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試論電力系統(tǒng)中電氣自動化技術(shù)
隨著我國各項事業(yè)的快速發(fā)展,電氣自動化領(lǐng)域也在根據(jù)國家發(fā)展的需求不斷更新自身發(fā)展的目標,以適應市場發(fā)展需求,提高自身發(fā)展的技術(shù)含量。電力系統(tǒng)的電氣自動化的發(fā)展也走入了一個新的歷史階段,在不斷的創(chuàng)新和完善的過程中,其因適用性更廣、專業(yè)面更寬等特點而逐漸的顯現(xiàn)出更大的應用優(yōu)勢。
一、 電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展
我國從20世紀90年代以后,利用電氣監(jiān)控納入分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)熱工控制協(xié)調(diào),標志著電氣系統(tǒng)開始進入DCS時代。DAS是早期進入DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),主要是在DCS中實現(xiàn)對重要電氣開關(guān)量和模擬量以及電度脈沖量的狀態(tài)監(jiān)視、 越限報警和事故順序記錄、打印報表等工作。計算機監(jiān)控系統(tǒng)也廣泛的應用于網(wǎng)絡(luò)控制室中。然而現(xiàn)階段的電氣控制系統(tǒng)中,電氣控制系統(tǒng)還沒能取消常規(guī)的手動控制方式,電氣控制屏還得以大量的保留。不僅無法減少單元控制室的面積,而且也加大了電氣控制系統(tǒng)的投資,并沒有實現(xiàn)真正意義上的計算機控制。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)可靠性的不斷提高,電氣控制和電氣保護設(shè)備也在不斷的發(fā)展,這些都為電氣網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)提供了優(yōu)越的外部條件。電力系統(tǒng)電氣部分的綜合化,必將隨著自動化網(wǎng)絡(luò)的不斷擴大而實現(xiàn),并最終歸入DCS系統(tǒng)中,從而實現(xiàn)信息資源在全廠范圍內(nèi)的共享,整個電力系統(tǒng)的自動化水平也必然會達到一個新的高度。
二、自動化技術(shù)系統(tǒng)的配置應用
1.遠程監(jiān)控技術(shù)
智能化遠程控制、集中控制以及現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制方式是電氣自動化系統(tǒng)配置的應用主體。智能化遠程控制利用硬接線電纜將采集柜和現(xiàn)場的信號進行連接,并利用光纖、雙絞線等將 DCS主機和采集柜進行連接,這種方式將電纜材料極大的節(jié)省了,簡化了安裝環(huán)節(jié),降低了操作成本,有效降低了控制面積,將整體系統(tǒng)的可靠性和智能型提升了一個較高的層次,實現(xiàn)了自檢、數(shù)據(jù)處理及自校正等功能。集中控制主要是通過利用現(xiàn)場的電氣饋線設(shè)置設(shè)備的接口,然后采用硬接線電纜合理連接集散控制系統(tǒng)的通道,實施對發(fā)電全場的監(jiān)控。其具有良好的維護運行效果,較為快速的對應速度,針對監(jiān)控站實施的防護水平適中,DCS 的系統(tǒng)成本造價也相對合理等特點。
2.集中式監(jiān)控技術(shù)應用
集中式監(jiān)控技術(shù)在電氣工程中得到廣泛使用的原因在于該系統(tǒng)具有設(shè)計比較容易、操作比較簡單且日常維護方便都比較容易等特點。在電氣工程中能夠更加容易的滿足工程的需要,不需要投入太多其他設(shè)備,大幅度減少成本支出。集中式就是在一個系統(tǒng)中對全部項目運行進行處理。由于之間的單獨散亂的監(jiān)控需要用到多個處理器,需要的電纜數(shù)量也比較多,這就造成成本投資的增加,加上多種電纜攪合在一起,會造成系統(tǒng)引入安全性和可靠性低現(xiàn)象。同時,電氣工程中的斷路器以及隔離刀閘均在使用硬接線,而這種硬接線由于其質(zhì)地比較硬在連接時其緊密度比較弱,因此,常出現(xiàn)連接點連接失靈的問題,直接影響整個電氣工程的所有設(shè)備在一段時間內(nèi)無法運行,短時間的暫停運行直接造成整體的極大損失。因此,通過選擇集中式監(jiān)控技術(shù),實行統(tǒng)一監(jiān)控,不但使電氣工程處于一種有序運行的模式,還減少工程的投入。
3.現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)應用
現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)是當前電氣工程使用最為廣泛且有效性最高的一項技術(shù)。它的主要工作原理是根據(jù)電氣工程實際的不同間隔采取相對應的措施,其監(jiān)控具有較好的針對性�，F(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)能夠適量的減少隔離設(shè)備以及端子柜等的使用,能夠減少電氣工程的大量設(shè)備成本投入[2]。加上這種技術(shù)擁有遠程監(jiān)控技術(shù)的特點, 所有電氣工程設(shè)備均是采取現(xiàn)場安裝,選擇最直接最省電纜的方式,并且是以通訊方式來連接監(jiān)控設(shè)備完成全部監(jiān)控過程,這種模式能夠大量節(jié)約成本資金,增加電氣工程的效益。同時,由于設(shè)備之間主要是通過通訊網(wǎng)絡(luò)信號設(shè)備相互連接,其獨立性和靈活性相對比較強,一個設(shè)備出現(xiàn)故障不會波及全部設(shè)備,提整個電氣工程的安全性和可靠性。
三、電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用
1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化
電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)是目前發(fā)展最快的技術(shù)之一,其功能的強大性能夠確保電力系統(tǒng)在運行過程中的準確性、可靠性和經(jīng)濟性。電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能是調(diào)度自動化的基礎(chǔ),此外,電力系統(tǒng)的市場運營和決策也是不可忽略的環(huán)節(jié)。
2、變電站自動化
變電站自動化技術(shù)是采用現(xiàn)代通信技術(shù)、先進的計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及信息處理技術(shù),實現(xiàn)對變電站的二次設(shè)備的重新組合和優(yōu)化設(shè)計,對變電站全部設(shè)備的運行都能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務(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)。這種綜合性的自動化監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高變電站運行的穩(wěn)定性,降低運行維護的成本,實現(xiàn)輸電過程的高質(zhì)量,保證經(jīng)濟效益。
3、配電網(wǎng)自動化技術(shù)
長期以來,配電網(wǎng)只能夠采取手工操作的控制方法,隨著技術(shù)的進步,逐漸能夠運用獨立的孤島自動化技術(shù),但是對電能的分配方面還是存在不足之處,因此,配電網(wǎng)自動化技術(shù)對于電能的分配和監(jiān)控十分重要。配電網(wǎng)自動化主要包括饋線自動化和自動制圖、設(shè)備管理、信息分析和配電網(wǎng)分析自動化,它依靠大量的智能終端、豐富的后臺軟件和數(shù)據(jù)庫資料支持,通過信息技術(shù)的帶動,實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化,確保了對電能的充分利用。
四、電力系統(tǒng)及其自動化的研究方向
1、電力市場理論與技術(shù)
第一,認真研究有關(guān)電力市場的運營模式,深入探討運營過程中各步驟的具體規(guī)則和流程。第二,提出適合我國現(xiàn)階段狀況,電力市場運營模式的期貨交易、轉(zhuǎn)運服務(wù)等模塊的具體數(shù)學模型和算法。第三,緊緊圍繞我國模擬電力市場運營中亟待解決一些的理論問題。
2、光電式電力互感器
光電互感器根據(jù)高壓側(cè)工作單元是否需要供電,可分為有源型光電互感器和無源型光電互感器兩大類。光電互感器有著傳統(tǒng)電磁式互感器無法比擬的優(yōu)點,是電磁式互感器理想的替代品。雖然,國內(nèi)在光電式電流互感器的研究方面特別是高電壓等級上還面臨一些問題,但是隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入,光電互感器取代傳統(tǒng)互感器將只是一個時間上的問題,必將使電力互感器技術(shù)進入一個嶄新的時代。
3、電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測
對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如汽輪機、發(fā)電機、斷路器、變壓器以及開關(guān)等設(shè)備進行連續(xù)長期的在線監(jiān)測,不僅可以監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài),而且還可以分析各參數(shù)的變化趨勢,判斷是否存在故障的先兆,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。
4、變電站綜合自動化與智能保護
此理論針對電力系統(tǒng)保護的新原理進行了研究,將國內(nèi)外最新的網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、自適應理論、綜合自動控制理論以及微機新技術(shù)等應用于新型的繼電保護裝置中,使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點,從而大大提高了電力系統(tǒng)的安全水平。
5、電力系統(tǒng)分析與控制
對在線測量技術(shù)實施相角測量、研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術(shù)、選擇小電流接地選線方法、探討電力系統(tǒng)振蕩機理及抑制方法、研究發(fā)電機跟蹤同期技術(shù)和調(diào)速控制、電力負荷預測方法、電網(wǎng)調(diào)度自動化仿真、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等。在非線性理論和小波理論在電力系統(tǒng)應用方面,以及在電力市場條件下電力系統(tǒng)分析與控制的新模型、新理論、新算法和新的實現(xiàn)手段進行了研究。
結(jié)語
電力系統(tǒng)是一個較為復雜的系統(tǒng),雖然當前在電力系統(tǒng)中自動化技術(shù)使得電力無論是在控制、操作,還是處理過程中變得較為簡便易行,由于電力系統(tǒng)自身的復雜性,加之我國自動化發(fā)展技術(shù)與國際發(fā)展水平相比還有一段差距,所以,我國電氣自動化技術(shù)的發(fā)展還應不斷汲取他國的先進技術(shù),以促進我國電力系統(tǒng)朝向更為健康的方向發(fā)展。相信隨著科技的日新月異,我們會迎來科技含量更高的電力系統(tǒng)。
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