電力工程自動化論文
電力工程自動化論文
隨著我國社會經濟的快速發(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行。下文是學習啦小編為大家整理的關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應用
電能作為一種具有易控制、輸送便利、轉換速度快、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點的能源，在上個世紀八十年代成功取代蒸汽動力，成為社會經濟發(fā)展的能源基礎。與此同時，為適應現代化生產的節(jié)奏，具有對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動化管理的電力自動化技術應運而生。電力系統是一個地域分布廣泛、網絡結構復雜的綜合性系統，主要由變電站、發(fā)電廠、輸配電系統網絡以及終端用戶群組成，實行統一調度和運行，電力自動化技術的出現，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應用領域
電力自動化系統應用領域廣泛，從上個世紀五十年代開始發(fā)展到今天，電力自動化系統從開始局限于單項自動裝置，到廣泛采用遠動通信技術裝設模擬式調頻裝置和經濟功率分配裝置，再到后來以計算機為主體的電網實時監(jiān)控系統的出現，電力自動化系統逐步邁入現代化發(fā)展的軌道。電力自動化技術主要包括電網調度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統信息自動傳輸系統、電力系統反事故自動裝置、供電系統自動化、電力工業(yè)管理系統的自動化等方面，以下針對其中主要的幾個方面作簡要的介紹。
1.1 電網調度自動化 現代電網調度是基于計算機為核心的控制系統，實現信息的采集、安全性檢測、屏幕顯示、運行工況計算分析和實時控制的功能。其基本結構按照功能可分為信息采集和命令執(zhí)行子系統、信息收集處理和控制子系統、信息傳輸子系統以及人機聯系子系統。電網調度在電力工程中主要應用在變電站自動化、配電網管理系統以及能量管理系統中。該技術的發(fā)展使得管理人員可以隨時掌握全網的信息，便于對系統進行實時的維護和管理，應對突發(fā)情況采取及時有效的措施，從而保證電網系統穩(wěn)定和安全。
1.2 供電系統自動化 供電系統自動化主要包括地區(qū)調度實時監(jiān)控、變電站自動化和負荷控制三個方面。地區(qū)調度的實時監(jiān)控系統通常由小型計算機組成。變電站自動化主要由計算機和通信技術實現，通過對信息的集中處理和應用，對電力系統進行優(yōu)化組合，從而可以更好的對電力系統進行實時監(jiān)控和維護。負荷控制通常采用工頻或者聲頻控制方式來進行，根據負荷記錄描繪出負荷曲線，以實現對電能使用情況進行控制的目的。
1.3 水、火力發(fā)電廠自動化 水力發(fā)電廠實施自動化的項目主要包括水庫調度、大壩監(jiān)護和電站運行三個方面。通過水庫水文信息的自動監(jiān)控系統，自動采集雨量等水文信息，從而為制訂水庫調度計劃、攔洪和蓄洪的方案制定提供了數據支持。在大壩監(jiān)控方面，通過大壩監(jiān)控系統對相關數據的采集分析，提供相應的預警和維護服務。電站計算機監(jiān)控系統對全站設備運行、發(fā)電機組的安全檢測等進行監(jiān)視和控制，保證電站運行的安全和優(yōu)化。
火力發(fā)電廠實施自動化的項目主要包括廠內機、爐、電運行設備的安全檢測、計算機實時控制、有功負荷的經濟分配和自動增減、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 電力系統信息自動傳輸系統 電力系統信息自動傳輸系統的功能是實現調度中心和發(fā)電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通信等多種形式，遠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的應用
電力自動化技術利用現代化通信技術、網絡技術、電子技術等將電網用戶數據、在線離線數據、電網結構等信息整合，形成一套完整的自動化控制系統，實現在相關設備正常運轉狀態(tài)下的監(jiān)控、維護和管理。
2.1 現場總線技術 現場總線技術是指在電力工程中將自動化裝置和儀表控制設備進行連接，形成多向多站的信息網絡，并且將數字通信、智能控制以及計算機設備等集成一體化的綜合性技術。目前典型的現場總線有CAN、LONWORKS、HART、PROFIBUS等。這種技術通過相關設備和傳感器，將電流、電阻等信息參數傳遞到主機上，工作人員根據數學模型對數據進行分析整理，并最終將指令發(fā)送到控制設備上。近年來通過對35KV級變電站等一系列的自動化改造表明，現場總線技術在節(jié)省硬件數量與投資、安裝、維護等方面表現突出，同時給予用戶高度的系統集成主動權，讓用戶自主選擇設備品牌，市場潛力巨大。
2.2 電力自動化補償技術 傳統的低壓無功補償技術采集單一信號和三相電容器，三相互補。采用這種補償方式對于主要用電為單相負荷的用戶，會出現三相負荷不平衡的情況，導致在一定程度上出現過補或者欠補，而且該補償技術沒有考慮到電壓的平衡關系，且一般不具備配電檢測的功能。
智能無功補償技術通過固定補償與動態(tài)補償相結合、三相共補與分相補償相結合、穩(wěn)態(tài)補償與快速補償相結合的方式，彌補了傳統技術單純固定補償的缺陷，能夠較好的適應負載變化。并且采用先進的投切開關、科學的電壓限制條件等技術模式，實現電容器投切的智能控制，提高補償精度，同時具備缺相保護功能。
2.3 主動對象數據庫技術 主動對象數據庫技術的出現，對軟件工程帶來了巨大的變革，對軟件的開發(fā)、封裝、設計方向等亦產生了深刻的影響。在現代電力工程中，主動對象數據庫技術被廣泛應用于電力系統的自動化監(jiān)控方面，與傳統的技術相比，該技術在對象技術和主動功能的支持方面占據著絕對的優(yōu)勢。由于對象技術和觸發(fā)機制的引入，數據庫自動監(jiān)控得以實現，同時處理后的數據準確率高，利用價值高、能夠為相關的操作提供可靠的數據參考。隨著數據庫技術的發(fā)展，以及對監(jiān)控系統中觸發(fā)子和對象的函數功能的進一步研究，有望實現電力系統自動監(jiān)視與控制的更加復雜的功能。通過在國際上借鑒先進技術和國內專家研發(fā)完善，主動對象數據庫技術得以不斷發(fā)展和提高，極大地滿足了工業(yè)生產和生活的需要。
3 電力自動化技術的發(fā)展趨勢
隨著人們生活水平的提高，用戶對供電系統的可靠性和穩(wěn)定性要求越來越高，由于電力企業(yè)的各部門職能不統一，各系統之間沒有實現信息共享，導致在供電過程中不可避免的出現紕漏。因此，在今后電力自動化的發(fā)展中，必須整合電力系統各部門的資源，逐漸改善這一現狀。將原本分散、具有單一功能的電力自動化系統轉化為信息共享的系統，將數據采集與配電系統、監(jiān)控系統、管理系統、地理系統、高級應用軟件包、通信系統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。
近年來，在社會發(fā)展和現代科學技術的推動下，電力自動化技術得到突飛猛進的發(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，即智能電力自動化技術應運而生。它在第二階段的配電自動化系統的基礎上增加了智能配電功能，更科學地管理復雜的電路網絡。智能配電系統不僅能夠在故障時發(fā)揮作用，而且在配電網正常運行時，也能為供電企業(yè)提高經濟效益和社會效益。
4 結語
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)生產和生活廣泛對電力自動化技術的應用，未來的電力自動化技術將朝著提高供電設備的利用率、提高供電穩(wěn)定性和安全性、降低運營成本、改善供電質量的方向不斷努力推進，這一技術對推動電力事業(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
一、電力系統自動化技術
(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，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設備;二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監(jiān)視實現計算機屏幕化;運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環(huán)節(jié)。
(二)電網調度自動化 。電網調度自動化主要組成部分，由電網調度控制中心的計算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等，其主要是通過電力系統專用廣域網連結的，下級電網調度控制中心、調度范圍內的發(fā)電廠、變電站終端設備(如測量控制等裝置)等構成。電網調度自動化的主要功能是：電力生產過程實時數據采集與監(jiān)控電網運行安全分析、電力系統狀態(tài)估計、電力負荷預測、自動發(fā)電控制(省級電網以上)、自動經濟調度(省級電網以上)并適應電力市場運營的需求等。
(三)發(fā)電廠分散測控系統(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直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數、設備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執(zhí)行機構，完成生產過程的監(jiān)測、控制和聯鎖保護等功能。
運行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機接口。 運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運，行操作人員提供監(jiān)視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統組態(tài)設置和修改、系統診斷和維護等手段。
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。當電力電子器件進入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數，減少 了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉矩脈動問題。
但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發(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通或關斷，開關損耗很大。開關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 Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進行轉換的‘硬開關’，其開關損耗較大，限制了開關在頻率上的提高。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換，即工作在所謂的‘軟開關’狀態(tài)下，從而使開關損耗降低到零。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、當前電力系統自動化依賴IT技術向前發(fā)展的重要熱點技術
(一)電力一次設備智能化 。常規(guī)電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規(guī)二次設備的部分或全部功能就地實現，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。
電力一次設備智能化主要問題是電子部件經常受到現場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協議標準等技術問題。
(二)電力一次設備在線狀態(tài)檢測 。對電力系統一次設備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養(yǎng)周期，提高設備的利用率，為電力設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、科研單位合作或引進技術，開展在線狀態(tài)檢測技術研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術難度大，專業(yè)性強， 檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產品還需一定時日。
(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備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大;信號動態(tài)范圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發(fā)生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發(fā)達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標準。國內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的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關鍵技術是，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裝置，需要在就地轉換為數字信號后通過光纖接口送出，模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。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難點之一。
四、結語
眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經濟各個部門，隨著我國科技技術的發(fā)展，電氣自動化技術也隨之提高。
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