电力系统自动化的应用与发展综述

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  [摘 要]电力系统自动化是当前电力系统发展的一个重要方向。它包括了发电控制自动化,电力调度自动化及配电自动化管理等方面。通过电力系统自动化技术的有效应用让电力系统的整体性效率得到了显著的提升,并让电能生产,电力输送,电力控制等多个环节得到了极大的促进,让用户用电得到了保证,让电力系统发挥出更大的功效。
  [关键词]电力系统自动化 应用 发展趋势
  中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0245-01
  电力系统的含义就是电能在运行的过程中,包括发电,变电,输电以及用电等等,在这些工作环节中的一系列的工作的统称,包括电能的生产,运输,分配以及消费等等。随着电力体制的深入改革和电力系统自动化建设的发展,我国已经在电力系统自动化方面已经实现了自动化。集成化以及智能化控制电力系统的目的。但是,与西方一些先进的国家相比,我国的电力系统因为种种原因,比如过大的工作负荷等等,还存在着很大的差距,因此就需要继续的努力和进步。
  一、电气自动化的主要特点
  由于电气自动化控制量相比热工控制量,其操作运行时与控制的要求中有诸多不同,对于相对热机设,电气自动化控制系统控制的信息采集对象较少,数量较小,操作频率低,但是要求快速和准确。电气设备的保护自动装置需要较高的可靠性,动作速度快,而且需要较高的对抗干扰性。电气自动化控制系统以顺序控制和数据采集系统为主,相对联锁保护多,所以机组电气系统归入DCS控制,需要控制系统具备较高可靠性,除了实现正常的起停与运行操作,更重要的是能够做到实时检测和显示运行状态异常及事故状态下的状态及数据而且提供相对应用操作指导以及应急处理的措施方法。
  二、电力系统自动化的技术组成部分。
  随着电力系统建设的不断深入,我国电力行业的电力网络也日渐完备,这样就有效地促进了电力系统自动化的发展和进步。在通常情况下,电力系统自动化的技术主要包括这几个部分(1)变电站自动化。如果要为电力系统现代化找一个标志,那必然是变电站自动化。它用先进的计算机和网络替代了落后的电磁设备和信号电缆,这样就可以实时的监控变电站的现场。(2)电网调度自动化。要想实现电力系统自动化,非常必要的一个方面就是要实现电网调度自动化。电网调度自动化拥有很多的优势,比如它可以对电网的安全程度和运行状态进行准确的判断,从而保证电力网络能够安全稳定的运行。(3)DCS系统。DCS系统主要包括几个方面:PCU,ES,OS以及以太网等,它的系统结构往往是分层分布的,DCS系统的作用主要是对发电厂运行过程中的各种现场信号进行采集,然后利用这些参数来对电力设备的实时状态进行分析,从而指导人们来诊断和维修各种故障。
  三、控制系统的自动化控制方式
  (一)集中监控。集中监控制方式主要出于在运行维护便捷,系统设计容易,控制站的防护要求不高,但是基于此方法的特点是将系统各个功能集中到一个处理器进行处理。处理任务繁重致使处理速度受到影响。此外电气设备全部进入监控,会随着监控对象的大量增加导致主机冗余的下降,电缆树立增加,成本加大,长距离电缆引入的干扰也会影响到系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,这种接线的二次接线复杂,查线不方便,增加了维护量,并存在因为查线或传动过程中由于接线复杂造成误操作的可能。
  (二)现场总线监控。当前智能化电气设备有了较快的发展,计算机网络技术已经普遍应用在变电站综合自动化系统中,我们也积累了丰富的运行经验,这些都为网络控制系统应用于电力企业电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控使得系统设计更有针对性。对于不同的间隔可以拥有不同的功能。可以根据实际的间隔情况进行设计,也具备远程监控方式的全部优点。此外,采用这种方式还可减少大量的隔离设备。端于柜,1/0卡件,模拟量变送器等,而且设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,可以节省大量控制电缆,降低成本和安装维护工作量。
  (三)远程监控。远程方式具有节约材料,节省安装费用,可靠性高,组态灵活等优点,但由于各种现场总线的通讯速度不够高,而电厂等电气部分通讯量相对比较大,所以这种方式适合于小系统监控,而不适用于大范围的电气自动化系统的构建。
  四、电气自动化控制系统的应用
  目前电气自动化控制系统的应用相当广泛,以电力系统为例,主要包括以下几个方面(一)计算机处理系统和数据采集。其主要功能包括参数输入,参数显示,性能计算,报表打印,异常报警,事故序列记录,历史数据追忆等。(二)自动化技术在电力工程中的应用。(1)柔性交流输电系统的应用。柔性交流输电FACTS中应用较为广泛的是SVC。世界上有1000多个已经投运的SCV工程,总容量超过了100GVAR,SCV工程设备的核心技术目前还掌握在少数的几个公司手中。我国的SCV工程主要使用的是西门子公司生产的设备。美国的某变电站为了弥补无功功率缺口。使用了ISC,TCR和容性滤波器,我国武汉的某企业无功功率和电压波动较大,其装了SCV设备以后,母线的电夺稳定性有了很好的保证。(三)功率半导体器件的应用。功率半导体器件在电力系统中应用的比较广泛。主要包括:柔性交流输电,固态变压器,直流输电技术,静止无功补偿等。固态变压器是智能电网的核心技术之一,其通过电力电子变流器和高频变压器实现对电力的精准控制。固态变压器具有重量轻,自我监控能力强,联动性能好等优点。柔性交流输电采用晶闸管,GFTO和IGBT等功率器件,能够实现大容量电能变换。在柔性交流输电中,静止无功补偿器是典型代表,可以有效的改善电能质量,直流输电技术的核心是晶闸管,功率半导体器件技术的成熟和应用,是实现各种自动化系统设备的基础。(四)主动对象数据库技术的应用。主动对象数据库技术的应用主要是针对监控系统而言的,其主要利用系统的监视功能,利用对象涵数,实现电力自动化技术的应用,主动对象数据库技术的应用很好的实现了数据库监视与控制。节约了人工写入数据以及读出数据的工序,减少了人为的错误,使得数据的精确性大大的提升。同时主动对象数据库技术能够充分的发挥数据管理的功能,随着主动对象数据库技术的不断发展,其在电力工程自动化上面的应用将更为广泛。(五)光互连技术的应用。光互连技术的应用是自动控制与继电系统的结合。光互连接技术对探测设备进行限制,提升了系统的集成度,从而加大系统的监控能力,并且为电力系统的研发提供了良好的基础。要想对互联网络进行拓展,同时对编程的结构进行重组,需要利用电力传输和电子交换技术,光互边技术抗磁干扰性强,其能够有效的抵抗外界环境的干扰,为数据的传输创造一个良好的环境,同时保证了数据传输的效率与准确性。光互连技术还能够实现数据的采集,分析,处理等能力。其可以经过一定的算法进行处理,并进行记录,同时显示在人机界面上,根据人为的设定进行警报等响应,另外光互连技术与其他的系统具有良好的兼容性,方便了操作员在统一界面上进行操作,对电力系统自动化的发展有重要意义。
  结束语
  随着电力系统自动化技术应用的不断完善与深入,电力系统的工作效率将得到质的提升,从而让工业用电,商业用电,居民用电质量得到保证,总之,电力系统自动化技术有着广阔的发展前景,对我国的电力产业有着极其深远的意义。
  参考文献
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