電力工程自動化論文
電力工程自動化論文
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力事業(yè)得到了長足的發(fā)展,電力工程也正如火如荼的進(jìn)行。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于電力工程自動化論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
電力工程自動化論文篇1
淺談電力工程中的電力自動化技術(shù)應(yīng)用
電能作為一種具有易控制、輸送便利、轉(zhuǎn)換速度快、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)的能源，在上個世紀(jì)八十年代成功取代蒸汽動力，成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源基礎(chǔ)。與此同時，為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的節(jié)奏，具有對電能生產(chǎn)、傳輸和管理實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)度和自動化管理的電力自動化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電力系統(tǒng)是一個地域分布廣泛、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，主要由變電站、發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以及終端用戶群組成，實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行，電力自動化技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了電能在輸送過程中的各種問題，極大的推動了電力工程的發(fā)展。
1 目前電力自動化的主要技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
電力自動化系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，從上個世紀(jì)五十年代開始發(fā)展到今天，電力自動化系統(tǒng)從開始局限于單項(xiàng)自動裝置，到廣泛采用遠(yuǎn)動通信技術(shù)裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和經(jīng)濟(jì)功率分配裝置，再到后來以計(jì)算機(jī)為主體的電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，電力自動化系統(tǒng)逐步邁入現(xiàn)代化發(fā)展的軌道。電力自動化技術(shù)主要包括電網(wǎng)調(diào)度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動裝置、供電系統(tǒng)自動化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動化等方面，以下針對其中主要的幾個方面作簡要的介紹。
1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化 現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度是基于計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的采集、安全性檢測、屏幕顯示、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時控制的功能。其基本結(jié)構(gòu)按照功能可分為信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息收集處理和控制子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)以及人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度在電力工程中主要應(yīng)用在變電站自動化、配電網(wǎng)管理系統(tǒng)以及能量管理系統(tǒng)中。該技術(shù)的發(fā)展使得管理人員可以隨時掌握全網(wǎng)的信息，便于對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時的維護(hù)和管理，應(yīng)對突發(fā)情況采取及時有效的措施，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定和安全。
1.2 供電系統(tǒng)自動化 供電系統(tǒng)自動化主要包括地區(qū)調(diào)度實(shí)時監(jiān)控、變電站自動化和負(fù)荷控制三個方面。地區(qū)調(diào)度的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)通常由小型計(jì)算機(jī)組成。變電站自動化主要由計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過對信息的集中處理和應(yīng)用，對電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，從而可以更好的對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和維護(hù)。負(fù)荷控制通常采用工頻或者聲頻控制方式來進(jìn)行，根據(jù)負(fù)荷記錄描繪出負(fù)荷曲線，以實(shí)現(xiàn)對電能使用情況進(jìn)行控制的目的。
1.3 水、火力發(fā)電廠自動化 水力發(fā)電廠實(shí)施自動化的項(xiàng)目主要包括水庫調(diào)度、大壩監(jiān)護(hù)和電站運(yùn)行三個方面。通過水庫水文信息的自動監(jiān)控系統(tǒng)，自動采集雨量等水文信息，從而為制訂水庫調(diào)度計(jì)劃、攔洪和蓄洪的方案制定提供了數(shù)據(jù)支持。在大壩監(jiān)控方面，通過大壩監(jiān)控系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集分析，提供相應(yīng)的預(yù)警和維護(hù)服務(wù)。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對全站設(shè)備運(yùn)行、發(fā)電機(jī)組的安全檢測等進(jìn)行監(jiān)視和控制，保證電站運(yùn)行的安全和優(yōu)化。
火力發(fā)電廠實(shí)施自動化的項(xiàng)目主要包括廠內(nèi)機(jī)、爐、電運(yùn)行設(shè)備的安全檢測、計(jì)算機(jī)實(shí)時控制、有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和自動增減、母線電壓控制和無功功率的自動增減以及穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。
1.4 電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng) 電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實(shí)時信息傳輸。自動傳輸系統(tǒng)由遠(yuǎn)動裝置和遠(yuǎn)動通道組成。遠(yuǎn)動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式，遠(yuǎn)動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。
2 電力工程中電力自動化技術(shù)的應(yīng)用
電力自動化技術(shù)利用現(xiàn)代化通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)等將電網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)、在線離線數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等信息整合，形成一套完整的自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的監(jiān)控、維護(hù)和管理。
2.1 現(xiàn)場總線技術(shù) 現(xiàn)場總線技術(shù)是指在電力工程中將自動化裝置和儀表控制設(shè)備進(jìn)行連接，形成多向多站的信息網(wǎng)絡(luò)，并且將數(shù)字通信、智能控制以及計(jì)算機(jī)設(shè)備等集成一體化的綜合性技術(shù)。目前典型的現(xiàn)場總線有CAN、LONWORKS、HART、PROFIBUS等。這種技術(shù)通過相關(guān)設(shè)備和傳感器，將電流、電阻等信息參數(shù)傳遞到主機(jī)上，工作人員根據(jù)數(shù)學(xué)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并最終將指令發(fā)送到控制設(shè)備上。近年來通過對35KV級變電站等一系列的自動化改造表明，現(xiàn)場總線技術(shù)在節(jié)省硬件數(shù)量與投資、安裝、維護(hù)等方面表現(xiàn)突出，同時給予用戶高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)，讓用戶自主選擇設(shè)備品牌，市場潛力巨大。
2.2 電力自動化補(bǔ)償技術(shù) 傳統(tǒng)的低壓無功補(bǔ)償技術(shù)采集單一信號和三相電容器，三相互補(bǔ)。采用這種補(bǔ)償方式對于主要用電為單相負(fù)荷的用戶，會出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡的情況，導(dǎo)致在一定程度上出現(xiàn)過補(bǔ)或者欠補(bǔ)，而且該補(bǔ)償技術(shù)沒有考慮到電壓的平衡關(guān)系，且一般不具備配電檢測的功能。
智能無功補(bǔ)償技術(shù)通過固定補(bǔ)償與動態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合、三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合、穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速補(bǔ)償相結(jié)合的方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)單純固定補(bǔ)償?shù)娜毕荩軌蜉^好的適應(yīng)負(fù)載變化。并且采用先進(jìn)的投切開關(guān)、科學(xué)的電壓限制條件等技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)電容器投切的智能控制，提高補(bǔ)償精度，同時具備缺相保護(hù)功能。
2.3 主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù) 主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)的出現(xiàn)，對軟件工程帶來了巨大的變革，對軟件的開發(fā)、封裝、設(shè)計(jì)方向等亦產(chǎn)生了深刻的影響。在現(xiàn)代電力工程中，主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的自動化監(jiān)控方面，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，該技術(shù)在對象技術(shù)和主動功能的支持方面占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。由于對象技術(shù)和觸發(fā)機(jī)制的引入，數(shù)據(jù)庫自動監(jiān)控得以實(shí)現(xiàn)，同時處理后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高，利用價值高、能夠?yàn)橄嚓P(guān)的操作提供可靠的數(shù)據(jù)參考。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，以及對監(jiān)控系統(tǒng)中觸發(fā)子和對象的函數(shù)功能的進(jìn)一步研究，有望實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制的更加復(fù)雜的功能。通過在國際上借鑒先進(jìn)技術(shù)和國內(nèi)專家研發(fā)完善，主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)得以不斷發(fā)展和提高，極大地滿足了工業(yè)生產(chǎn)和生活的需要。
3 電力自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著人們生活水平的提高，用戶對供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求越來越高，由于電力企業(yè)的各部門職能不統(tǒng)一，各系統(tǒng)之間沒有實(shí)現(xiàn)信息共享，導(dǎo)致在供電過程中不可避免的出現(xiàn)紕漏。因此，在今后電力自動化的發(fā)展中，必須整合電力系統(tǒng)各部門的資源，逐漸改善這一現(xiàn)狀。將原本分散、具有單一功能的電力自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為信息共享的系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)采集與配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、地理系統(tǒng)、高級應(yīng)用軟件包、通信系統(tǒng)集成和饋線自動化整合為一個體系完善、平臺開放、信息共享、高效便利的信息系統(tǒng)。
近年來，在社會發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下，電力自動化技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。隨著電力工程的發(fā)展，電力自動化程度將會越來越高，新一代的電力自動化技術(shù)，即智能電力自動化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它在第二階段的配電自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了智能配電功能，更科學(xué)地管理復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)。智能配電系統(tǒng)不僅能夠在故障時發(fā)揮作用，而且在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時，也能為供電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
4 結(jié)語
從目前電力工程的發(fā)展趨勢可以看出，電力自動化的發(fā)展必將推動電力工程發(fā)展，通過工業(yè)生產(chǎn)和生活廣泛對電力自動化技術(shù)的應(yīng)用，未來的電力自動化技術(shù)將朝著提高供電設(shè)備的利用率、提高供電穩(wěn)定性和安全性、降低運(yùn)營成本、改善供電質(zhì)量的方向不斷努力推進(jìn)，這一技術(shù)對推動電力事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
電力工程自動化論文篇2
試論電力工程中電氣自動化技術(shù)
一、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)
(一)變電站自動化。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化;運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。
(二)電網(wǎng)調(diào)度自動化 。電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測量控制等裝置)等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動化的主要功能是：電力生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測、自動發(fā)電控制(省級電網(wǎng)以上)、自動經(jīng)濟(jì)調(diào)度(省級電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場運(yùn)營的需求等。
(三)發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)(DCS ) 。過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件( MCU)和智能I /0模件組成。MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時顯示和打印以及輸出信號直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。
運(yùn)行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機(jī)接口。 運(yùn)行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運(yùn)，行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的手段，工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。
二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展
隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件進(jìn)入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。
但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。為了解決這個問題，一種方法是提高開關(guān)頻率，使之超過人耳能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導(dǎo)通或關(guān)斷，開關(guān)損耗很大。開關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
1986 年美國威斯康星大學(xué) Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開關(guān)’，其開關(guān)損耗較大，限制了開關(guān)在頻率上的提高。而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換，即工作在所謂的‘軟開關(guān)’狀態(tài)下，從而使開關(guān)損耗降低到零。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。
三、當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點(diǎn)技術(shù)
(一)電力一次設(shè)備智能化 。常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。
電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強(qiáng)度電磁場干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)問題。
(二)電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測 。對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實(shí)踐并取得了一些進(jìn)展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強(qiáng)， 檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時日。
(三)光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大;信號動態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。
四、結(jié)語
眾所周知，電氣自動化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿生機(jī)、最富有開發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個部門，隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化技術(shù)也隨之提高。
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