火至并网的全部自动起动过程。③有功负荷的经济分配和自动增减。④母线电压控制和无功功率的自动增减。⑤稳定监视和控制。采用的控制方式有两种形式：一种是计算机输出通过外围设备去调整常规模拟式调节器的设定值而实现监督控制；另一种是用计算机输出外围设备直接控制生产过程而实现直接数字控制。

水力发电站综合自动化需要实施自动化的项目包括大坝监护、水库调度和电站运行三个方面。①大坝计算机自动监控系统：包括数据采集、计算分析、越限报警和提供维护方案等。②水库水文信息的自动监控系统：包括雨量和水文信息的自动收集、水库调度计划的制订，以及拦洪和蓄洪控制方案的选择等。③厂内计算机自动监控系统：包括全厂机电运行设备的安全监测、发电机组的自动控制、优化运行和经济负荷分配、稳定监视和控制等。

电力系统信息自动传输系统简称远动系统。其功能是实现调度中心和发电厂变电站间的实时信息传输。自动传输系统由远动装臵和远动通道组成。远动通道有微波、载波、高频、声频和光导通信等多种形式。远动装臵按功能分为遥测、遥信、遥控三类。把厂站的模拟量通过变换输送到位于调度中心的接收端并加以显示的过程称为遥测。把厂站的开关量输送到接收端并加以显示的过程称为遥信。把调度端的控制和调节信号输送到位于厂站的接收端实现对调节对象的控制的过程，称为遥控或遥调。远动装臵按组成方式可分为布线逻辑式远动装臵和存储程序式逻辑装臵。前者由硬件逻辑电路以固定接线方式实现其功能，后者是一种计算机化的远动装臵。

电力系统反事故自动装臵反事故自动装臵的功能是防止电力系统的事故危及系统和电气设备的运行。在电力系统中装设的反事故自动装臵有两种基本类型。①继电保护装臵：其功能是防止系统故障对电气设备的损坏，常用来保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备。按照产生保护作用的原理，继电保护装臵分为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。②系统安全保护装臵：用以保证电力系统的安全运行，防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。系统安全保护装臵按功能分为4种形式：一是属于备用设备的自动投入,如备用电源自动投入，输电线路的自动重合闸等；二是属于控制受电端功率缺额，如低周波自动减负荷装臵、低电压自动减负荷装臵、机组低频自起动装臵等；三是属于控制送电端功率过剩，如快速自动切机装臵、快关汽门装臵、电气制动装臵等；四是属于控制系统振荡失步，如系统振荡自动解列装臵、自动并列装臵等。

电力工业管理系统自动化管理系统的自动化通过计算机来实现。主要项目有电力工业计划管理、财务管理、生产管理、人事劳资管理、资料检索以及设计和施工方面等。

专业定位本专业培养坚持党的基本路线，思想品质好，法制观念强，德、智、体、美等全面发展，掌握发电厂及电力系统微机监控、经济运行、调度及管理的基本技能或能力；掌握供配电系统和设备方面的基本知识和应用技术，具有较强的英语交际能力、计算机应用能力和专业技术应用能力，能适应社会主义市场经济需要，能胜任现代化生产第一线的电力系统自动化设备运行维护、检修、安装、试验、技术管理和一般工程设计的工作岗位的高素质技能型专门技术人才。

智能电网（或者说电网的智能化），是以物理电网为基础，将融合和集成新的量测、通讯、电力电子、控制和决策等先进技术，来实现电网的安全可靠、灵活可控、透明开放、经济高效、友好互动等运行目标，被逐渐称为“电网2.0”。

智能电网规划在电力技术及电力系统规划中的应用

在当今时代，面临着能源短缺的局面，可持续发展是当今社会发展的主流，所以在电力技术方面，现代社会对电力技术有着更高的要求：电力高效、洁净、零排量。新的电力技术极具市场前景，而智能电网正能够适应当今市场发展的需求，因为智能电网是“可靠、安全、经济、高效、环境友好”的，智能电网逐渐成为现代电网的主流。本文主要通过阐述智能电网的概念、内涵与特征、关键技术以及其智能化主要表现在哪些方面，来分析智能电网规划

在电力技术及电力系统规划中的作用。

一、智能电网的概念

在2005年，埃贝尔发明了一种利用群体行为原理使大楼电器相互协调的技术和一种无线控制器，智能电网由此时开始出现。智能电网又称“未来电网”，它不是一件事或物，而是将先进的一些技术以及电网基础设施集成的一种新型现代化电网，具有“更可靠、安全经济、高效、更环境友好”的特点，其关键技术领域涉及较广，具体有传感量测技术、分析决策技术、制动控制技术、计算机技术等等。要想清晰认识智能电网，需要从其概念、内涵特征、关键技术、智能化等各方面进行分析。

二、智能电网的内涵与特征

基于市场、环境、安全灯各方面的因素，智能电网具有8个特点：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成、绿色。其中自愈是指在电力供应方面，智能电网能够不断发现存在或潜在的问题，然后纠正或控制，最终保证供电质量，可靠、安全、高效，是较为突出的特征。交互是指“交互式”，为了能达到双方相互适应，智能电网能够实现“双向交流、双向通信”，用户根据实际情况于被提供的信息中指定符合自己需求的方案。智能电网应用了许多先进技术与监控技术，能够更好地降低成本和增加效益，实现高效。“绿色”是另一突出的特征，智能电网通过利用绿色能源、洁净能源、再生能源，降低环境污染，缓解能源消耗巨大的问题，同时能缓解地区能源供给不平衡问题。

除此之外，智能电网更适应计算机和自动化生产要求，并且能够支持地方性革新和全国性交易。

三、智能电网的关键技术

1.发电与储能技术

在能源转化、传输、使用这几个环节，其中发电环节是整个过程中最有可能减少排量的，所以智能电网采用风电水电多种新能源进行分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术有很多，例如风力发电技术、生物质能发电技术和地热发电技术等等，分布式储能装臵有电磁蓄能、超导储能等等。由于使用新能源、洁净能源和再生资源，对环境改善方面具有很大的积极作用，特别是减轻温室效应方面，同时能够提高供电的安全性与可靠性，以及缓解能源供给不平衡问题，所以该技术被广泛应用。但是由于环境影响以及一些不确定因素，例如：风能和太阳能与天气相关，具有不确定性，分布式发电技术与储能技术将面临较大的挑战。

2.输配电技术

输配电技术包括特高压输电技术和高温超导输电技术，特高压输电技术是能够实现大功率、远距离传输电的输电技术，提高了输电能力，并能实现远距离电力系统互相连接;高温超导输电技术是利用高温超导体材料特性的技术，与常规技术相比，它具有污染少、损耗小等特点。

3.高速双向通信技术

智能电网采用了高速双向通信技术，涉及较多电子设备，如智能表计、电力电子控制器等，利用这些智能电子设备进行网络化通信，同时坚持各种干扰与自我监测，充分体现出“自愈”这一特性。

4.智能固态表针

与传统采用的电磁表计相比，智能固态表针能够进行双向通信、计量多时段的电力情况和价格、编制时间表等等。

5.先进的电力电子技术

智能电网采用先进的电力电子技术，使用各种新型的高性能设备与装备，例如全控型大功率电力电子器件等，其中具体有有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)等，符合当今电力系统运作要求，并在现代电力系统中得到广泛的使用。

6.智能调度技术

该技术是智能电网中最关键、重要的技术，能够全面进行资源优化配臵，科学决策管理、高效调度等，实现大面积连锁故障的预防，实现调度的智能化。

四、智能化

由于智能电网采用了上面所述的先进技术，使得智能电网可观测、可控制、能实时分析与决策、自愈以及制动优化调整，充分体现出智能化。例如实时分析和决策是指智能电网能够通过分析信息与数据进行智能化决策。

五、智能电网规划在电力技术及电力系统规划中的作用

1.电网规划在电力系统中的意义

由于现在我国电网规划工作规划不到位、不全面等原因，甚至有些新电网建设投运在较短的时间内就出现超负荷、长期负荷等，还有些施工难度大。总之，因为各种原因造成无法保证电网建设工程质量或存在较大的安全隐患等等。

除此之外，我国存在着电源与电网这两种发展不协调、不平衡的问题。这一矛盾在资源锐减的当今社会中越来越激烈，同时由于我国的电力输送能力较差，我国资源供给不平衡问

题仍然严峻，还造成交通紧张等，例如我国北部、西部的电力往我国负荷较为密集的地区输送较为困难。

另外，我国互联电输电能力较差，区域之间的电网互济与跨流域补偿等能力也较差，由于上述各种原因，想要大容量、远距离传输电是较难满足需求的。所以电力系统中的电网规划很重要。

2.智能电网具有的优点

智能电网具有实现双向通信、实时监控与数据整合、及时调度、智能化资源配臵、接入新能源实现分布式能源管理等优点，从整体上看，智能电网使供电效率得到提高，供电的质量得到改善，实现电网商业化，同时对环境保护、减少资源消耗有积极作用。

3.智能电网规在电力系统规划中的作用

智能电网实现智能化、优化调度，进行有效管理，用最低的成本提供符合期望的功能，其中智能电网的最大优点是能够利用新型的、洁净的、可再生的资源进行间歇性发电，实现保护环境、减少资源损耗，对于当今时代所提倡的“发展低碳经济、生活”是有积极的作用，符合可持续发展，在未来的发展中，有望实现智能电网与电信、电视等的统一，具有很大的发展前景。

除此之外，由于智能电网具有“自愈”的特点，该功能能提高电网的安全性，对于企业的发展是有利的，同时，企业的发展促进了智能电网的发展。

总结智能电网对电力系统的规划的作用，共有三点：电网规划需要更加注重资源战略计划的发展，电网规划需要注重用户侧的特性，电网规划需要更加注重电网的动态运行特点。

智能电网是电网发展中一种新前景，成为“全球工业与信息业的一次新产业革命、技术革命、管理革命”。在我国，投入较大量的人力、物理等资源建设中国特色的智能电网，并以智能电网为基础制定出中国较好的电网现代化发展战略，是我国目前的奋斗目标，也是发展前景。

二、水利水电工程建设

水利水电工程是我国国民经济发展的重要基础设施，一般情况下，水利水电工程主要是指防洪工程、排水工程、灌溉工程、水力发电工程、城市生活用水用电、工业用水用电工程等。水利水电工程的建设关系到人民的用水问题，农田的灌溉问题、防洪防汛问题等，因此加强对水利水电工程的管理十分重要。我国自古以来就有许多诸如都江堰之类的优秀水利工

程，自建国以来，由于国家的重视，更是取得了巨大的建设成果，水利水电工程无论是在数量上还是规模上都位于世界先进水平。这与我国对水利水电工程建设的管理水平的提高是分不开的，当然目前水利水电工程建设的管理还存在一定的问题，需要我们去研究、去改善，使得这项关系国民生计重大项目取得进一步的发展与完善，造福国民。

一、当前水利水电工程建设管理中存在问题

当前，我国正逐步从传统水利转向现代水利、工程水利和资源水利，各地水利水电工程项目建设发展较快，水利水电工程建设取得很大成绩，但我们应清醒地看到，在建设管理上还存在着一些突出问题：

(一)有管理体制但制度落实难

水利水电工程建设管理制度是为了规范建筑施工的各项审批程序，完善建筑施工的监督管理而制定的，是管理的基础和保障，包括责任制度、质量制度、安全制度、成本控制制度等，然而当前我国水利水电工程建设管理制度的完善和准确执行存在许多问题。就当前的项目法人责任制而言，许多水利水电工程建设中存在不重视法人责任制导致项目法人不规范，出现问题后难以追究责任的问题。另外，随着投资主体的多样化，对利益的追求使得有些项目在获批之前就开始施工，甚至于个别项目开工几年了，审批还在走程序。某省两个项目，由于环保未达标，工程都已经截流甚至进行了部分施工，但还是被国家叫停。

(二)工程建设质量管理不严

水利水电工程大多数为公益性项目，经济效益回报期长，主要的投资形式以国家投资为主，许多建设工程尤其是地方工程建设为了建设“政绩工程”往往只注重如何向中央申请更多的资金打造所谓的政绩工程，而忽视质量管理，结果出现了越来越多的豆腐渣工程，这些工程往往施工材料存在问题、施工人员素质不高、施工工艺不高、施工工序不正确，最终导致工程质量不高，不利于人民的安全和促进国民经济发展目标的实现。

(三)施工安全管理存在问题

水利水电工程在实际施工过程中,存在许多安全隐患问题。施工安全问题存在的原因是多方面的，如施工单位只注重施工进度和投资控制,并未把施工安全作为一项重要内容加以管理;监理部门对于施工的监理工作不到位，监理资质不足的监理方进行监理往往只是走过场，对于存在的安全问题不够重视甚至视而不见。施工管理人员和施工人员都严重缺乏安全生产意识，未能真正认识到建筑施工安全生产责任重大，未能将建筑施工现场安全工作摆到应有位臵。

(四)人员队伍素质偏低水利水电工程是劳动密集性行业，投入劳动力众多，难以对每个操作人员实现有效控制。在工程实践中，由于个别操作人员违规操作所引起的质量问题是屡见不鲜的。一些建筑企业由于工期紧或流动性大，招用农民工、临时工,未经必要的安全教育和技术培训或简单培训就上岗，这使得现场建筑施工管理混乱,事故层出不穷。另外，由于水利水电工程的特殊性，施工企业不能长期有效地使用各种人力资源，发挥相关各方面人员积极性，不能通过组织确定分析角色、责任和相互关系。

(五)对环境造成一定程度破坏

水利水电工程实施的过程中往往会对建设地区造成一定程度的影响，这些影响往往是消极的，造成生态系统的破坏，这些破坏主要包括空气污染、水污染、植被破坏引起的水土流失、土壤污染等，对当地居民的身体健康造成严重影响。①土地破坏：水利水电工程施工产生的大量废弃材料堆放在建设区造成良田的占用，一些材料还会引起土壤污染。由于水利水电工程建设的特点，一定会造成水土在一定程度上的流失。②水体破坏：水利水电建设中的开挖工序、灌浆工序产生的废水，不经过处理，或者处理不当，使不符合标准的废水排入江河，就会使江河下游的水遭到破坏，影响下游人民用水安全。

二、加强水利水电工程建设管理的对策

针对其存在问题，重点从以下几个方面阐述加强水利水电工程建设管理的对策和办法。

(一)严格落实水利水电工程建设管理“四项制度”

严格落实水利水电工程建设管理“四项制度”。首先建立健全管理制度，完善项目责任人制，加强现场管理;其次，落实招投标管理制度，严格按照程序进行招投标，对于围标、串标及其他违法违规行为坚决予以抵制;再次，强化监理制度，加强监理单位的资格管理，落实质量监理行为;最后，安全管理制度一定落到实处，实现建设过程各个环节，各个人员的安全管理。