从系统的角度看供配电系统的发展 附电力供配电系统自动化控制的发展趋势.docx

近年来，IT设备的基本电路结构没有发生大的变革，而仅在细节上不断有 改良。总的来说，IT设备电源朝着功率密度越来越高、效率越来越高、成本越 来越低、应用方式越来越灵活、齐全的保护功能、智能化的监控与管理等方向上 不断发展。其中可靠性的提升始终是电源设计者最为关注的问题之一，为了提升可靠 性，IT设备电源做出了冗余的设计，极大地提高了 IT设备用电的可靠性，而且 从根本上对传统的供电方式提出了新的要求，为数据中心采取双路供电（2N） 提供了最为重要的基础。从系统的角度看供配电系统的发展数据中心供配电系统在随着数据中心的大规模兴起的过程中，基本完成了从 设备到系统、从单系统到冗余系统建设的阶段。随之而来的供配电系统的安全性、 可用性、可维护及可管理的特性也都得到了极大的提高。1从电源设备到电源系统的演变对于以往的计算机或通信等重要设备，为了保证其运行的连续性和可靠性， 都安装有净化电源、调压器、直到UPS等电源保障设备。在计算中心、数据中 心出现之后，电源保障性的要求有了大幅度的提高，单机的UPS电源已经不能 满足可靠性的要求，于是引入了“冗余''的概念，产生了并联结构，包括“热备份”、 “公共旁路''和"模块化''等，这种变化表现了从单一的电源设备向综合供电系统的 演变。电源系统包含了从供电电源到UPS、再到负载之间的每一个供电环节。供电系统示意图单电源底系到多电源体系的演变随着网络时代的到来，出现了大型的因特网数据中心、大型的网络通信中心, 这些中心连续地读取数据、组成数据结构、备份数据并使数据传输保持完整性。 数据处理量的增大，基础设施的规模也增大，需要更高的电源保障，即对可靠性 又提出了新的要求。以更高可靠性为目标的电源系统，要求不会出现供电的“瓶颈”现象或单点故 障的可能性，即从供电电源到负载之间必须具有两条或以上的供电通路。以往的 单一供电电路已经不能满足可靠性的要求，因此出现了以多路供电方式向负载供 电的多电源体系（见图）。多电源供电体系的兴起是直接对应于IT设备冗余电源 的大规模商用。多电源的供电体系是在GB 501742008中要求A级系统或者 TIA-942中所述的等级3或者等级4系统。单电源体系：即所有负载都由一套供配电系统供电。多电源体系：即负载由 多套冗余供配电系统供电。3从可靠性到可用性的演变对于单独的电源设备，为了保证其供电的有效性，生产厂家总是力求提高电 源设备的可靠性，即提高标志着设备自身可靠性的量化指标平均无故障工作时间 (MTBF)o但对于一个供配电系统来说，单一的可靠性指标MTBF已经不足以 描述电源系统正常工作的时间。可用性定义为：系统在使用过程中，可以正常使用的时间与总时间之比。它 由可靠性指标MTBF和可修复性指标平均修复时间（MTTR）表示，可用性A= MTBF/ （MTBF+MTTR）,在概念上“可用性”是考虑从公用电网直到负载设备之 间的所有供电环节的有效性。“可用性”概念包含了多种关键因素：1）故障容错：延长负载输入端之前的电源系统MTBF的一种方法就是采用 “故障容错”的结构。这种结构能够在出现各种突发问题所造成的非运行状态时 （例如，市电停电、设备故障等等）允许电力系统以降级方式为负载供电，继续 运行并产生效益。例如，备用发电机组供电是供电系统故障容错的一种形式，N + 1冗余结构就是UPS系统故障容错的一种形式，而静态旁路、维修旁路等是设 备故障容错的一种形式。2）可维护性和可增容性：这是在考虑可用性的同时，必须考虑的使用要求。 一个典型的数据中心可能是一个封闭的、高度安全的基础设施，至少由机械、电 力、环境、消防、保安等10个以上的主要系统组成，它们之间相对独立而又相 互联系，人为地干预某一个至关重要的设备都必须经过预先计划、受到控制、限 定时间并需要高度的安全性（任何人为的错误都将导致灾难性的停机）。由于负 载系统始终处于不断的变化之中，例如设备的搬移或增加、电源系统的增容等， 必须在这些变化发生时不会危及整个供电过程的连续性和可用性；同时对各种带 电部件的维护，包括电缆和连接、电源到负载之间的供电路径等，必须是灵活且 安全的。3）防止故障扩散：由于大多数的故障都发生在UPS的下线端，必须采用一 种特殊的结构，以便能够消除故障扩散到各路电源上线的任何风险，否则可能会 危及整个系统的安全；物理上将故障限制在电源系统的一个最小范围内，以便能 够容易隔离故障并允许精确和快速的服务（减小MTTR）且更加容易地为其他负 载提供一条冗余的供电路径。4）可理性：，效的管理包括对电源系统提供运行的实时信息，对设备进 行有效的监控（状态、报警等等），并通过先进的电源配电系统对各种电气参数 进行测量，实现对负载的管理，甚至提供非常重要的信息来防止故障和预期可能 需要的变化（例如，某个断路器可能具有过载的风险，某些支路存在着供电不平 衡需要调整等等）。电力供配电系统自动化控制的发展趋势摘要：就我国目前的经济发展现状而言，电气自动化控制在电能供配系统中 的实际运用情况来看，大部分地区电网中并没有设置专门的供配电系统管理模 式，这就对电能传输网络的智能化和自动化工作提出了更高的要求。在供配电系 统中引用电气自动化控制，能够有效的针对电能供应的稳定性加以保证，并且对 于我国电力行业朝着更好的方向发展创造了良好的基础。鉴于此，这篇文章主要 围绕我国当前电气自动化控制在供配电系统中的切实运用展开全面分析研究，希 望能够对电气自动化控制的健康发展有所助益。关键词：电力;供配电系统;自动化控制;发展趋势引言从工产实践角度而言，电力供配电系统的自动化趋势开始不断完善。但总体 而言，电力供配电系统的配电终端存在可靠性能较低的状况，而且蓄电池使用时 间有限，这样很容易导致设备在具体应用过程当中存在着质量方面的因素，从而 使得具体的供配电系统存在一定的问题，影响着电力输出的稳定性，对于人们的 正常生活和社会发展产生了较大的影响。由此总结电力供配电系统自动化的控制 发展状况，提供相关的策略进行相关解决，在现实工作过程中具备现实的应用价 值和意义。1电力供配电系统自动化控制的特点在电力系统供配电中，电气自动化对供电系统可发挥诸如监控、保护等多方 面作用。在现阶段电力系统供配电自动化系统中，主要依托计算机终端，对供配 电中的各式各样设备开展自动管控以实现电力配置，对线路故障开展自主分析处 理，对线路中的各式各样电流的使用状况开展全面建成，只要发现问题便可及时 发出警示信息，并开展及时处理，确保供配电的安全稳定运行。结合相关规范准 则，供配电的体系结构主要可划分成配电自动化管理层、中间层以及基础层。其 中，配电管理层作为自动化体系的最高层，可重要保障供配电网络始终保持在最 佳的运行状态，可实现对相应区域电网的统一自动化管理;配电中间层主要负责 主站与终端设备相互间的通信连接，发挥着监控、管理的作用，可缓解配电管理 层的负担;配电基础层作为供配电的最底层，利用各式各样终端设备来采集配电 网的各种信息，并通过计算机保护装置实现配电网中各种装备现场信息的采集、 监测等功能。2电力供配电系统自动化控制的现状2.1自动化控制系统水平接轨国际标准长期以来，在我国供配电系统整个行业中，所有的项目的成本十分巨大。在 不同的环境中，供配电系统可以实现两种不同形式的数据收集，这样不仅可以促 进技术的不断优化，并且能够对整个电力系统结构加以完善创新。在将自动化控 制系统引用到供配电控制系统之中后，取得了十分显著的成效，并且将GPS定 位技术，自动拨号技术融入进来，有效的推动了供配电系统的稳定性的提高，在 促进系统管理工作效果不断提升方面也发挥出了良好的作用，使得我国自动控制 系统的整体水平已经实现了与国际接轨的目标。2.2甯力系统的配电终端可靠性缺乏保障现阶段电力供配电系统的自动化控制，其配电终端可靠性能相对不高，所以 在具体的应用过程中会导致各种事故发生。因此在这种状况之下，很多用户的用 电会受到一定影响。所以为解决相关问题就应该在系统建设过程中，要求相关设 计人员尽量在满足客户需求的前提之上，促进电力系统自动化的发展。而相关部 门也应该进行相关规划，出台政策提供支持，这能够促进电力供配电系统健康、 持续、稳定的发展。23对相关设备出厂时质量检验力度不够有研究调查得出结论，最近几年电力系统的供配电系统自动化发展历程中所 发生的故障，绝大部分都来自于相关设备，因此供配电系统运行过程当中的电力 设备质量是导致相关故障发生的一个根本性因素。导致这一因素发生的原因就是 设备在生产的过程当中，质量监督存在问题。从电力供配电系统而言，电力设备 质量尤为重要，所以在出厂的时候应该落实严格的质量控制检查，因检查力度不 够，因此容易导致相关设备出现故障，这所产生的问题也十分巨大。由于电力设 备存在质量较差的状况，所以在电力系统运行时很容易导致出现系统瘫痪。3供配电系统中电气自动化的发展趋势3.1 电力供配电系统自动化控制的调配管理要想实现电力供配电系统自动化控制的调配管理，首先要建立信息共享机 制，还要结合实际需要建立与之配套的数据处理库。其次是强化计算机的智能处 理能力，能有效缩短数据的处理时间，使数据的储存容量变得更大。在此基础上， 对系统软件也有 淀的要求。因此，相关部门必须要开发与之相适应的软件，才 能从根本上提高计算机的信息处理和收集功能，从而实现良好的自动化调配与管 理。3.2 对供配电系统进行合理规划对电力系统的供配电系统实现自动化控制尤为重要，但是这个工作的管理内 容相对较为复杂。由此相关的建设人员应采取科学的手段，这样能够提高对供配 电系统设计的合理性。相关设计人员进行供配电系统自动化设计的过程中，应全 面的进行考虑，进而整合设计出多套设计方案，寻找最佳的适用性配电系统。在 此过程中，还要系统的对设计人员进行分阶段分模块处理，确保所有系统能够符 合系统化的控制。设计人员在进行设计过程中，应多方面进行音素划分，考虑该 方案实行的可行性。而且设计人员应结合地区性电力系统的状况，保证配电网络 能够实现针对性。3.3 电气自动化是供配电系统未来发展的核心要加大研发力度，加快自动化进程，重点应做好以下几点：未来的供配电系 统会对远程操控具有越来越高的要求，所以若能实现更远距离的自动控制，操作 能够更为方便快捷，适用范围会不断扩大;随着供配电系统的快速发展，与之相 关的电力数据会呈海量增长，因此，基于信息共享的数据处理库和计算机智能处 理能力是基本保障，也是实现供配电系统自动化控制和调配管理的重要基础;安 全设备是供配电系统电气自动化程度提升的设备支持，因此，未来的安全设备应 首先满足供配电系统监测和控制的精确度要求，并在对故障做出反应时迅速隔离 或切断故障区域，同时还能防止信息发生泄露等。3.4 电力系统未来在朝着综合性角度发展在未来，综合型的智能化设备能够实现电力配电自动化的功能，同时也能够 实现电力系统的智能化。所以这样能够及时有效的掌握相关电力信息，就容易迅 速发现电路当中所存在的故障，以便采取及时有效的措施加以应对，可将损失降 到最低。也可通过对数据采集信息和信号处理技术的应用，确保配电系统更加的 简单。人工智能化的应用降低了人工劳动量，对于人类双手加以解放，这也使供 电部门减少对维修工人的聘用，所以在很大程度上节省了开支。结束语而言之，电气自动化的发展推广为我国社会经济发展提供了有力支持，并 保障了我国电力系统供配电的安全稳定运行，确保综合性和规划性的目标相一 致，对促进电力供配电系统自动化的完善具有促进的作用。然而相较于发达国家 电气自动化而言，我国电气自动化依旧存在一系列问题，不少电气自动化技术理 论还有待进一步发展完善。相信伴随我国广大科研人员的不断专研研究，依托行 业、人才优势，对关键技术开展改革创新，势必可为我国电气自动化发展营造良 好环境，进一步解决各方面的问题，促进我国电力供配电系统的自动化、智能化 发展。参考文献川许亮.电力供配电系统自动化控制发展趋势探讨JL科技经济导刊，2019, 27 (07)： 60.叶鹏.电力供配电系统自动化控制发展趋势浅析J中国住宅设施，2019 (01)： 94-95UI邢峰，刘秀林.电力供配电系统自动化控制发展趋势Jl科技创新与应用， 2016, (14)： 191.