[拼音]：dianli xitong xinxi yu kongzhi

[外文]：information and control for power system

为实现电力系统的正常运行、调度管理、安全监控、故障情况的紧急处理，通过电力设备状态监测、电力系统远动、电力系统通信、调度自动化、电力系统安全控制等环节，进行全系统运行信息的采集、转换与传送。为此，电力系统除了生产、传送电能的一次系统（由电源和电力网络组成）外，还必须设有一套信息与控制系统。它作为电力系统运行的神经系统，使整个电力系统成为可观测与可控制的。这个系统必须高度灵敏、可靠。

在电力系统的发展初期，电力系统的规模不大，地域也不广，因此主要是当地采集信息，就地进行控制，辅以电话线路来传递运行状态信息及控制命令。这样的信息与控制系统是比较简单的，也很不完整。随着电力系统规模的不断扩大，需要交换的信息量及控制量愈来愈多，靠电话传送信息已经不能满足数量及速度上的要求，因此出现了远动技术及相应的通道（通信系统）。最早的远动装置是利用电话继电器实现的有触点遥控遥信装置及模拟量遥测装置。它们传送信息的速度慢，信息量也有限。经过几代产品的演变发展，已有了性能良好的电子数字式的综合远动装置（包括遥控、遥信、遥测、遥调），并可做成具有微程序的计算机化的远动装置。通道也由电话线路及电力线载波发展到大量采用微波通道，能可靠、快速地传送大量信息，光纤通信也在迅速发展中。随着电子技术及计算机技术的发展，到60年代，电力系统调度中开始采用了计算机控制，大大加强了信息及控制系统，提高了调度综合自动化水平。调度计算机首先实现的功能是数据采集与监控(SCADA系统)及系统自动调频(AGC)，进一步实现系统的经济调度(EDC)以及安全分析、 状态估计及对策等。目前世界上约有300 个电力系统（其中包括中国的东北、华北、华东及华中四大电力系统）调度已安装或正在安装计算机控制系统。很多电力系统正开发研制功能更加完善的能量管理系统(EMS)。 各级调度之间也正在形成计算机网络，由计算机的远方终端 (RTU)来取代常规的远动装置，一个完整的电力系统的信息与控制系统正在形成，大大提高了整个电力系统的自动化水平。另一方面，由于信息传送速度和计算机的计算速度还不能完全满足大电力系统实时的要求，根据电力系统本身的复杂性及其结构的层次性，宜按照大系统递阶控制理论和分散控制理论，装设局部自动装置，进行分散控制，并使各级调度计算机在调度中心指挥下协调配合工作。

电力系统是一个复杂的大系统。电能生产又具有生产与消费同时性的特点。为了保证电力系统的正常运行，电力系统的各个环节必须高度协调一致地工作，使每一时刻电能的生产与消费保持平衡，以维持系统频率为恒定，并使系统电压维持在规定的水平。因此必须随时掌握反映电力系统状态的各种信息，包括各种开关量信息(哪些发电机、变压器、线路在投入运行)及各种模拟量与数字量信息（发电机、变压器及线路的有功功率、无功功率，母线电压，变压器分接头位置等），并将分散在各个发电厂、变电所的上述信息传送到各级控制中心。为了对运行方式进行调整，必须将控制及调整命令由控制中心发送到各发电厂和变电所。一个大的电力系统不可能将从发电到负荷的整个电力系统集中在一个调度中心进行控制，而往往是采用分级调度、分层控制（见电力系统调度）的方式，即按发电厂、变电所的规模、电压等级、重要性及地域划分等原则分成若干个层次，分层进行控制并上下进行协调。以日本电力系统为例，调度控制系统分中心调度、系统调度、地区调度及发电厂、变电所集中控制等四级。中国的几个大区电力系统也分成总调度所、省调度所、地区调度所及厂站集中控制等四级。因此在发电厂、变电所与各级调度之间都有一个信息传送问题。这是靠远动装置及通信系统来实现的。电力系统的通信系统主要采用电力线载波、微波及光纤通信等方式。远动装置可以做成1对1的（即一个发送端，一个接收端）和1对n的（即一个发送端，n个接收端）。

在系统发生故障的情况下（发电机、变压器或线路发生短路、接地等），必须迅速地判断出故障元件并尽快地（几十毫秒到几百毫秒的时间内）将其切除，以使系统其余部分能继续正常运行，这是靠继电保护来实现的。在发生系统性事故（稳定破坏、电力系统振荡、频率崩溃或电压崩溃等）时，需要有局部自动装置及时进行紧急控制。所有继电保护及局部自动装置都是根据对电力系统运行状态信息的突然变化的分析，按事先确定的规则自动来进行操作控制的。对于大型发电机、变压器及高压电器设备还可以进行实时监测，预测可能发生的故障。

为了管理电力系统的运行，系统的中心调度需要根据负荷预测来安排各个电厂的发电计划。负荷的随机变动将引起系统频率的变化，自动调频装置将根据系统的实时信息按一定的准则调整发电机的出力，自动维持系统的频率以及各个系统间联络线上按协议规定的交换功率的控制。为了使电力系统发出的电能的成本最低，系统调度必须根据负荷情况及各个电厂的发电费用特性按经济上最优的目标函数进行计算，确定各个发电厂在各个时段的出力。为了保证电力系统运行的安全性，系统调度还需要根据实时的运行情况预想在可能发生的各种故障情况下是否仍能保持电力系统的安全运行，需通过实时计算提出预防控制及安全对策。

系统的正常运行状态需要进行定时记录，以便进行电力及电量的统计，并为规划、预测提供历史数据。系统的故障状态也需进行事件顺序记录，以便进行故障分析及提出预防对策。

参考书目

1. 王平洋主编：《现代电力系统自动化丛书》，水利电力出版社，北京，1986。
2. M.G.辛、A.铁脱里编著，周斌等译：《大系统的最优化及控制》，机械工业出版社，北京，1983。