配电自动化简介

第一篇：配电自动化简介

配电自动化简介

配电是电力系统发电、输电和配电(有时也称供电和用电)中直接面向电力用户的功能。由配电设备，包括馈线、降压变压器、断路器、各种开关在内构成的配电网和继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成一个配电系统，按一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户需求。就我国电力系统而言，配电网是指110 kV及以下的电网。在配电网中，通常把110 kV，35 kV级称为高压，10 kV级称为中压，0.4 kV级称为低压。因此，完整地说，配电自动化应该是指整个配电网并包括电力用户在内的自动化。

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对电能质量的要求愈来愈高。对用户电能质量的评价主要有以下几个指标：一是电压质量，它包括电压偏差、电压波动和电压闪变3个方面的要求；二是频率；三是供电可靠率，它是配电网对用户持续供电能力的量度，有多至11项的评价指标，其中主要是年平均供电可靠率，即用户年平均供电时间的百分数；四是谐波含量，应不高于规定的含量。

提高电能质量要由改善整个电力系统的装备和运行来达到。显然，限于配电网络设备及用户所具有的能力，配电网只能对电能质量中的某些指标起到显著的作用，如提高供电可靠率和电压质量。而且，众所周知，合理而完善的配电网络结构对于提高供电可靠率和电压质量至关重要，在某种意义上讲是起主要作用的。

从另一方面说，保护、监测和控制的改进并逐步达到自动化，对于配电网的运行也十分重要，且其重要性和作用正逐渐增大，在某些方面，如故障隔离，是必不可少的。

当然，电力系统应以最经济的能源消耗、最有效的运行管理，以最合理和便宜的价格向用户供电。配电网及其控制和用户管理也关系到供电的经济性。因此，可以说，实现或实施配电自动化的目的是采用现代电子、通信和计算机等技术和装备对配电网和用户在正常运行和事故情况下实行监测、保护、控制和管理，提高供电质量和经济性，改善服务和提高工作效率。我国配电网的状况

我国目前的配电网很薄弱，绝大多数为树状结构，且多为架空线，可靠性差，尤其在农村，送电距离太长，损耗严重，电压质量差。配电设备比较陈旧，大多是不可遥控的。配电网运行状态监测设备少，信息传输通道缺乏，因而信息搜集量少，这些导致事故处理自动化程度低，处理时间长，事故后恢复供电慢。

近几年，一些地区发生电网事故，导致重要用户停电，除了某些人为的因素以外，电网结构薄弱、可靠性低，是其主要原因；自动化程度低、管理不善也是重要原因之一。加强电网建设，除了强化输电网以外，加强配电网建设是当务之急。这是因为长期以来在配电网上投资欠账太多，其薄弱的程度大大甚于输电网。因此国家在近期内投资建设的重点在改造和建设配电网，合理增加变电站，完善配电网络，更换陈旧的开关设备，提高配电自动化水平，这是非常正确的，也是迫切需要的。在建设过程中首先要做好规划，而且在做好配电网一次系统规划的同时，应同时做好配电自动化的规划，与输电网相比较，这一点尤其重要。这是由于配电网一次系统中的设备选择与配电自动化关系密切。例如，在选择开关设备时可以有多种选择，如断路器、重合器、重合分段器、分段器、电动负荷开关……，这与配电自动化采取何种方式有关；其次，某些一、二次结合设备，如电流(或电压)互感器等，也与配电自动化的实施方案有关。2 配电自动化的内容

配电自动化是80年代末首先由美国而后到其他工业发达国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化。

配电自动化发展到今天，其内容大致可以分为4个方面：一是馈线自动化，即配电线路自动化；二是用户自动化，这与需方管理含义是相同的；三是变电站自动化，它常常是输电和配电的结合部，因此，这里仅指其与配电有关的部分；四是配电管理自动化，其中包括网络分析。

目前还没有哪一个权威机构对配电自动化下过严格的定义，也有人把这4个方面的内容统称为配电管理系统(distribution management system，简称为DMS)，也有人把上述前3个方面的内容称为配电自动化系统(DAS)。事实上，上述4个方面的内容可以相互独立运行，并不是其中某一个必须以另一个或几个方面的存在为前提，也不存在孰低孰高的问题，但有一点必须指出，它们之间的联系十分密切，特别是信息的搜集、传递、存储、利用以及这些信息经过处理作出的决策和控制是相互影响的。应在通盘设计的前提下，分步骤地从纵向和横向两个方向逐步实施、衔接和完善。因此，从这个意义上讲这四方面是一个集成系统。它又可以与EMS，MIS等构成一个大的集成系统，换句话说，从信息化的角度来看，它是一个IMS(information management system)。馈线自动化

馈线自动化是指配电线路的自动化。广义地说，馈线自动化应包括配电网的高压、中压和低压3个电压等级范围内线路的自动化，它是指从变电站的变压器二次侧出线口到线路上的负荷之间的配电线路。对于高压配电线，其负荷一般是二次降压变电站；对于中压配电线，其负荷可能是大电力用户或是配电变压器；对于低压配电线，其负荷是广大的用户。各电压等级馈线自动化有其自身的技术特点，特别是低压馈线，从结构到一次、二次设备和功能，与高、中压有很大的区别。因此目前在论述馈线自动化时是指中、高压馈线自动化，而且特别是指中压馈线自动化，在我国尤其是指10 kV馈线。因此下面的叙述是指此范围。

馈线自动化要达到4个目的，也可以说有4个功能。

a.运行状态监测。它又可分为正常状态和事故状态下的监测。正常状态监测的量主要有电压幅值、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电量等和开关设备的运行状态，监测量是实时的，监测装置一般称为线路终端(FTU)。在有数据传输设备时，这些量可以送到某一级的SCADA系统；在没有传输设备时，可以选择某些可以保存或指示的量加以监测。由于配电网内测点太多，因此要选择确有必要的量加以监测，以节省投资。

装有FTU的配电网，同样可以完成事故状态下的监测。没有装设FTU的地点也可以装设故障指示器，通常它装在分支线路和大用户入口处，具有一定的抗干扰能力和定时自复位功能。如果故障指示器有触点，也可以经过通信设备把故障信息送到某一级SCADA系统。

b.控制。它又分为远方控制和就地控制，这与配电网中可控设备(主要是开关设备)的功能有关。如果开关设备是电动负荷开关，并有通信设备，那就可以实现远方控制分闸或合闸；如果开关设备是重合器、分段器、重合分段器，它们的分闸或合闸是由这些设备被设定的自身功能所控制，这称为就地控制。譬如：重合器本身具有故障电流检测和操作顺序控制功能，可按要求预先设定分断—重合操作顺序，它本身又具有继电保护功能，可以断开故障电流；分段器是一种智能化开关，可以记录配合使用的断路器或重合器的分闸操作次数，并按预先设定的次数实现分闸控制；重合分段器可以在失电压后自动分段，重新施加电压后又能按一定延时自动重合。

远方控制又可以分为集中式和分散式两类。所谓集中式，是指由SCADA系统根据从FTU获得的信息，经过判断作出控制，通常称为SCADA—mate方式，也可以称为主从式；分散式是指FTU向馈线中相关的开关控制设备发出信息，各控制器根据收到的信息综合判断后实施对所控开关设备的控制，也称为peer to peer方式。控制方式的选用要根据配电网结构的复杂程度和对控制方式的适应性等要求而确定，SCADA—mate方式适应性强，可用于各种结构复杂的配电网络和采用环网开关柜的配电网中，配电网络变化时软件修改也很方便。

除了上述事故状态下的控制以外，在正常运行时还可以实行优化控制，譬如选择线损最小或较小的运行方式对开关设备进行的控制；在某些设备检修状态或事故后状态下进行网络重构的控制等。

c.故障区隔离，负荷转供及恢复供电。在配电网中，若发生永久性故障，通过开关设备的顺序动作实现故障区隔离；在环网运行或环网结构、开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。这一过程是自动进行的。在发生瞬时性故障时，通常因切断故障电流后，故障自动消失，可以由开关自动重合而恢复对负荷的供电。

配电网按导线区分有架空线和电缆线，按结构分有环网和树状网。环网的运行方式又可以有闭环和开环两种。因此，故障区隔离的过程因配电网中采用的开关设备、继电保护设备的不同而各不相同。一般，对于远郊区或广大农村，若无重要用户，环网供电成本太高、经济上不合算时，可用树状网。在分支线路上，可装设分段器和熔断器，并安置故障指示器。在城区配电网，以双电源或多电源的环网结构开环运行为好。线路的分段和开关设备类型的选择可以有多种方案，一般配电线分段的方法可以通过优化设计，根据供电可靠率指标，比较投资、运行费用与失电损失后确定，或以某种准则(如等负荷等)而确定。对于特别重要的地区，则可以闭环运行，并配置合适的继电保护装置。总之，这一功能对于提高供电可靠率有着十分重要的作用，因此在设计时要进行多方案比较。

d.无功补偿和调压。配电网中无功补偿设备主要有安装在变电站和用户端两种。前者在变电站自动化中加以控制和调节，后者一般为就地控制。但是在小容量配变难以实现就地补偿的情况下，在中压的配电线路上进行无功补偿仍有广泛的应用。通常采用自动投切开关或安装控制器两种方法加以实施。配电网内无功补偿设备的投切一般不作全网络的无功优化计算，而是以某个控制点(通常是补偿设备的接入点)的电压幅值为控制参数，有的还采用线路或变压器潮流的功率因数和电压幅值两个参数的组合为控制参数。这一功能旨在保持电压水平，提高电压质量，并可减少线损。4 用户自动化

用户自动化这一说法见诸于我国出版的权威性出版物《电机工程手册》。国外文献中也有这种说法。在国内外许多文献中有一种称为需方管理(DSM)的功能，其内容大体相同，有控制和自动化的内容，但更多的是一种管理，主要有负荷管理、用电管理、需方发电管理等。

a.负荷管理。我国传统的负荷管理(负荷控制)是在发电容量不足的情况下采取抑制负荷的方法改善负荷曲线(用削峰、填谷和错峰等控制手段)。这种控制曾在我国配电网中普遍采用。随着发电容量的增加，这种落后的负荷控制方式必须改变。先进的负荷管理是根据用户的不同用电需求，根据天气状况及建筑物的供暖特性，并依据分时电价，确定满足用户需求的最优运行方式，并加以用电控制，以便用最少的电量获得最好的社会、经济效益以及用电的舒适度。这将导致平坦负荷曲线，节约电力，减少供电费用，推迟电源投资和减少用户电费支出。

b.用电管理。它主要包括自动计量计费、业务扩充、用户服务等内容。

自动计量计费可应用于不同层次，有为适应电力市场的交易，满足发电、输电、配电以及转供等需要的计量计费系统，有适合于不同的发电厂家、不同的供电部门(公司)的计量计费系统；还有直接记录各家各户的自动抄表系统。它们都涉及到计量设备、数据传输(通信)和计费，甚至涉及与费用结算部门(银行)之间的信息交换。

业务扩充是指用户报装、接电等一系列的用电业务的服务。现在已可利用计算机等设备进行操作，以提高处理事务的自动化程度，节省劳动力，改善劳动条件，并可提高服务质量，也便于对数据进行检查和管理，有的供电局已实现了无纸化作业，其自动化程度可见一斑。

用户服务方面如停电报告及处理、交费及票据处理等，也均可利用计算机及通信等较先进的技术和设备，使服务的自动化水平和质量得以提高。

c.需方发电管理。这是将用户的自备电源纳入直接或间接的控制之中。出于种种原因，用户装有各种自备电源，如电池蓄能的逆变不间断电源，柴油机发电，太阳能、风能等发电，联合循环发电以及自备热电站和小水电等。它们在提供当地用户相当的电力之后，可能有部分电力注入配电网，尤其在晚间，有可能恶化电网的运行。如将这些电源置于控制或管理之中，将有利于配电网的运行，增加供电的可靠性，并有可能调节电网发电机组的运行，从而提高经济性。

用户自动化的几个内容涉及电力供需双方，甚至与电力管理体制有关，必须通过立法和制订相应的规则，并最终由电力市场来调节。可以看到，电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系，也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系，在电力市场环境下，用户自动化必将被重视。变电站自动化

变电站在配电网中的地位十分重要。它既是高压配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源。变电站自动化是配电自动化的重点。也正因为如此，它已发展成一个相对独立的技术领域。

近几年来变电站自动化发展十分迅速。概括地说，它至少有如下一些基本功能：各种电器设备运行参数的监测；开关就地或远方控制；与继电保护通信；与智能电子装置联接，并实行控制；与上级控制中心或其他控制系统通信；简单的数据处理。

变电站自动化在技术上的进步也很快，这里不详述了。下面仅叙述变电站自动化与馈线自动化的接口和配合的问题。

a.与继电保护配合。实现馈线自动化有多种方法，开关设备也有断路器、重合器等多种设备。馈线的负荷电流要考虑到负荷转移的情况，因此在保护的配置(包括重合闸)和定值的设置上要加以综合考虑。

b.如果馈线自动化是采用由馈线上的FTU采集信息送到某一级SCADA系统，由软件处理信息并作出判断，而后进行故障区隔离和负荷转移，恢复供电，那么，这个SCADA系统可以是在配调中心的主站，或者就是设在变电站自动化系统。前一种方式，如果采用有线传输信息，变电站至少要将信息转发至配调中心；后一种方式，变电站的SCADA系统要增加馈线自动化的应用软件，这样它就成为二级主站(如果配调中心的主站称为一级主站的话)。采用哪一种方式，要根据不同的配电网具体地选择。前一种方式，大大增加了变电站到配调中心主站的通信量，但简化了变电站的SCADA系统。后一种方式，实行了信息和功能的分层，但增加了变电站自动化的技术难度。6 配电管理自动化

顾名思义，配电管理自动化是指用现代计算机、通信等技术和设备对配电网的运行进行管理，从信息的角度看，它是一个信息收集和处理的系统。

首先，要有一个计算机平台，它在操作系统、数据库、人机界面、通信规约上遵守现行的工业标准，是一个开放系统，因此是一个可以不断集成和扩展的灵活的计算机系统。在这一点，与调度自动化系统的计算机平台是一样的。所不同的是，它面对的是信息量特别大，通信又较为薄弱的一个配电网。

由于配电网直接面向用户，尤其是城市配电网，电器设备的布局、馈线的走廊与地理位置、城市房屋、街道走向关系密切。如果把配电网的设备和运行信息与地理信息、自动绘图(GIS/AM)相联系，将使配电网信息的含义表示得更直观，也对运行带来极大的方便(而在输电网中，地理位置与输电网的信息关系就较疏远些)。因此与调度自动化系统不同，配电管理自动化中GIS技术十分必要。

从某种意义说，GIS/AM是计算机平台的一部分，它可以在许多离线和在线的应用功能中使用。

配电管理自动化可以是集中式，即由一个配电管理自动化主站，实行对整个配电网的数据采集，并和馈线自动化、变电站自动化、用户自动化集成为一个系统，这个系统可以称为配电管理系统(DMS)。配电管理系统也可以是分层、分布式的结构，如前面已讲到的，在变电站中设立二级主站，整个配电自动化由一个一级主站、若干个二级主站以及若干个子系统，如用电管理子系统、负荷管理子系统等集成，这样信息的收集和处理也是分层和分布的，这种结构最适合采用计算机网络技术。

实现配电管理自动化，可以有这样的设计思想，一种思路是从配电自动化的目的是提高供电质量和经济性出发，提出对功能的要求，从而确定需要哪些信息；另一个思路是从所能获得的信息出发，对信息加以处理，以获得有用的信息和决策。后一种思路就是我们所说的从IMS到DM(data mining)。因此，归纳起来主要功能有：数据采集与控制，运行状态监控，配电设备管理，停电管理，检修管理，计量计费，负荷管理，网络分析，营业管理，工作管理，网络重构，与相关系统通信。这些功能及其所需要的信息，有的属于馈线自动化、用户自动化和变电站自动化，这取决于配电管理系统的结构。

功能的划分和名称，以及它所包含的具体内容，不同的人、不同的文献有不同的提法，目前也无权威机构的规定。这些功能所需要的信息，有配电网内变电站、线路、开关、继电保护、自动装置、电杆的所有技术参数，生产厂家以及这些设备的维修记录；有配电网的所有运行实时信息，如电流、电压、功率、电量和电力设备运行状态的实时信息；有称为用户信息(CIS)的用户名称、地址、电话、账号、缴费和供电优先级、用电量和负荷，停电次数、时间，电压水平等；有备品备件及其参数、仪器仪表、工具等；有人员名称、工种、技术等级、操作票记录等，信息之多不胜枚举，这里不再一一罗列。

下面对几个功能及GIS/AM作一简单说明。

a.关于GIS/AM应用。有些文献将设备管理(FM)与GIS/AM写在一起(AM/FM/GIS)，给人感觉GIS/AM只用于FM。其实这是一种误解。GIS/AM是一种技术，可以离线应用，如设备管理(FM)，用电管理；而且很适合用于规划设计，如馈线扩充、走线路径选择、配电设备定位等。GIS/AM的在线应用可与SCADA系统的动态着色相接口，在地理图上显示配电网带电状况和潮流、电压分布；也可与TCM相接口，显示故障位置，以便选择合理的操作顺序和恢复供电路由。

b.网络分析。它包括负荷预测、网络拓扑、潮流计算、线损计算分析等一些应用软件。这些软件与调度自动化系统的相类似，所不同的是在配电网中由于不对称程度较严重，可能要采用三相计算。另外由于配电网络结构与输电网的不同，其算法也有较大的不同。网络分析功能旨在全面了解配电网的运行状态，以便进一步减少线路损耗和提高供电质量。

c.网络重构。由于计划检修或事故，以及扩建、业扩等各种原因导致配电网内某些设备的停运，需要改变原来的正常运行方式，这就有可能引起某些设备的过负荷或损耗的增加，导致不安全或降低经济性。在这种情况下，就要将配电网结构加以调整，对各种可能的运行方式进行比较，选择最好的配电网连接方式，这个过程叫作网络重构。它本质上是一个离线的优化计算过程，不是一个闭环的自动控制过程，需要配电网实时的或预计的数据以及网络的参数和结构数据。在获得网络重构的结果后，由调度员操作实施。

d.停电管理。现在普遍认为，故障处理的快慢及停电期间对用户质询的答复，是供电部门服务的重要内容，因此停电管理是DMS中的重要内容，在电话通信已经普及的情况下，尤其如此。从自动停电监测系统或电话投诉获得信息后，停电管理进程就会启动GIS，CIS，SCADA等相应的功能模块和检索有关数据库，迅速判断故障地点和范围，作出事故处理的决策，然后将决定送达工作管理模块，必要时还要查询备品备件状况。工作管理程序启动后，就会派出人员，调动车辆，并根据操作票的内容携带必要的工具和备品备件去处理事故。一个好的停电处理功能能够在有关的控制室显示处理过程。与此同时，还会把处理过程中的重要信息和结果送入投诉电话的应答装置。7 几个重要的技术问题 7.1 通信

7.1.1 通信设计

配电自动化需要有效的通信手段，以便在主站与大量远方终端之间传递信息和控制信号。虽然有多种通信技术和装备可以使用，但配电网结构复杂，城市和农村各有特点，新建的和原有的配电网在设备和网络结构上也不尽相同。配电自动化的通信点较多，且分布极为分散，但单个通信点信息量少，通信设备环境条件差。因此目前还难有某个单一的通信方式可很好地满足所有配电自动化的需要。

配电自动化使用的通信还应考虑到：

a.配电设备大多安装在室外，因此FTU也大多是在户外或在开关柜中，它受到高温、低温、雨、雪、风等的影响和强电、磁场的干扰，所以要求通信设备应能适应恶劣的工作环境。

b.不同的通信方式，其建设、安装、运行费用差别较大。由于配电网中通信点多，其费用是一个敏感的问题。

c.因为配电自动化需要对停电区内的配电设备采集数据和输送控制信号，因此它要有在停电区通信的能力。

配电网因扩建等原因经常变化，因此与其配套的通信也处于同样的状况，这就要求配电自动化的通信易于扩充，易于维护。

7.1.2 通信方式

目前主要有配电载波、无线、电话线、光纤、微波、卫星、电缆等，在某些场合也可采用RS—422/485的低速总线，也有用局域网/现场总线，其媒介可用光纤、同轴电缆或双绞线。重要的变电站有些已采用卫星通信技术。实际上，在配电自动化中，在不同地区、不同投资条件、不同场合、不同设备之间采用混合通信方式更符合实际。7.1.3 通信规约

目前输电网中普遍采用的CDT和Polling规约不完全适用于配电自动化，它的主要问题是没有事件驱动上报功能。在我国已经实施配电自动化的一些工程中，采用了DNP 3.0规约或Modbus规约。但是，根据国家对于标准的使用原则，我国应采用或等效采用IEC的规约，即IEC 60870—5系列规约。因此这个问题应该及早研究解决。7.2 开关设备和终端设备

配电网中许多开关设备和终端设备是在户外使用的，且常常要在停电区内进行操作，因此，其抗恶劣环境(包括气象环境和电、磁环境)的能力是一个必须解决的问题。另外，除了在正常运行时用电压互感器提供电源外，停电时的工作电源也必须解决。电源本身也要适应高、低温差大的环境。对当前配电自动化工作的几点意见

我国政府决定投资改造、建设城市、农村配电网。应该趁这个机会把配电网、配电自动化和配电设备的制造以及有关的科学研究和开发工作扎扎实实地向前推进。我们有许多有利的条件：政府的重视和资金的投入；几十年来电力建设的经验；已有一支相当水平的电力自动化研究和工程队伍和较强的配电设备制造能力。但是正如前面已经提到的，在技术上还有若干问题需要解决，在经验上还比较缺乏；配电设备的某些性能还不能适应配电自动化的要求；还没有一个较完善的配电管理系统的实践经验。因此必须十分认真地来迎接这一挑战。

a.做好规划，首先是配电网络一次系统的规划，与此同时做好配电自动化的规划，要考虑多个方案，并进行比较。在规划中对配电自动化几个方面的功能，都应全面考虑到，但不一定要同时实施，而应选择对改善供电质量最有效、技术上较成熟的先实施，然后逐步扩充功能，不断完善，以便保护投资，避免浪费。在选择采用的技术和设备时，应该按照先进、实用的原则，在选择实施方案时应按照各自配电网的不同情况，遵循因地制宜的原则。

b.在设计计算机系统(主站)、数据采集和传送方案时，要从信息化的角度统一考虑EMS，DMS，MIS等，尽量利用计算机网络技术，做到信息资源共享。

c.提高开关设备、FTU、控制终端等设备的技术性能和质量，特别是提高它们抗恶劣环境的能力。

d.加强配电自动化的通信技术、设备的开发及规约的规范化。

e.加强配电自动化应用软件的开发。EMS的应用软件可以借鉴，但是配电网的结构和运行有其自身的特点，有许多功能是配电自动化所特有的。软件生产周期较长，投入大，要早作安排。

f.加强科研、生产制造和工程的结合，走国产化道路。这是利国利民的大好事。

g.加强人才培养。多年来已经培养了一批调度自动化专业技术人才，但从事配电自动化的技术人员，无论是数量还是学识、技术水平都远远不能满足配电自动化的需要，配电自动化的建设和运行维护都需要人才。

h.当前配电自动化的重点应是中压配电网(10 kV)的馈线自动化。因为这与配电网的改造和建设关系最密切，对提高供电可靠率有明显的作用，且技术上较为成熟。

i.研究配电网一次系统的几个问题。主要是中压配电电压采用20 kV的可行性研究；变电站变压器配置(2台还是3台)的研究，这涉及到在变电站中变压器发生故障停运时对供电可靠性的要求；还有高可靠性配电网络结构和开关配置的研究，例如对4×6网络开关配置配电网系统的研究等。

j.加强指导。除了采用发文件、规范等作指导外，还可以用示范、交流、现场会等各种方式进行指导，以减少盲目性，避免错误和浪费，使配电自动化真正为国民经济和人民生活服务。

第二篇：电力系统及其自动化简介

电力系统和电力系统自动化

电力工业是具有公用事业性质的基础性产业，电力行业是具有明显的社会公益性的行业，是国民经济的大动脉，电力供应的可靠性对现代社会具有极其重大的影响。我国经济在稳步快速的发展，需要我国电力工业发展的支持，也给电力系统自动化产业提供了前所未有的机遇和挑战。我国电力系统发展和现状

1.1 体制变迁

 97年前：电力工业部  97年8月：国家电力公司

 02年3月：国务院正式批准了以“厂网分开，竞价上网，打破垄断，引入竞争”为宗旨的《电力体制改革方案》(即：国务院5号文件)。

 02年10月：成立国家电力监管委员会（电监会）

 02年12月29日，在原国家电力公司的基础上，中国电力新组建(改组)的11家公司宣告成立，包括两家电网公司、五家发电集团公司和四家辅业集团公司分别经营电网、电源及辅业资产。

电网公司：

 国家电网公司  南方电网公司

发电公司

 华能集团公司  大唐集团公司  华电集团公司  国电集团公司  电力投资集团

辅业集团

 中国电力工程顾问集团公司  中国水电工程顾问集团公司  中国水利水电建设集团公司  中国葛洲坝集团公司

 电力产业总资产（2000年底）：

2.5万亿元，其中原国电总资产1.8万亿元

1.2近期发展状况

 发电装机容量：

1980：6587万KW（65869MW）1987：10289.7万KW 1993：20000万KW 1996：23654万KW 2003：38900万KW 2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时

2005年底：50841万KW，用电24220亿千瓦时 未来十年，预计还要增加50000万KW  变电站数量：

1996年统计数据（注）： 500KV：47 330KV：25 220KV：1003 154KV：2 110KV：5496 66KV： 2729 35KV： 20921 目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个。2003年末数据（网络数据，供参考）：

500kV：近100个 220kV：1800多个 110kV：5900个

66kV/35kV变电站有5700多个

另有数据显示，全国110KV以下、35KV以上的终端变电站有18000余座，35KV等级以下的各类配电变电站数量更多

近几年，每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个。电力系统概述

2.1 电力系统的特点

（1）平衡性：电能不能储存，电能的生产、输送、分配和使用同时完成。（2）瞬时性：暂态过程非常迅速，电能以电磁波的形式传播，真空中传播速度为300km/ms。（3）和国民经济各部门间的关系密切。

2.2 电力系统的组成

电力系统是由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统。

发电，输变电，配电，用电

动力系统化学能煤石油锅炉天然气核能电力系统热能汽轮机机械能电力网发电机电能铀水 反应堆水能升压变压器输电线路降压变压器用电设备水轮机（1）发电部分(Generation)：

发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能。      火电厂：煤、油（不可再生），空气，水 水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大。核电站：核燃料（比较贵），水

抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用

化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，比较贵

绿色能源：风能、太阳能、潮汐发电，地热电站，比较贵，易受自然条件影响。

（2）输配电部分(Power Transmission Grid)：输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心

 变电站

☞ 一次设备

变压器

断路器（开关）隔离开关（刀闸）限流电抗器（电感）

载流导体（母线/输电线）

CT/PT（Current Transformer/ Potential Transformer）绝缘子 接地装置

补偿装置（调相机/电容/静补装置）中性点设备 避雷设备 ☞ 二次设备

控制系统：直流电压，控制短路器开合

信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）测量系统：测量表计

同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备 测量设备 保护设备 控制设备

监视设备（包括故障录波）常规变送器和微机变送器

 输电线路

架空线路：钢芯铝导线，分裂导线；裸导线，绝缘导线 电缆：单相，三相

交流线路：潮流不可控，远距离输电稳定性问题较大 直流线路：潮流可控，超远距离输电无稳定性问题。交直流混合输电网络（整流站，换流站，直流线路），不同频电网互联  用电部分

用电设备消耗电能

高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。

2.3 对电力系统的基本要求

（1）保证供电可靠性（2）保证电能质量

（3）提高电力系统运行的经济性（4）其它：如环境保护问题

2.4 衡量电能质量的指标

（1）电压偏差

电压偏差指当供配电系统改变运行方式或负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点的实际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电压的百分比值数表示。

（2）电压波动

电压连续变动或电压包络线的周期性变动，电压的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2％时称为电压波动。

（3）频率偏差

频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。

我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。频率偏差一般不超过±0.25Hz，当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过±0.2Hz。

调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。（4）供电可靠性

供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。

衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。（5）其它

 电压闪变

负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。

 不对称度

不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。

 正弦波形畸变率

当网络电压波形中出现谐波（有时为非谐波）时网络电压波形就要发生畸变。谐波干扰是由于非线性系统引起的。它产生出不同于网络频率的电压波，或者具有非正弦形的电流波。包括n次谐波电压、电流含有率，电压、电流总谐波畸变率，谐波电压的总平均畸变系数。

2.5 常用概念

（1）基本量纲

电压：伏特（V），千伏（KV），万伏（惯用）电流：安培（A）

有功功率：瓦特（W），千瓦（KW），兆瓦（MW），万千瓦（惯用）无功功率：乏（Var），千乏（KVar）电量：度（KWH – kilowatt-hour）（1）电压等级

国家规定的等级：3，6，10，35，（66），110，（154），220，330，500KV 其中：

500，330，220KV 用于大电力系统主干线

110KV 用于中小电力系统主干线，和大电力系统的二次网络 35KV 用于大城市或大工业内部网络，以及农村网络

10KV 为最常用的更低一级配电网络，只有负荷中高压电动机比重很大时才用6KV电压

3KV 用于工况企业内部（2）调度等级

五级调度（国，网，省，地，县）（3）调度部门组成和作用

调度部门的一般包括：调度，方式，保护，通信，远动（自动化）电力信息化

电力信息化大致分为两部分：

 电力系统自动化：保障电能安全可靠地在电网上传输；

 电力营销和通用信息化：保证电能销售和电网资产科学有效管理。由于电力生产安全性与稳定性的要求，电网企业对生产过程控制的信息技术应用一向比较重视，而对业务及管理的信息化重视却相对不足，生产自动化与管理信息化的发展处于不平衡状态。两者的投资比重大致为80：20。电力系统自动化的基本概念

电力系统自动化（electric power system automation）是电力信息化最重要的部分。

电力系统自动化是应用各种具有自动检测、反馈、决策和控制功能的装置并通过信号、数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，目的是保证电力系统的供电质量和安全经济运行。

电能的供应和使用与社会经济和人民日常生活密切相关。电力系统包括生产、传输、分配、消费电能的各个环节，是一个复杂的连续生产和消费过程，在地域上分布辽阔而在电气上却是联成一体的。电能质量不合格将引起产品质量和生产率的下降以及人民生活的不便，突然停电和长期频率或电压下降的情况下还回造成人身伤亡和设备损坏事故。电力系统中任何一个元件的参数和运行状态的变化都会迅速地影响到系统中其他元件的正常工作，所以在电力系统中任何一处发生故障，应及时而正确地处理，否则将使事故扩大，并波及电力系统其他运行部分，以至造成大面积停电。一次能源调度、发电机起停和负荷分配、电网结构和潮流分布、负荷控制和管理的合理与否，都涉及电力系统运行中能量的节约和所发挥的经济效益。

由于电力系统规模和容量的不断扩大，系统结构、运行方式日益复杂，单纯依靠人力来监视电力系统的运行状态，正确而及时地进行各项操作，迅速地处理事故，已经是不可能了。必须应用现代控制理论、电子技术、计算机技术、通信技术、图象显示技术等科学技术的最新成就来实现电力系统的自动化。

电力系统自动化的基本要求如下：

（1）迅速而正确地收集、检测和处理电力系统各元件、局部系统或全系统的运行参数。（2）根据电力系统的实际运行状态和系统各元件的技术、经济和安全要求为运行人员提供调节和控制的决策，或者直接对各元件进行调节和控制。（3）实现全系统各层次、各局部系统和各元件间的综合协调，寻求电力系统电能质量合格和安全经济运行。（4）提高供电可靠性，减少电力系统事故、延长设备寿命，提高运行水平，节省人力，减轻劳动强度。

4.1 电力系统自动化发展过程

电力系统自动化是在应用各种自动装置逐步取代人工操作的过程中发展起来的。最先，运行人员在发电机组、开关设备等电力系统元件的近旁直接监视 设备状态并进行手工操作和调节，例如人工操作开关、调节发电机的出力和电压等。这种工作方式的效果与运行人员的素质和精神状态有关，也与监视仪表和调节操作装置的完善性有密切关系，往往不能及时而正确地对系统进行调节和控制，特别在发生事故时，由于来不及反应事故的发生和发展，而使事故扩大。

随着单个设备或单个过程自动装置（或调节器）的应用，直接以运行参数的变化作为控制装置的输入信号，来起动设备的操作和控制，如利用各种继电器来反应系统故障情况下的电流和电压的变化，使断路器开断故障线路；根据发电机端电压变化的信号来调节励磁电流，以实现电压和无功功率的调节和控制；根据系统频率的变化信号来调节原动机的出力，以实现频率和有功功率的调节和控制以及水轮机组的程序起动等。这种单参数、单回路的调节和控制装置的应用，节省了人力，并能比较正确而及时地控制运行状态。随着电子技术和计算机技术的发展，自动装置的组成元件也由最初的电磁型的发展成由晶体管、集成电路构成的无触点型的并进一步采用以微型计算机（或微处理器）为基础的可编程序控制器等先进设备。

由于电力系统的发展，发电厂（发电机）及电力系统其他元件数量的增加，运行工况的复杂，使得协调各元件间的控制成为必要。所以，在一个发电厂、局部电力系统以至整个电力系统开始应用先进的计算机和通信设备来完成数据收集和处理，并且利用计算机的高速运算能力、大容量内存和高度的逻辑判断能力，实现一个发电厂、局部电力系统以至整个电力系统的集中监视、决策和控制。

随着电力系统各元件及发电厂组成的日益复杂，以及对控制的要求日益严格，进一步用计算机进行集中控制越来越困难，这是因为信息量庞大，通道拥挤，计算机的容量增大，响应不快，运行复杂。利用计算机性能价格比日益提高的趋势，对被控对象多、每个对象需要监控的参数较多、各个对象在地理上比较分散的系统，控制方式从集中控制发展为分层控制，如中心调度所、地区调度所、发电厂（变电所）控制中心等形式的分层控制。分层控制的最低层可以在获取数据的地方由就近设置的计算机处理数据，并进行控制。这样可以避免大量信息可来回传送，减轻上层计算机的负担，提高信息处理的实时性。只有涉及全系统的综合信息，才由下一层转送给上一层进行处理和控制，在上层作出决策后向下层发送控制信息。

4.2 电力系统自动化的主要内容和现状

 火电厂自动化

现代火电厂的发展趋势是采用高温、高压、中间再热的大型单元式发电机组，机组的单机容量大而热力系统复杂，其运行工况多变，操作频繁而复杂，控制的对象和参数多，所以对火电厂的自动化程度提出了很高的要求，传统的监控仪表和运行方式已满足不了火电厂经济安全运行的要求。近十几年来已经应用计算机来代替常规调节仪表对单项参数的控制或用一些相对独立的自动控制系统来完成局部设备的控制（如锅炉自动控制，喷燃器自动控制，汽轮机自动起动和发电机自动同步等），或者在传统的仪表和控制器的基础上增加电子计算机的协调和控制。其主要的功能有下列几方面。

7（1）安全监视。利用计算机对发电机组的各种参数和各类设备的运行状态进行巡回和周期性的测量和检查。对于不同的运行工况（如正常、异常、起停过程、事故）。检测的内容和周期是不同的。采取数据后还要进行必要的处理，例如判断数据的正确性，对某些参数的修正，进行参数滤波等。同时，可对收集到的信息进一步校验是否越限，并通过声光显示或打印输出向运行人员报告。还可以根据获得的数据进行计算，得出如功率总加、锅炉效率、厂用电率等性能指标值。（2）正常调节。在正常运行时，对锅炉、汽轮机、发电机等主辅设备进行直接或间接控制。在运行中，因不断受到内外部条件及干扰影响，一些被调参数（如汽压、汽温、水位、流量、风量等）经常发生变化，这就要利用自动调节器，根据被调量的偏差值，按规定的调节规律进行调节。最简单的是单回路调节系统。利用计算机可以同时控制若干回路，并考虑各参数的相关因素。（3）机组起停。高参数和大容量机组的汽水系统、燃烧系统、辅助系统、除氧给水系统十分复杂，使机组起停时的控制十分困难。在从冷态起动到带满负荷（几小时到十几小时）的过程中，包括锅炉点火、升温升压、汽轮机升速、初负荷保持、升负荷等几个阶段，工况不断变化。为了保证起动设备的安全，减轻运行人员的劳动强度，要对各种参数和设备状态进行监视、判断和计算，然后对各调节器和程序控制回路发出指令，或者直接去调节和操作发电机组。（4）事故处理。对生产过程进行趋势预报和报警分析。事故发生后，首先通过事故识别程序查明事故性质及原因，然后转入相应的事故处理程序。如果事故继续发展，以致危及机组及系统安全时，则应采取紧急措施（如减负荷、停机）。在事故处理过程中，要监视和记录设备的状态及主要参数，以供运行人员进行事故后的分析。 水电厂自动化

水电厂除了按计划发电外，还在电力系统中起着调峰、调频和事故备用的作用，所以机组启动频繁，工况多变（如调相改发电，抽水蓄能发电厂的抽水改发电等）；水电厂一般要通过远距离输电线将电能送到负荷中心，易出现稳定问题；同时水电厂还应考虑水力资源的综合利用。所以，水电厂的自动化要能适应这些要求。

水电厂自动化也是从单机自动化开始。首先实现机旁的仪表监视和报警，就地操作和单个元件的自动化，例如电气液压型的调速器，复式励磁电压教正器等。

随着水电厂机组数量的增多和单机容量的增大，以及水电的梯级开发和逐步实现水电厂、梯级水电厂的集中控制，采用对全厂和梯级水电厂运行状态的巡回检测，全厂主辅机的集中起停，自动调频和有功几无功功率的成组调节，机组的优化运行，稳定的监视和控制（如切机、电气制动、低频自动启动机组等）等。

近几十年来，在水电厂自动化中广泛应用计算机技术和微处理机。机组的基础自动化装置实现微机化，例如微机化的调速装置、励磁调节器、同步系统等，8 给水电厂的基础自动化带来了极大的方便。多微机的分布式计算机控制系统的应用，使水电厂进入全厂计算机监控和综合自动化，实现全厂的安全监视、自动发电控制和经济运行、事故顺序记录和水库经济调度等综合功能。在梯级开发的水系，还可以进行全梯级水电厂的集中调度和控制。

随着自动化水平的提高，在一些中、小型水电厂可以实现无人值班和控制中心的远方监控。

水电厂除了本身机组和电器设备监视和控制外。还要考虑水力系统（上、下游，以至跨流域）对水电厂的约束，实现水库长、中、短期的优化调度，以及防洪、灌溉、航运、供水、养殖的综合利用。所以，广义的水电厂自动化还包括对水库的调节和管理，以及大坝的自动监视和管理。目前，已采用先进的无线电通信手段和以微型计算机为基础的水库流域水情测报几防洪调度自动化系统，定时收集全流域的气象和水文（包括降雨，上、下游用水情况等）实时数据，经过处理后可以得到未来时段水库的入水流量变化过程几洪水预报。也应用自动测量和数据处理系统观察大坝各项变量（如温度、应变、应力、坝缝开度、渗透压力等）。 电力调度自动化

☞ 电力调度的作用：安全、质量、经济、市场

为了合理监视、控制和协调日益扩大的电力系统的运行状态，及时处理影响整个系统正常运行的事故和异常现象，在形成电力系统的最早阶段，就注意到电力系统的远方监视和控制问题，并提出必须设立电力系统调度控制中心。在开始阶段由于通信设备等技术装备的限制（如只有电话），调度人员需要花费很多时间才能掌握有限的代表电力系统运行状态的信息，电力系统的很大一部分监视和控制功能是由电力系统中所属发电厂和变电所的运行人员直接来完成的。

远动技术和通信技术的发展，使电力系统的实时信息直接进入调度控制中心成为可能，调度人员可根据这些信息迅速掌握电力系统运行状态，及时发现和处理发生的事故。

20世纪60年代开始用数字式远动设备（telecontrol equipment），使信息的收集和传输在精度、速度和可靠性上都有很大的提高。电子计算机和图象显示技术在电力系统调度控制中心的应用使自动化程度达到一个新的水平。在开始阶段，计算机与相应的远动状态的监视（包括信息的收集、处理和显示）、远距离开关操作，以及制表、记录和统计等功能，一般称为数据采集与监视控制（supervisory control and data acquisition--SCADA）。60年代后期国际上出现很多大面积停电事故以后，加强了全系统的安全监视、分析和控制。这种控制系统不仅能完整地了解全系统的实时状态，而且可在计算机及其外围设备的帮助下，能够在正常和事故情况下及时而正确地作出控制的决策。这种包括SCADA功能、自动发电控制及经济运行、安全控制功能以及其他调度管理和计划功能的系统称为能量管理系统（energy management system EMS）。利用这种先进的自动化系统，运行人员已从过去以监视记录为主的状况转变为较多地进行分析、判断和决策，而日常的记录事务则由计算机取代。 变电站自动化

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。变电站作为整个电网中的一个节点，担负着电能传输、分配的监测、控制和管理的任务。变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。在电网统一指挥和协调下，电网各节点(如变电站、发电厂)具体实施和保障电网的安全、稳定、可靠运行。因此，变电站自动化是电网自动系统的一个重要组成部分。作为变电站自动化系统，它应确保实现以下要求：

（1）检测电网故障，尽快隔离故障部分。

（2）采集变电站运行实时信息，对变电站运行进行监视、计量和控制。（3）采集一次设备状态数据，供维护一次设备参考。（4）实现当地后备控制和紧急控制。（5）确保通信要求。

因此，要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠，对变电站内设备进行统一监测、管理、协调和控制。同时，又必须与电网系统进行实时、有效的信息交换、共享，优化电网操作，提高电网安全稳定运行水平，提高经济效益，并为电网自动化的进一步发展留下空间。

传统变电站中，其自动化系统存在诸多缺点，难以满足上述要求。例如：（1）传统二次设备、继电保护、自动和远动装置等大多采取电磁型或小规模集成电路，缺乏自检和自诊断能力，其结构复杂、可靠性低。

（2）二次设备主要依赖大量电缆，通过触点、模拟信号来交换信息，信息量小、灵活性差、可靠性低。

（3）由于上述两个原因，传统变电站占地面积大、使用电缆多，电压互感器、电流互感器负担重，二次设备冗余配置多。

（4）远动功能不够完善，提供给调度控制中心的信息量少、精度差，且变电站内自动控制和调节手段不全，缺乏协调和配合力量，难以满足电网实时监测和控制的要求。

（5）电磁型或小规模集成电路调试和维护工作量大，自动化程度低，不能远方修改保护及自动装置的定值和检查其工作状态。有些设备易受环境的影响，如晶体管型二次设备，其工作点会受到环境温度的影响。

传统的二次系统中，各设备按设备功能配置，彼此之间相关性甚少，相互之问协调困难，需要值班人员比较多的干预，难于适应现代化电网的控制要求。另外需要对设备进行定期的试验和维修，既便如此，仍然存在设备故障(异常运 行)不能及时发现的现象，甚至这种定期检修也可能引起新的问题，发生和出现由试验人员过失引起的故障。

发展变电站综合自动化的必要性还体现以下几个方面：一是随着电网规模不断扩大，新增大量的发电厂和变电站，使得电网结构日趋复杂，这样要求各级电网调度值班人员掌握、管理、控制的信息也大量增长，电网故障处理和恢复却要求更为迅速和准确；二是现代工业技术的发展，特别是电子工业技术的发展，计算机技术的普遍应用，对电网可靠供电提出了更高的要求；三是市场经济的发展，使得整个社会对环保要求更高，这样也对电网的建设、运行和管理提出许多的要求，如，要求电力企业参与市场竞争，降低成本，提高经济效益；要求发电厂、变电站减少占地面积。要解决上述问题，显然仅依靠各级电网调度运行值班人员是难以解决的。现代控制技术的发展，计算机技术、通信技术和电力电技术的进步与发展，电网自动化系统的应用，为上述问题提供了解决的方案。这些技术的综合应用造就了变电站综合自动化系统的产生与发展。☞ 变电站综合自动化系统的发展过程

现有的变电站有三种形式：第一种是传统的变电站；第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站；第三种是全面微机化的综合自动化变电站。变电站自动化的发展可以分为以下三个阶段。1．由分立元件构成的自动装置阶段

20世纪70年代以前，由研究单位和制造厂家生产出的各种功能的自动装置，要采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成，对提高变电站和发电厂的自动化水平，保证系统安全运行，发挥了一定的作用。但这些自动装置，相互之间独立运行，互不相干，而且缺乏智能，没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供告警信息，有的甚至会影响电网安全。同时，分立元件的装置可靠性不高，维护工作量大，装置本身体积大，不经济。2．以微处理器为核心的智能化自动装置阶段

随着我国改革开放的发展，微处理器技术开始引入我国，并逐步应用于各行各业。在变电站自动化方面，用大规模集成电路或微处理机代替了原来的继电器晶体管等分立元件组成的自动装置，利用微处理器的智能和计算能力，可以发展和应用新的算法，提高了测量的准确度和可靠性；能够扩充新的功能，尤其是装置本身的故障自诊断功能，对提高自动装置自身的可靠性和缩短维修时间是很有意义的；此外，由于采用了数字式，统一数字信号电平，缩小了体积等，其优越性是明显的。由于这些微机型的自动装置，只是硬件结构由微处理器及其接口电路代替，并扩展了一些简单的功能，虽然提高了变电站自动控制的能力和可靠性，但基本上还是维持着原有的功能和逻辑关系，在工作方式上多数仍然是各自独立运行，不能互相通信，不能共享资源，变电站和发电厂设计和运行中存在的问题没有得到根本的解决。3． 变电站综合自动化系统的发展阶段

我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。到70年代初，便先后研制出电气集中控制装置和集保护、控制、信号为一体的装置。在80年代中期，国内先后研制了35kV和220kV变电站综合自动化系统。此外，国内许多高 11 等校及科研单位也在这方面做了大量的工作，推出一些不同类型、功能各异的自动化系统。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。进入90年代，变电站综合自动化已成为热门话题，出现了更多的研究单位和产品。

 配电网自动化

配电网是电力系统生产和供应电能的最后一个环节，其自动化的主要任务是保证经济安全供电和负荷供需平衡的控制和管理，使用户得到一定数量优质、廉价的电力供应，所以配电网自动化的主要功能为：

（1）对配电网和无人值班变电所的监视和自动操作，如通过远方投切电网中联络断路器或分段断路器，以便切除故障或调整潮流；（2）在系统频率下降时切除负荷，在电压变动时自动投切静电电容器或者调整变压器分接头；（3）通过对负荷的直接控制来调节负荷曲线和保持电能供需平衡。

最初用时间开关来控制用户的负荷，定时切换用户的不同记价电表，用经济的手段来管理负荷。对于工业用户可采取控制最大需电量、分时记价、按合同规定用电时间等方法进行控制。为了使负荷控制直接到每一用户，可采取工频、音频、载波、无线电等控制手段，有配电网调度所根据上级调度所的指令和系统的实际运行状态，直接发出控制信号，对事先分门别类的负荷进行控制，操作被控用户的短路器。

随着自动化装置和被控设备可靠性的提高，中、小型变电所的控制可由就地操作过度到远方操作和自动操作。近年来也开始在变电所内建立微型计算机为核心的综合自动化系统，可以实现继电保护、安全监视、电压和无功综合控制等功能。一些变电所已实现无人值班或远方控制的自动化运行体制。电力调度自动化

电力调度自动化是电力自动化的重要内容之一，是指综合利用计算机、远动和远程通信等技术手段实现电力系统调度管理工作的自动化。

电力系统由发电、输变电、配电和用电等环节组成，并由调度控制中心对全系统的运行进行统一管理。为了保证电力系统运行的安全性、经济性以及供电的质量，系统的调度控制中心必须及时而准确地掌握全面的运行情况，随时进行分析，作出正确的判断和决策，必要时采取相应的措施，及时处理事故和异常情况。

早期的电力调度以人工方式操作，用打电话的方式收集数据，下达调度命令，速度慢，实时性差。由于电网是一个迅变系统，电能以极快的速度传送，电网中一个地方出故障，瞬间就会波及到全网，因此手工方式很难满足电网调度的要求。特别对于大机组、大电网、高电压的现代电网，调度中心需要采集和处理的实时运行参数和状态信号数量众多，实时性要求很高，调度工作只能采用现代化手段进行。因此，调度自动化系统是现代电力系统不可缺少的组成部分。调度自动化系统是一个复杂的准实时信息系统，由装在调度中心的主站系统、装载发电厂或变电所的远动终端以及远动通道等构成。调度自动化系统的 主要功能是实时采集电力系统运行的参数和信息，对数据进行各种分析和处理，为调度员提供进行监视与控制的操作界面，有效地帮助电力系统调度员执行电力系统的安全经济发供电任务。

5.1 调度自动化的发展过程

电力生产是发输电与用电同时进行的连续生产过程。电力系统分布地域广阔，是一个庞大的生产体系，必须严格地进行调度管理才能保证安全发供电。早期电力系统规模较小，调度员利用电话即可了解各发电厂、变电所的运行状况。调度命令也是通过电话下达的。

当电力系统日益发展，厂站数越来越多时，仅靠电话已经无法及时进行调度控制。特别是在系统发生故障时，可能会延长事故处理时间，甚至扩大事故。因此必须有自动化的手段支持才能完成调度工作。现代电子技术、通信技术和计算机技术的发展为调度自动化系统提供了技术支持手段。随着支持技术的进步，出现了各种调度自动化设备，调度工作逐步脱离了原始手工方式，开始采用各种自动化系统进行操作。

早期的调度自动化系统称为“远动（telecontrol）”系统，主要功能是把远方厂站的测量量和断路器信号及时传送到调度所，通过模拟屏显示出电力系统的运行情况，使调度员能及时了解所发生的事件。工业发达国家在第二次世界大战后就进入远动调度阶段，中国20世纪60年代开始在电力调度中使用远动技术。 调度自动化系统构成技术的发展

从调度自动化系统构成技术的发展看，电力调度自动化系统先后采用过分立元件设计、IC/CPU板级设计、集中式计算机系统机设计，发展到今天的计算机网络分布式设计。

在国内，早期的远动系统大都是建立在分立元件的基础上的，这些系统和设备在我国直到80年代中期还有单位在使用。但由于系统完全由硬件构成，结构复杂，功能单一，一般只有数据采集功能，支持少量数据的模拟屏数码管显示。系统可靠性低，经常出故障。

当电力系统发展到数百万或上千万千瓦的容量时，远动系统收集远方厂站数据可达数千或上万个，即使增大模拟屏也无法容纳如此众多的数码管和信号灯，调度员也难以清楚地分辨这些信号，无法判断电力系统的运行状况和所发生的事故。因此国际上从60年代起就出现了基于电子计算机技术的电力调度自动化系统。

随着微处理器应用的普及，70年代至80年代初，国内有了基于IC/CPU的以电路板为单元的系统设计。集成电路，特别是具有“智能”的CPU的使用大大简化了系统的设计，增加了系统功能，提高了系统可靠性。但由于没有操作系统的支持，这种基于IC/CPU系统需要从硬件、底层软件一直到应用软件的全套设计，工作量大，系统功能不够灵活，因而一般用于功能较为固定的设备，如RTU等。

80年代初，国内开始普及基于计算机系统机的调度自动化系统设计。计算机系统有丰富的软硬件资源，能将所收集的数据进行加工处理，通过屏幕显示 器以多幅画面的形式提供更加直观的信息显示，并可由打印机打印出统计报表和记录，节省了调度员许多繁琐的工作，使调度效果得到明显提高。由于有完善的操作系统和计算机标准总线的支持，也极大地方便了系统设计，所实现的系统功能也日益灵活复杂。除了功能简单，生产批量较大的设备如RTU等以外，电力调度自动化系统的设备大量采用了基于系统机的设计，主站系统几乎无例外的都是以计算机系统为基础构造的。

80年代广泛使用的这些调度自动化系统有时也称为集中式系统。主要特点是以一台计算机（小型机或微型计算机）为核心，担负各种系统功能。虽然80年代已经有了局域网和广域网的技术，但主要用于不同系统间的互连，并未采用基于网络技术的分布式系统设计。80年代我国从国外引进的许多调度自动化系统也属于这一类设计。

随着对调度自动化系统功能的要求日益增加，集中式系统越来越暴露出不足之处。由于将数据库、数据处理、人机会话等几乎所有功能都集中于一台机器上，很容易造成计算机负荷过载，因而需要更大、更快的机器，而机器的性能与价格并非简单的线性关系，这导致系统造价昂贵。同时，由于许多功能模块装在一台机器上，模块间耦合紧密，相互影响，如果修改一个功能模块，其它模块往往也需要修改，因此系统功能很难扩充。在调度现场，一般需要多个人机会话席位，这种集中式设计很难满足超过4个以上操作台的要求。随着接入厂站数目的增多，信息量的增加，集中式系统也无法满足不断扩充的容量要求。随着网络技术的普及，国内从90年代开始出现基于局域网的电力调度自动化系统。由于结构灵活，功能强大，扩充性好，性能价格比高，很快成为调度自动化主站系统的主流技术。这类系统也称为网络分布式系统。同样是网络分布式系统，由于软件体系结构的不断进步，又从对等式系统发展到客户/服务器方式的系统，然后又逐步转向向Intranet模式。

网络技术和计算机软硬件技术的进步为调度自动化系统的发展提供了基础，使调度自动化系统的构成越来越复杂，功能也越来越强大。近年来调度自动化系统的发展出现了一种综合趋势。传统方式是一种功能一套系统，多个系统再通过网络互连。这种分散模式导致系统共享资源困难，管理复杂。目前的趋势是在网络基础上首先构筑一个支持平台，或称为环境，用于支持所有调度自动化应用软件。各种应用子系统作为系统部件安装在环境中，在统一支持环境的协调下相互通信，配合工作。这种系统已经超出一般调度自动化的范围，不但包括SCADA、EMS功能，还可以包括调度管理子系统，电力市场支持子系统，以及可能出现的与调度工作有关的其他信息子系统。 调度自动化系统功能的发展

采用计算机为基础的调度自动化系统的功能主要是数据采集和监视控制，实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节，即所谓的“四遥”功能。具备这种功能的系统也称为“SCADA系统”。SCADA功能是电力调度自动化系统的基础。有时也将自动发电控制（AGC – Automatic Generation Control）功能归入SCADA的范畴，但地区及以下级别的调度一般不直接对电厂，特别是大电厂进行操作，因此一般没有AGC功能。

60年代以来国际上出现了多次大面积停电事故，特别是1965年11月9日和1977年7月13日两次纽约大停电事故，以及1978年12月19日法国大停电 事故后，人们总结了教训。除了要解决电网结构、保护和安全自动装置等问题外，还需要加强对电网的分析、计算和模拟，应使调度员的工作从经验型调度转变为分析型调度。随着计算机软、硬件能力的增强，进一步开发了功能更强的应用软件包，如状态估计、在线潮流计算、安全分析、事故模拟等，使调度自动化系统在原有的安全监视功能基础上增加了安全分析辅助决策的功能。系统正常运行时，使调度员能预测系统可能的变化后果。系统处于紧急状态时，能帮助调度员迅速处理事故，使系统迅速恢复到正常状态。这些应用功能都属于能量管理系统（EMS）的范畴。

目前，自动化系统有一种综合趋势，1.3节所述的电力系统自动化所包含的各项内容已经不再是相互独立系统。调度自动化系统不仅可以包括SCADA和EMS系统，还可以包括配电自动化系统中的许多功能，以至调度管理和电力市场支持系统等内容。不同的电力自动化系统相互融合，并与其他系统互联，构成面向电力系统综合应用的大规模信息系统。

5.2 电力系统调度自动化系统的一般构成

调度自动化系统的一般构成包括安装在调度中心的主站系统，安装在各发电厂和变电所的远动终端，两者经过通信系统互联信息，完成数据采集、监视控制和其它功能。

主站以数据通信方式接收从下层主站转发来的信息，又向上层主站转发本站的信息。由各级调度所的计算机根据功能要求分别进行相应的处理。

按功能划分，电力调度自动化系统由下列4个子系统所组成。

（1）信息收集和执行子系统。在各发电厂、变电所收集各种信息，向调度控制中心发送。如果在一些厂（所）设有微型计算机为核心的远方终端（remote terminal unit，RTU），则所传送的信息将是已经处理和加工过的。这个子系统同时接受上级控制中心发来的操作、调节或控制命令，例如开关操作，起停机组，调节功率等。在接到命令后，或者直接作用于控制机构，或者按一定的规律将命令转发给各被控设备。（2）信息传输子系统。将收集到的信息通过传输媒介送到调度控制中心，传输媒介有电力载波、微波、光纤、同轴电缆、公共话路等。（3）信息处理子系统。以电子计算机为核心的主要组成部分，对收集到的信息进行处理、加工，为监视和分析计算电力系统运行状态提供正确的数据。分析计算的结果为运行人员提供控制决策的依据、或者直接实现自动控制。这种分析计算主要有：

 为调节系统频率和电压的电能质量计算；  经济调度计算；

 安全监视和安全分析计算。计算机还可用于完成日发电计划编制、检修计划编制、统计计算等工作。（4）人机联系子系统。用以向运行人员显示和输出信息，同时也输入运行人员的控制和操作命令。通过这一子系统使运行人员与电力系统及其控制系统构成一个整体。人机联系设备包括图形显示器及其控制台和 15 键盘、模拟盘、制表或图形打印机、记录器（仪）等。

电力系统随着发展变得日益庞大而复杂，若把各厂站的调度信息集中到一个调度中心，则不但调度中心的计算机系统负担过重，通信信道拥挤，调度人员也很难处理如此大量的信息。因此，将这种集中控制方式改变为分层控制方式，会更加适应调度组织分级管理的实际情况，可使各种问题得到合理解决。发电厂和变电所装有远动终端或计算机控制系统直接采集实时信息并控制当地设备。只有涉及全网性信息才向调度中心传送。上层作出决策后再向下发送控制命令。调度中心集中信息后作适当处理、编辑后向更高层次调度中心转发。这种分层采集信息和分层控制使系统结构简化，通道需要量减少，信息量减少，实时性明显提高。

主站和远动终端之间交互的信息分为上行信息和下行信息：各发电厂、变电所通过其远动终端收集运行参数向主站发送，参数有：电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、频率、水位、断路器位置信号、继电保护信号等，一般称上行信息。主站计算机系统根据调度员输入命令或程序计算结果向各厂站或下层主站下达遥控断路器命令或遥调及自动发电控制（AGC）命令，称下行信息。此外，在分层控制的大系统，还有存在于各级调度自动化主站之间的上行或下行信息。 远动终端简介

远动终端实际是变电站自动化系统（SAS）的一部分，包括SAS中需要与上级调度部门交互的组成部分。远动终端定时采集包括模拟量、脉冲量以及开关量等实时数据，并进行数据处理，按远动传输规约发给主站。从主站下达的命令通过远动终端接收识别后输出至执行机构或调节器。有的厂、站远动终端还可向本站值班人员提供一般控制屏上所没有的监测信息，如功率总加、越限告警等，称当地功能。大型火电厂、水电站或超高压变电站装有当地监控计算机系统，此时，远东中断仅需有接口与它连接，但不再重复提供当地功能。远动终端还装有同步时钟。同步时钟精度越高，断路器动作事件顺序记录的站间分辨率就越高。

远动终端的基本功能概括为：遥测、遥信、事件顺序记录、遥控、遥调以及当地监控。

细节见“变电站自动化”一节。 主站系统简介

主站系统是一个简称，一般是设置在调度部门的与电网实时运行直接相关的系统。根据功能要求，主站系统可以很简单，也可以非常复杂。

主站系统中的通信控制器与各远动终端通信取得信息，主计算机进行信息加工、计算处理，检测一些参数是否越限。断路器是否有变位等，将结果通过人机联系（屏幕或模拟屏）向调度员报告。调度员向计算机输入控制命令，向各远动终端发送断路器操作命令或调整发电机出力等控制命令。

主站还要将经过处理的信息向上层调度中心转发，通常通过数据通信网进行。

主站的上述功能称为数据采集与监控（SCADA）。

主站系统计算机一般是由多台计算机（工作站，服务器）通过局域网连接的分布式系统。根据系统设计和功能要求不同，主站系统中计算机的数量也不同。主站系统的前置接口子系统负责通过远动通道采集数据，发送命令，将采集的数据进行处理，通过屏幕或其它人机交互设备展现给信息使用者（如调度员）。同时，调度自动化主站系统也可以通过网络与其它信息系统互连，交换信息。远动通道：调度自动化系统主站与远动终端之间进行数据通信的设备。远动通道中所用通信线路由电力专用通信网提供，其主要方式是电力线载波、数字或模拟微波、有线通信、卫星通信、特高频无线电通信，以及光纤通信等。远动数据传输有三种工作方式：全双工通信，可同时进行双方向通信，用于点对点远动通道；单工通信，只能单方向通信，用于循环传送远动系统；半双工通信，双方交替进行发送或接收，用于点对多点或共享远动通道。

能量管理系统与数据采集与监控系统：电力系统调度自动化系统依其功能分为数据采集与监控（Supervisory Control And Data Acquisition － SCADA）系统和能量管理系统（EMS）。前者具备调度自动化系统的基本功能，俗称四遥，即遥控（YK）、遥测（YC）、遥信（YX）、遥调（YT），这是调度自动化系统的基本要求；在SCADA系统基础上增加电力系统功能更强的应用软件便构成EMS系统。

SCADA系统的数据采集功能使调度员摆脱了人工打电话收集数据，人工填写报表的方式，大大降低了调度人员的劳动强度，使他们能将精力集中在电网的运行状态上。数据可以直观地在模拟盘或计算机屏幕上显示，可以自动进行各种数据统计工作，并生成打印各种报表，还可以在电网发生异常时及时报警，提高了异常状况下的反应速度，从而提高了电网运行的安全性。

SCADA系统在很大程度上降低了调度人员的劳动强度，提高了调度自动化的水平，但调度工作仍要依赖于调度人员的经验，即所谓经验型调度。 电力系统应用软件

电力系统应用软件又称EMS软件，当前有电力系统监视和控制，电力系统状态估计，电力系统安全分析，电力系统安全控制，电力系统稳定控制，电力系统潮流优化，电力系统实时负荷预测，有功功率与频率自动控制，无功功率与电压自动控制，电力系统经济调度控制，电力系统调度员培训仿镇等。

电力系统EMS软件还在发展之中，人工智能和专家系统等新技术正在逐步被引入，动态稳定分析还是国际学术讨论的课题。

EMS软件的应用使电力调度工作从经验型调度发展为分析型调度。

5.3 电力调度自动化系统的EMS功能

电力调度自动化系统主站的基础是SCADA系统。在SCADA的基础上，可以支持大量EMS应用软件。包括SCADA和EMS在内的每个部分都是一个功能子系统。

 网络拓扑分析：

电力网络进行实时结线分析，根据开关的实时状态，将图形生成的原始拓扑关系转换为便于计算模块使用的数学拓扑关系。拓扑分析模块是对电力网络进行各种分析计算的前提基础，如状态估计，潮流计算，电压无功优化等。 状态估计：

根据电网络冗余的实时量测数据和伪量测数据（节点母线电压幅值、节点有功/无功注入、线路和变压器上的有功/无功潮流等）和网络方程约束计算出节点复数电压（网络状态）估计值的加权最小二乘解。 调度员潮流：

对电网操作以前，对操作后的潮流、电压进行计算，检查是否有越限，甚至事故。 无功/电压优化：

在潮流分析基础上，通过改变无功补偿装置或变压器分接头状态实现保证安全和电压质量条件下网损最小。 静态安全分析：

在给定运行方式下，模拟电网事故（如线路、变压器、发电机等），分析事故情况下的电网是否还可以安全运行。 安全约束调度：

在以上软件基础上，给出当电网负荷或电压越限时，调度员可以采取的安全对策（如调节那些发电机出力，负荷切除，无功补偿等方案）。 网损计算：

对电网损耗进行在线和离线的计算，为调整运行方式，改善经济性提供信息。 短路电流计算：

计算在短路条件下，各支路电流和母线电压（短路电流和短路电压），用于核定继电保护定值，分析保护动作行为等。 负荷预报：

超短期：周期为几分钟到几十分钟，用于安全监视和负荷控制，使用的对象是调度员。

短期：周期为一天到一周，用于发电计划和检修计划安排，提高电网的经济运行水平。

中期和长期：长期和中期之间没有确切的分界线。一般来说，中期预报是指未来一年之内的用电负荷预测；长期负荷预测是指未来数年至数十年的用电负荷预测。中、长期负荷预报的意义在于：新的发电机组安装（包括容量大小、型式、地点和时间）与电网的增容和改建，均决定于对未来若干年后的负荷预报。 调度员培训系统（DTS/OTS）：

模拟电力系统各种运行状态，培训调度员事故时的处理能力。 其它 变电站自动化有关国际标准

   IEC 61970 IEC 61850 IEC其它标准 公司产品实例

参考后续讲座

第三篇：自动化专业简介

自动化专业

概述：

自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在毕业后能从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。就业领域也非常宽广，包括高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁道、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等。

一、专业基本情况

1、培养目标

本专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识，能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。

2、培养要求

本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识，受到较好的工程实践基本训练；具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

◆ 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文社会科学基础和外语综合能力；

◆ 掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识，主要包括电路理论、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础及应用等；

◆ 较好地掌握运动控制、工业过程控制及自动化仪表、电力电子技术及信息处理等方面的知识，具有本专业领域1—2个专业方向的专业知识和技能，了解本专业学科前沿和发展趋势；

◆ 获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练；

◆ 在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。

3、主干学科

控制科学与工程、电气工程、计算机科学与技术。

4、主要课程

电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论。

5、修业时间

4年。

6、学位情况

工学学士。

7、相关专业

电气工程及其自动化。

8、原专业名

流体传动及控制（部分）、电气技术（部分）、自动化、工业自动化、自动控制、飞行器制导与控制（部分）。

二、专业综合介绍

对于一个高中生来说，“自动化”（Automatization）这样一个专业恐怕有些费解，不过要是向在读的大学生

或者毕业生咨询自动化专业时，我想他们会不约而同地伸出大拇指向你推荐这个专业。为什么呢，一般来说不外乎有这样几个原因：一是属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋势所在。因此，作为信息产业中的重要一员，自动化专业同样有着光辉的前途。二是自动化应用范围广。目前，几乎所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。三是本专业对于个人发展非常有利。本专业课程设置的覆盖面广，所学的东西与其他学科交叉甚多。这也与本专业的来历有关，自动化专业大部分源于计算机或者电子工程系的自动控制专业。

那么我们来看看这样一个“万金油”的专业需要哪些方面的知识和能力吧。自动控制理论、运筹学、信号与系统分析、计算机软件技术应用、算法语言及程序设计、模拟电子技术基础、电路原理等等，甚至连流体力学也要修。可以说自动化专业需要工科各方面的知识，其课程与电子工程、计算机、电机工程甚至化学工程都有交叉，这就难怪自动化人才可以到各种各样的领域工作了。以上的学习特点要求学生有较强的理工科背景，不能偏科。当然，各高校自动化专业侧重点的不同也使得后期的专业课有较大的差异。在同样的几年要修比别人多的课程也就意味着比别人更累，所以希望那些对大学生活存在天真幻想，或者想在本科几年好好休息、期待风花雪月的同学不要报考这个专业，繁重的学业压力以及全面发展的要求对你来说将是个痛苦。但是，对那些有志于学到真本领、硬功夫的同学来说，这个专业真的是一个非常好的选择。如此热门的专业带来的当然是激烈甚至残酷的竞争，像电子、计算机这些电类专业一样，自动化的报考难度也不小。

自动化专业的优势在就业时候体现得更为突出。首先，所有的行业都可以同自动化挂钩，转行非常容易，“硬”可转电子工程，“软”可转计算机，也可转通信，当然待遇也是非常不错。如果考研，还有中国科学院一些相关院所可供选择。同“电类”的其他几个专业类似，自动化在出国方面也并不是特别容易，而且国外大学基本没有对应专业，一般来说需要申请DoubleE（电子工程）或者CS（计算机科学）专业，这也使自动化专业的毕业生在选择出国留学时更为不利。不过总体说来，自动化专业就前途来看还是让人相当满意的。面对这么广阔的发展空间，是否有些动心呢？

自动化专业代码：080602。

三、专业教育发展状况

自动化专业教育是伴随着自动化技术在社会生产、生活中的广泛应用而兴起的。它主要研究自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。在这一领域，美国处于世界领先水平。由于自动化技术的广泛应用，社会对这一专业的人才需求也大为增加，为了适应这一形势，美国的大学及时地把这一专业的教育引进了课堂。因为这一专业技能的适用性，这很快引起了青年学生浓厚的兴趣，这为以后美国在这一领域的迅速发展并遥遥领先于他国奠定了雄厚的人才基础。

我国在这一技术领域内的研究也比较早，但真正作为一门专业教育走进大学的课堂较之国外就比较晚了。这也是后来我国这一领域的后备人才不足，与其他国家产生差距的一个重要原因。

建国初期，人民政权面临的是百废待兴的局面，社会主义经济建设需要有先进的生产技术。于是在党和国家的支持下，一批学校如清华大学、北京大学、上海交通大学、北京理工大学都纷纷设立了相关专业教育和专业技术研究所。

改革开放后，迎着第四次新科技革命的浪潮，自动化专业教育得到了长足的发展。除原先已经开设与此相关专业的高等院校外，另有一大批高校如北京邮电大学、北京航空航天大学、东南大学、南京大学等都增设有此专业。据统计目前开设有自动化专业教育的学校已占全国高等院校的90%还多，因为其广泛的适用性和社会对这一专业人才的广泛需求，它受到了越来越多的人的青睐。一般的院校每年都以200—300人的招生量广纳贤人，有的高校甚至还要多，学历层次也由专科、本科到硕士、博士不等，形成了梯级人才培养的教育模式。近些年，在这一领域涌现出许多著名的教授、专家，师资力量大为增强，例如清华大学自动化系的吴澄教授在系统集成技术方面的造诣很深，陈禹

六、熊光楞、杨家本、杨士元、萧德云教授等在各自的研究领域成果颇丰，同济大学的吴启迪教授长期从事现代控制理论与应用，自动化系统工程和计算机集成制造系统及智能自动化系统的理论与应用研究。东南大学自动控制系和自动化研究所拥有以钱钟

韩教授、冯纯佰教授两位中科院院士为首的高水平学科带头人。这些优秀的学者、专家为我国新时期高科技的发展作出了卓越的贡献。

展望新的世纪，随着信息革命的兴起和新经济的冲击，自动化专业教育必然会受到世界各国的更加重视。因为这一技术已从办公自动化、工业自动化逐渐向家庭自动化发展，它与普通民众的日常生活发生了千丝万缕的联系，更进一步的发展势在必然。

我国在进入90年代以后，随着社会主义市场经济的搞活和对外开放政策的深入，社会对自动化专业人才的需求日益扩大，并连续几年出现供不应求的状况（近几年此专业毕业生的供需比为1∶10还强）。随着外国一些大型企业进入国内市场，本国的一些知名企业也将走向世界，这样高科技人才的竞争将日趋激烈，对本专业人才的需求也将大为扩大。所以在未来几十年内，自动化专业教育必将会有一个充分发展的空间。

四、专业就业数据分析

五、专业就业状况及趋势

自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”等鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在校时一般学习半导体变流技术、自动控制系统、电力拖动与电气控制、最优控制、微型计算机控制技术、计算机通讯与网络、数字信号处理、软件工程、传感器原理、自动检测技术、系统工程概论、运筹学和情报检索等近40门课程。本专业是一门适应性强、应用面广的工程技术学科。旨在培养学生成为基础扎实、自动控制技术知识系统深入、计算机应用能力强的高级工程技术人才。所以学生在毕业后都能从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。就业领域也非常的宽广，比如高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁路、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等。历年来，本专业的毕业生的供求比例一直都保持在1∶10左右，近年的就业去向主要是在系统集成、计算机软件硬件开发和通信等领域。

由于20世纪下半叶，以信息技术为显著特征的第四次科技革命浪潮冲击着全球，对各国经济的发展起着极大的推动作用。能否抓住这一难得的发展机遇，就决定了世界各国能否在未来的国际竞争中占有有利的地位。我国在改革开放这一大好形势下，采取积极应对的态势，迎接着这一挑战。党和国家领导人十分重视自动化技术对国民经济的巨大作用，制订出了相应的措施，加大对自动化专业教育的投资，在各高校纷纷设立实验室，改善教学环境以培养出更多出色的专业人才。

近年来，在自动化专业领域内涌现出一大批优秀的专家、学者。现任同济大学校长、教授、博士生导师、中国自动化学会理事、IEEE高级会员的吴启迪教授，长期从事现代控制理论与应用，自动化系统工程和计算机集成制造系统及智能自动化系统的理论与应用研究。已出版专著1部、译著4部，发表学术论文100余篇。先后主持完成科研项目20余项，并曾获国防科工委重大技术改进二等奖，电子工业部科技成果一等奖，上海市科技进步三等奖等多项奖项。南京东南大学自动控制系和自动化研究所不仅拥有以钱钟韩教授，冯纯伯教授两位中科院院士为首的高水平学科带头人，还拥有一批理论基础扎实，实践经验丰富，掌握计算机先进技术的中青年技术骨干。

本专业毕业生有着广阔的就业渠道，因为自动化技术的应用广泛，其就业领域也五花八门。正因为如此，有些同学在择业时容易产生“皇帝的女儿不愁嫁”的心理，认为自己的自动化专业紧俏，社会需求量大，工作单位可以随自己挑。尽管现在学生就业实行的是“双向”选择的政策，你选用人单位，但用人单位也在选你。所以千万不要表现出一种“老子天下第一”的神情，自我感觉很了不起，这样只会引起用人单位的反感甚至最终不录用你。谦虚、踏实、稳重是本专业毕业生在择业时的第一选择。根据近几年毕业生就业的情况看，他们的工作都非常理想，收入状况也颇为乐观。

与本专业就业领域相关联的行业在近年来借助市场经济的搞活和对外开放程度的加深，也获得了飞速发展。民航、铁路、金融、通信系统、税务、海关等部门的自动化程度越来越高，科研院所、高科技公司也借助

强大的人才优势，发展迅猛。未来随着自动化技术应用领域的日益拓展，对这一专业人才的需求将会不断增加，自动化专业的毕业生也将借助这一技术的广泛应用而在社会生活的各个领域、经济发展的各个环节找到发挥自己专长的理想位置。

自动化专业一直以来是社会急需的人才。包括电气自动化、铁路、化工等诸多领域。

自动化工程师——从事自动化系统的维护、优化等工作；

自动化设计师——从事自动化系统的设计和开发；

软件工程师——处理自动化系统中相关的软件的设计和开发。

还可以从事教学和相关的研究工作。

第四篇：科大自动化系简介

中科大自动化系简介

一、整体概况

中国科学技术大学自动化系成立于 1958 年，在国内首次使用“自动化系”的名称。我系现有教授12人，博士生导师12人，中国科学院“百人计划”1人、教育部“新世纪优秀人才支持计划”2人、安徽省“杰出青年基金获得者”1人。目前已形成了一支以中青年为主体的、朝气蓬勃的教学、科研队伍。

自动化系建立半个世纪以来，培养了大批杰出人才。国家航空航天领域首席科学家、科大信息学院院长、工程院院士、龚惠兴教授就是自动化系 58 级学生。自动化系还培养了六名IEEE Fellow。目前在读博士生 100余 人、硕士生 300 余人、本科生 330余 人。已成为我国培养高新技术领域高级专门人才的摇篮。

二、人才培养

自动化系的本科专业为“自动化”，研究生培养不仅坚持了科大重视基础的一贯作风，更强调宽口径和多科学交叉培养，注重新知识和高新技术的引入。作为重要的教学科研单位，我系承担了大量973、863、国家自然科学基金等重大（重点）项目的研究开发任务，与许多国内外著名企业保持密切合作，并培养了众多优秀人才。拥有“控制科学与工程”一级学科博士学位授予权，下设“控制理论与控制工程”、“检测技术与自动装置”、“系统工程”、“模式识别与智能系统”、“导航、制导与控制”、“网络传播系统与控制”、“信息获取与控制”七个二级学科博士点和硕士点；拥有“控制科学与工程”博士后科研工作流动站。

自动化系坚持中国科大“全院办校、所系结合”的建校方针，聘请了科学院声学所、自动化所、合肥智能所、国家农业信息化工程研究中心、冶金自动化研究院、解放军总装备部、总参三部、微软亚洲研究院等单位的研究员担任兼职博士生导师。

根据规定，每个导师一年只能招收3个硕士研究生，每个博士生导师一年只能招收1个博士生，包括免试推荐、统考入学。对导师招生数量的限制保证了人才的培养质量，以充分发挥每个学生的潜能。

本系毕业生大多进入国内外著名高技术企业、科研机构以及高等院校工作，如微软、IBM、雅虎、惠普、思科、中核集团、中移动、联通、电信、百度、腾讯、华为、中兴、各大银行、金融机构、中科院研究所等，深受用人单位青睐。

三、研究机构

我系主要研究机构有：

 复杂系统与控制实验室；

 振动控制与运动体控制实验室；

 工业自动化研究所；

 智能网络测控技术实验室；

 视听觉信息处理与模式识别实验室；

 数据融合与智能交通实验室；

 中科院自动化所-中科大智能科学与技术联合实验室；

 中科院长光所-中科大超精密控制与系统联合实验室；

 中科院声学所-中科大网络传播系统与控制实验室（安徽省重点实验室）。

四、研究生待遇

我系招收的研究生（包括学术型和专业学位型研究生）：

 学费、住宿费全免；

 硕士阶段每月发放733～833元助研津贴（每年发放12个月）；  参与导师课题工作，另有课题劳务费；

 宿舍、教室、图书馆、食堂、实验室全部有暖气和空调；  课余生活设施一应俱全，健身房、室内球场、游泳池，免费或仅收取低廉的费用。

五、招生对象

本科专业可以是自动化、计算机、通讯工程、电子信息工程、信息安全、电子科学与技术、电气信息及其自动化、机械设计制造及其自动化等相关专业，也欢迎数学、物理等专业的学生。

六、进一步了解中科大、中科大自动化系

1、中国科学技术大学主页http:///

2、中国科学技术大学研究生院主http://gradschool.ustc.edu.cn/index.asp,3、中国科学技术大学自动化系主页http://auto.ustc.edu.cn/

4、中国科学技术大学瀚海星云论坛bbs.ustc.edu.cn

第五篇：某供电公司配电自动化系统分析（模版）

某供电公司配电自动化系统分析

2006-8-9 9:59:00 来源：中国自动化网 浏览：384网友评论 条 点击查看摘 要：承德城区配网自动化项目涉及城区45台户外开关、15座开闭所、121台小区变与台变。配网系统设计采用JN－6000分层设置，分级处理的原则。实现了全网的配网监控、馈线自动化及配网管理功能，提高了承德城区配网自动化的运行水平和供电可靠性。

关键词：配电自动化；跨平台系统；介绍；实时

Power Distribution Automation System in Chengde Power Supply Corporation

Abstract：There are 45 outdoor switchers，15 switch stations and 121 residential－area transformers or on－pole transformers in－volved in the distribution network automation project.The system design adopts JN－6000 principle of multi－layer arrangement，and being treated by grades，thus realizes the functions of full distribution grid supervision，feeder automation，and distribution grid management，which upgrades the level of automation of distribution grid in Chengde district and improves the reliability of power supply.Key words：power distribution automation；beyond platformsys－tem；introduction；real－time系统总述

承德供电公司2003年进行了配网的试点运行，几乎涉及整个城区配电网，累计实现三遥的户外开关45台，开闭所15台，小区变与台变121台。配网自动化工程完成后，将实现城区配网SCADA功能、配网高级应用分析功能、基于地理信息系统的配网管理功能和配网的馈线自动化功能。

承德城区配网自动化系统采用JN－6000配网自动化/配网管理系统，并根据承德城区配网点多、面广的特点，采用分层分级控制的原则。系统结构见图1。

[img]***.jpg[/img]

1.1 配电网监控和管理中心层(主站端)

中心层是整个配电自动化监控和管理系统的核心，采用JN－6000配电主站系统，主要负责采集、管理整个系统中区域工作站(子站)的上传数据；负责数据的处理、存储，事故的报警，远方的控制，事故的隔离，无故障区域的供电恢复；负责与多个子系统的接口，实现数据共享；负责完成10kV配电信息的管理和维护。

1.2 配电监控子站

因为配网中监控设备点多、面广，不可能把所有的站端监控设备连接到配电主站上，必须增设中间级站，称为配电子站，由配电子站管理其所辖光环上的开闭所、柱上开关、配电变压器上的配电终端监控设备和智能电能表，完成“数据集中器”的功能。根据实际情况和需求，共设立4个配电子站，所有现场信息通过配电子站送入配调中心。监控子站还具有所辖区域内故障诊断、隔离、恢复的功能。配电子站在变电站或大型开闭所等光纤汇接点内，本工程将子站放置在调度设备机房内，通过光纤与所属馈线的监控终端通信，经以太网方式与配网自动化主站通信。采用JN－6000配电自动化子站系统。

1.3 配电终端设备层

配电终端设备层是整个系统的底层，完成柱上开关(FTU)、配电变压器(TTU)、开闭所(DTU)等各种现场信息的采集处理及监控功能。通信系统设计

通信系统是实现配电自动化的重要环节，为满足配网实时监控和馈线自动化的需要，采用以下设计方案。

2.1 主站与子站通信

主站与子站之间采用光纤双环自愈网方式，根据承德城区配网的特点采用了3个光纤环网的设计。

光缆采用单模光缆，累计长度达42.9km。光接口设备采用十维光MODEM，主要性能指标如下：

a.每路可300bit/s～38.4kbit/s任意接入(最多可达36个通信)；

b.集中监控方式；

c.通道自动申请与人工分配；

d.自愈功能；

e.组网灵活，可单环/双环；

f.主站端的光MODEM设备，根据光缆2m带宽特点，利用分时机制，实现对子站设备的点对点通信；

g.终端与子站之间最大距离为10km。

2.2 FTU与TTU通信

FTU与TTU的通信采用485转音频的方式，累计铺设屏蔽双绞线300km，并采取就近接入的原则，30多个开闭所或FTU挂接户外的121个TTU。主要性能指标如下：

a.每对芯可挂接30台终端设备；

b.采用半双工的通信方式，提供标准RS485口，通信速率9600kbit/s；c.最大传输距离可达10km。功能设计

承德城区配网自动化系统从功能上分为4个子系统：配网SCADA系统、配网高级应用软件、基于GIS的配网管理系统、馈线自动化系统。下面就后3个子系统分别予以介绍。

3.1 配网高级应用软件功能的设计

配电网具有三相不平衡，线路R/X(电阻/电抗)比值大、环网接线、开环运行的特性，要求使用详细的元件模型，并能模拟平衡或不平衡系统，辐射型、网络型和混合型系统，以及单相、两相和三相系统，部分非遥测数据只能通过静态数据补缺的方法来代替，靠操作员和现场人员的电话联系，或间接使用负荷预报来跟踪这些数据的变化。软件实现了网络拓扑、状态估计、潮流计算分析、短路电流计算、无功电压控制、线损计算、网络重构、故障定位、故障隔离与恢复送电、负荷预报等功能。这些模块采用基于三相分开模型与单线模型可选择的方式来处理，解决了配电网三相不平衡所带来的问题；在模型上细化了元件属性，可根据元件机械属性自动计算电气属性；基于负荷特性的分类及比例处理。

3.1.1 网络拓扑

用于确定配电网的设备连接关系和带电状态，检测辐射网络是否出现合环现

象，给状态估计和潮流计算提供网络模型(电气岛)。

3.1.2 状态估计

采用软件手段，在硬件测量信息基础上，计算出系统状态变量的值，并进一步计算出所有相关的量。这样可充分发挥硬件的潜力，提高数据精度，补充已有量测的不足，排除不良数据的影响，提高实时数据的可靠性和质量。它是为提高量测数据精度，利用一次采样得到一组多余信息的测量方法。

状态估计从不完整的SCADA数据和母线负荷预测数据获得完整的实时网络状态，包括实时量测量和非实时量测量两大部分。

3.1.3 短路电流计算

可在配电网出现短路故障情况下确定各支路电流和母线电压。正常运行时，检验保护特性和检查现行系统开关的断路能力，当结线方式变化时，程序可自动计算、校核和告警。

3.1.4 电压/无功优化

根据状态估计、潮流计算结果和系统结构参数，通过对电容器组的投切和变压器抽头的调节实现网损最小化，变压器负载平衡及电压、潮流限值。

3.1.5 网络重构

网络重构包括网络线损最小、配变负荷均匀分配、提高电压质量、尽可能减少停电次数、平衡供电等。本系统针对这些目标对网络重构给出了具体的结果和优化决策方法。

3.1.6 负荷预报

负荷预报有短期和超短期两种。按预报范围和目的可分为区域负荷预报和母线负荷预报。区域负荷预报主要用于购电计划与供电计划，母线负荷预报主要用于状态估计和潮流计算。采用基本的加权最小二乘法，其中以时间、天气等事件作为加权因子。系统各模块既有一定的独立性又相互关联，具有层次清楚、速度快、精度高、操作方便等特点。

3.2 馈线自动化功能

此功能主要可减少停电时间和停电面积，系统为分层分布式系统。其功能实现分为如下2层：

a.主站层 负责整个电网系统电网状态估计、潮流分析，提供无功优化方案和网络重构方案。每次网络重构方案确定后将故障隔离方案装到相应子站系统中。在子站进行故障隔离过程中启动触发主站将故障隔离方案和负荷转移方案进行筛选及校验，并最终确定最优化供电方案，同时将方案装到相应子站执行。整个过程可设置为全自动方式、恢复送电方案交互方式、建议方式等。

b.子站层处理子站所辖设备的故障隔离及恢复送电过程。由于对装置的光环采集往往与电网结构不同，如某一个子站所辖线路的一个开关需要通过其他子站采集，本模块为分布式网络模块，各装置采取全系统统一编址方法。从处理逻辑上细分为开闭站故障处理、电气岛故障处理2个过程。同时具有将处理结果上报主站系统、接收主站系统的故障隔离方案等功能。

3.3基于GIS的配网管理功能

配网管理系统包括设备查询管理，业扩报装、线路规划，停电管理等功能。与配网SCADA/DAS共用一个数据库，在统一的、实时库系统的基础上，形成在GIS上的实时监控、运行分析等功能。

3.3.1设备查询管理

它是配网管理的基本功能，在GIS背景基础上，可实现以下功能：

a.地图修改、删除、绘制、数据连接、打印输出；

b.设备的各种统计、查询；

c.设备的空间、属性的录入、修改等；

d.配网负荷现状分析和配变所带负荷分析；

e.供电电源分析。

3.3.2业扩报装、线路规划

根据需求及地理边境条件，确定配变与线路的位置及架设的路径与方式，可实现录入设备属性、分析负荷现状、自动生成报装与架设方案、人工确认报装报告等功能。

3.3.3 停电管理

停电管理系统具有模拟操作与实时运行2种运行方式，可实现以下功能：a.故障(停电)区域、用户、损失等分析；

b.故障画面的推出；

c.故障恢复方案的预演与确认；

d.停电通知单的人工、自动生成。

4结束语

工程较全面地实现了承德市双桥区90％以上开关、开闭所、公用变压器、关口电表的监控和馈线自动化功能。通过综合地理信息查询系统方便了生产调度及用户管理，为提高供电服务质量和服务水平提供了技术保障。