電子計算機

[拼音]：dianli xitong xinxi yu kongzhi

[英文]：information and control for power system

為實現電力系統的正常執行、排程管理、安全監控、故障情況的緊急處理，通過電力裝置狀態監測、電力系統遠動、電力系統通訊、排程自動化、電力系統安全控制等環節，進行全系統執行資訊的採集、轉換與傳送。為此，電力系統除了生產、傳送電能的一次系統（由電源和電力網路組成）外，還必須設有一套資訊與控制系統。它作為電力系統執行的神經系統，使整個電力系統成為可觀測與可控制的。這個系統必須高度靈敏、可靠。

發展簡況

在電力系統的發展初期，電力系統的規模不大，地域也不廣，因此主要是當地採集資訊，就地進行控制，輔以電話線路來傳遞執行狀態資訊及控制命令。這樣的資訊與控制系統是比較簡單的，也很不完整。隨著電力系統規模的不斷擴大，需要交換的資訊量及控制量愈來愈多，靠電話傳送資訊已經不能滿足數量及速度上的要求，因此出現了遠動技術及相應的通道（通訊系統）。最早的遠動裝置是利用電話繼電器實現的有觸點遙控遙信裝置及模擬量遙測裝置。它們傳送資訊的速度慢，資訊量也有限。經過幾代產品的演變發展，已有了效能良好的電子數字式的綜合遠動裝置（包括遙控、遙信、遙測、遙調），並可做成具有微程式的計算機化的遠動裝置。通道也由電話線路及電力線載波發展到大量採用微波通道，能可靠、快速地傳送大量資訊，光纖通訊也在迅速發展中。隨著電子技術及計算機技術的發展，到60年代，電力系統排程中開始採用了計算機控制，大大加強了資訊及控制系統，提高了排程綜合自動化水平。排程計算機首先實現的功能是資料採集與監控(SCADA系統)及系統自動調頻(AGC)，進一步實現系統的經濟排程(EDC)以及安全分析、 狀態估計及對策等。目前世界上約有300 個電力系統（其中包括中國的東北、華北、華東及華中四大電力系統）排程已安裝或正在安裝計算機控制系統。很多電力系統正開發研製功能更加完善的能量管理系統(EMS)。 各級排程之間也正在形成計算機網路，由計算機的遠方終端 (RTU)來取代常規的遠動裝置，一個完整的電力系統的資訊與控制系統正在形成，大大提高了整個電力系統的自動化水平。另一方面，由於資訊傳送速度和計算機的計算速度還不能完全滿足大電力系統實時的要求，根據電力系統本身的複雜性及其結構的層次性，宜按照大系統遞階控制理論和分散控制理論，裝設區域性自動裝置，進行分散控制，並使各級排程計算機在排程中心指揮下協調配合工作。

特點和功能

電力系統是一個複雜的大系統。電能生產又具有生產與消費同時性的特點。為了保證電力系統的正常執行，電力系統的各個環節必須高度協調一致地工作，使每一時刻電能的生產與消費保持平衡，以維持系統頻率為恆定，並使系統電壓維持在規定的水平。因此必須隨時掌握反映電力系統狀態的各種資訊，包括各種開關量資訊(哪些發電機、變壓器、線路在投入執行)及各種模擬量與數字量資訊（發電機、變壓器及線路的有功功率、無功功率，母線電壓，變壓器分接頭位置等），並將分散在各個發電廠、變電所的上述資訊傳送到各級控制中心。為了對執行方式進行調整，必須將控制及調整命令由控制中心傳送到各發電廠和變電所。一個大的電力系統不可能將從發電到負荷的整個電力系統集中在一個排程中心進行控制，而往往是採用分級排程、分層控制（見電力系統排程）的方式，即按發電廠、變電所的規模、電壓等級、重要性及地域劃分等原則分成若干個層次，分層進行控制並上下進行協調。以日本電力系統為例，排程控制系統分中心排程、系統排程、地區排程及發電廠、變電所集中控制等四級。中國的幾個大區電力系統也分成總排程所、省排程所、地區排程所及廠站集中控制等四級。因此在發電廠、變電所與各級排程之間都有一個資訊傳送問題。這是靠遠動裝置及通訊系統來實現的。電力系統的通訊系統主要採用電力線載波、微波及光纖通訊等方式。遠動裝置可以做成1對1的（即一個傳送端，一個接收端）和1對n的（即一個傳送端，n個接收端）。

在系統發生故障的情況下（發電機、變壓器或線路發生短路、接地等），必須迅速地判斷出故障元件並儘快地（幾十毫秒到幾百毫秒的時間內）將其切除，以使系統其餘部分能繼續正常執行，這是靠繼電保護來實現的。在發生系統性事故（穩定破壞、電力系統振盪、頻率崩潰或電壓崩潰等）時，需要有區域性自動裝置及時進行緊急控制。所有繼電保護及區域性自動裝置都是根據對電力系統執行狀態資訊的突然變化的分析，按事先確定的規則自動來進行操作控制的。對於大型發電機、變壓器及高壓電器裝置還可以進行實時監測，預測可能發生的故障。

為了管理電力系統的執行，系統的中心排程需要根據負荷預測來安排各個電廠的發電計劃。負荷的隨機變動將引起系統頻率的變化，自動調頻裝置將根據系統的實時資訊按一定的準則調整發電機的出力，自動維持系統的頻率以及各個系統間聯絡線上按協議規定的交換功率的控制。為了使電力系統發出的電能的成本最低，系統排程必須根據負荷情況及各個電廠的發電費用特性按經濟上最優的目標函式進行計算，確定各個發電廠在各個時段的出力。為了保證電力系統執行的安全性，系統排程還需要根據實時的執行情況預想在可能發生的各種故障情況下是否仍能保持電力系統的安全執行，需通過實時計算提出預防控制及安全對策。

系統的正常執行狀態需要進行定時記錄，以便進行電力及電量的統計，併為規劃、預測提供歷史資料。系統的故障狀態也需進行事件順序記錄，以便進行故障分析及提出預防對策。

參考書目

王平洋主編：《現代電力系統自動化叢書》，水利電力出版社，北京，1986。

M.G.辛、A.鐵脫裡編著，周斌等譯：《大系統的最優化及控制》，機械工業出版社，北京，1983。