電力系統自動(dòng)化是我們電力系統一直以來(lái)力求的發(fā)展方向，它包括：發(fā)電控制的自動(dòng)化（AGC已經(jīng)實(shí)現，尚需發(fā)展）、電力調度的自動(dòng)化（具有在線(xiàn)潮流監視，故障模擬的綜合程序以及SCADA系統），實(shí)現了配電網(wǎng)的自動(dòng)化，現今熱門(mén)的變電站綜合自動(dòng)化即建設綜自站，實(shí)現更好的無(wú)人值班。電力系統是一個(gè)地域分布遼闊，由發(fā)電廠(chǎng)、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)組成的統一調度和運行的復雜大系統。

一、電力系統自動(dòng)化的概念

電力系統自動(dòng)化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測、調節和控制，系統和元件的自動(dòng)安全保護，網(wǎng)絡(luò )信息的自動(dòng)傳輸，系統生產(chǎn)的自動(dòng)調度，以及企業(yè)的自動(dòng)化經(jīng)濟管理等。電力系統自動(dòng)化的主要目標是保證供電的電能質(zhì)量（頻率和電壓）、系統運行的安全可靠，提高經(jīng)濟效益和管理效能。

二、具有變革性重要影響的三項新技術(shù)

（一）電力系統的智能控制

電力系統的控制研究與應用在過(guò)去的40多年中大體上可分為3個(gè)階段：基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線(xiàn)性控制、非線(xiàn)性控制及多機系統協(xié)調控制階段；智能控制階段。智能控制是當今控制理論發(fā)展的新階段，主要用來(lái)解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問(wèn)題。特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線(xiàn)性、要求高度適應性的復雜系統。

智能控制在電力系統工程應用方面具有非常廣闊的前景，其具體應用于快關(guān)汽門(mén)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )適應控制，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的勵磁、電掣動(dòng)、快關(guān)綜合控制系統結構，多機系統中的ASVG（新型靜止無(wú)功發(fā)生器）的自學(xué)習功能等。

（二）FACTS和DFACTS

1、FACTS概念的提出

電力系統的發(fā)展迫切需要*輸配電技術(shù)來(lái)提高電壓質(zhì)量和系統穩定性，一種改變傳統輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統（FACTS）技術(shù)悄然興起。

所謂“柔性交流輸電系統技術(shù)”又稱(chēng)“靈活交流輸電系統技術(shù)”，簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS，就是在輸電系統的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數（如電壓、相位差、電抗等）進(jìn)行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術(shù)、微機處理技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)應用于高壓輸電系統，以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質(zhì)量，并可獲取大量節電效益的新型綜合技術(shù)。

2、FACTS的核心裝置ASVC的研究現狀

ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩態(tài)運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓，因此對電網(wǎng)電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC的調節范圍大，反應速度快，不會(huì )響應遲緩，沒(méi)有轉動(dòng)設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲。并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置，所以能響應網(wǎng)絡(luò )中的暫態(tài)，也能響應穩態(tài)變化，因此其控制能力大大優(yōu)于同步調相機。

3、DFACTS的研究態(tài)勢

DFACTS是指應用于配電系統中的靈活交流技術(shù)，它是Hingorani于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內容是對供電質(zhì)量的各種問(wèn)題采用綜合的解決辦法，在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶(hù)的供電端使用新型電力電子控制器。

三、基于GPS統一時(shí)鐘的新一代EMS和動(dòng)態(tài)安全監控系統

（一）基于GPS統一時(shí)鐘的新一代EMS

目前應用的電力系統監測手段，主要有側重于記錄電磁暫態(tài)過(guò)程的各種故障錄波儀和側重于系統穩態(tài)運行情況的監視控制與數據采集（SCADA）系統。前者記錄數據冗余，記錄時(shí)間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統整體動(dòng)態(tài)特性分析困難；后者數據刷新間隔較長(cháng)，只能用于分析系統的穩態(tài)特性。兩者還具有一個(gè)共同的不足，即不同地點(diǎn)之間缺乏準確地共同時(shí)間標記，記錄數據只是局部有效，難以用于對全系統動(dòng)態(tài)行為的分析。

（二）基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監控系統

基于GPS的新一代動(dòng)態(tài)安全監控系統，是新動(dòng)態(tài)安全監測系統與原有SCADA的結合。電力系統新一代動(dòng)態(tài)安全監測系統，主要由同步定時(shí)系統，動(dòng)態(tài)相量測量系統、通信系統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實(shí)現的同步相量測量技術(shù)和光纖通信技術(shù)，為相量控制提供了實(shí)現的條件。GPS技術(shù)與相量測量技術(shù)結合的產(chǎn)物——PMU（相量測量單元）設備，正逐步取代RTU設備實(shí)現電壓、電流相量測量（相角和幅值）。

四、電力系統自動(dòng)化的研究方向

（一）智能保護與變電站綜合自動(dòng)化

對電力系統電保護的新原理進(jìn)行了研究，將國內外新的人工智能、模糊理論、綜合自動(dòng)控制理論、自適應理論、網(wǎng)絡(luò )通信、微機新技術(shù)等應用于新型繼電保護裝置中，使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點(diǎn)，大大提高電力系統的安全水平。對變電站自動(dòng)化系統進(jìn)行了多年研究，研制的分層分布式變電站綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于35-500kV各種電壓等級變電站。微機保護領(lǐng)域的研究處于水平，變電站綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達到較高水平。

（二）電力市場(chǎng)理論與技術(shù)

基于我國目前的經(jīng)濟發(fā)展狀況、電力市場(chǎng)發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟的具體情況，認真研究了電力市場(chǎng)的運營(yíng)模式，深入探討并明確了運營(yíng)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(chǎng)運營(yíng)模式的期貨交易（年、月、日發(fā)電計劃）、轉運服務(wù)等模塊的具體數學(xué)模型和算法，緊緊圍繞當前我國模擬電力市場(chǎng)運營(yíng)中亟待解決的理論問(wèn)題。

（三）電力系統實(shí)時(shí)仿真系統

對電力負荷動(dòng)態(tài)特性監測、電力系統實(shí)時(shí)仿真建模等方面進(jìn)行了研究，引進(jìn)了加拿大Teqsim公司生產(chǎn)的電力系統數字模擬實(shí)時(shí)仿真系統，建成了全國高校家具備混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗室。該仿真系統不僅可進(jìn)行多種電力系統的穩態(tài)及暫態(tài)實(shí)驗，提供大量實(shí)驗數據，并可與多種控制裝置構成閉環(huán)系統，協(xié)助科研人員進(jìn)行新裝置的測試，從而為研究智能保護及靈活輸電系統的控制策略提供了的實(shí)驗條件。

五、電力系統運行人員培訓仿真系統

電力系統運行人員培訓仿真系統是針對我國電力企業(yè)職工崗位培訓的迫切要求，將計算機、網(wǎng)絡(luò )和多媒體技術(shù)的新成果和傳統的電力系統分析理論相結合，利用專(zhuān)家系統、智能cai（計算機輔助教學(xué)）理論，是進(jìn)行電力系統知識教學(xué)、培訓的一種強有力手段。本系統設計新穎，并合理配置軟件資源分布，教、學(xué)員臺在軟件系統結構上耦合性很少，且系統硬件擴充簡(jiǎn)單方便，因此學(xué)員臺理論可無(wú)限擴充。

六、配電網(wǎng)自動(dòng)化

在中低壓網(wǎng)絡(luò )數字電子載波ndlc、配網(wǎng)的模型及應用軟件pas、地理信息與配網(wǎng)scada一體化方面取得了重大技術(shù)突破。其中，ndlc采用了dsp數字信號處理技術(shù)，提高了載波接收靈敏度，解決了載波正在配電網(wǎng)上應用的衰耗、干擾、路由等技術(shù)難題；應用軟件pas將輸電網(wǎng)ems的理論算法與配網(wǎng)實(shí)際結合起來(lái)，采用了新標準IEC61850、IEC61970CIM公共信息模型；采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法進(jìn)行潮流計算；應用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行負荷預測。

七、電力系統分析與控制

對在線(xiàn)測量技術(shù)、實(shí)時(shí)相角測量、電力系統穩定控制理論與技術(shù)、小電流接地選線(xiàn)方法、電力系統振蕩機理及抑制方法、發(fā)電機跟蹤同期技術(shù)、非線(xiàn)性勵磁和調速控制、潮流計算的收斂性、電網(wǎng)調度自動(dòng)化仿真、電力負荷預測方法、基于柔性數據收集與監控的電網(wǎng)故障診斷和恢復控制策略、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等方面進(jìn)行了研究。在非線(xiàn)性理論、軟計算理論和小波理論在電力系統應用方面，以及在電力市場(chǎng)條件下電力系統分析與控制的新理論、新模型、新算法和新的實(shí)現手段進(jìn)行了研究。

八、人工智能在電力系統中的應用

結合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開(kāi)展了將專(zhuān)家系統、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模糊邏輯以及進(jìn)化理論應用到電力系統及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規劃設計等方面的實(shí)用研究。在上述實(shí)用軟件研究的基礎上開(kāi)展了電力系統智能控制理論與應用的研究，以提高電力系統運行與控制的智能化水平。

九、現代電力電子技術(shù)在電力系統中的應用

開(kāi)展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統中的行為和作用、靈活交流輸電系統、直流輸電的微機控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機變頻調速技術(shù)和新型儲能技術(shù)等方面的研究。

十、電氣設備狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)

通過(guò)將傳感器技術(shù)、光纖技術(shù)、計算機技術(shù)、數字信號處理技術(shù)以及模式識別技術(shù)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(jìn)行了詳細的基礎研究，開(kāi)發(fā)了發(fā)電機、變壓器、開(kāi)關(guān)設備、電容型設備和直流系統等主要電氣設備的監控系統，全面提高電氣設備和電力系統的安全運行水平。