電力系統及其自動(dòng)化
電力系統及其自動(dòng)化【1】
摘 要：伴隨著(zhù)經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力行業(yè)取得了長(cháng)足的進(jìn)步。
經(jīng)濟建設和人民生活對電力的需求與日俱增，同時(shí)也對電網(wǎng)的安全穩定運行提出了更高的要求。
由于影響電力系統運行的因素非常復雜，涵蓋發(fā)變電、輸配電等多個(gè)環(huán)節，且電力輸送范圍十分廣泛，單純依靠人工監測很難實(shí)現各個(gè)環(huán)節的實(shí)時(shí)監控。
引入計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，是實(shí)現電力系統自動(dòng)監控的重要手段。
通過(guò)實(shí)施自動(dòng)監控，可以實(shí)現對整個(gè)電力系統運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，對實(shí)時(shí)發(fā)現故障并及時(shí)排除，保障整個(gè)電網(wǎng)平穩安全運行，具有十分積極的意義。
關(guān)鍵詞：電力系統;自動(dòng)化;控制
引言
電力系統承擔著(zhù)為經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提供穩定可靠電能的重要職責。
由于電網(wǎng)規�？偭恐饾u擴張，電網(wǎng)結構深邃復雜和電網(wǎng)建設運行環(huán)境嚴苛多變，電網(wǎng)故障發(fā)生的頻率和嚴重程度也越來(lái)越高，嚴重者會(huì )直接導致整個(gè)電力系統不能正常運行。
以往采用人工方式進(jìn)行巡查，以保證電網(wǎng)安全。
由于人工巡查受巡查人員個(gè)人業(yè)務(wù)水平、工作素質(zhì)、精神狀態(tài)、行為習慣等因素的影響，往往不能取得理想的結果。
隨著(zhù)計算機和自動(dòng)化技術(shù)的高度發(fā)展，建立自動(dòng)化監控系統已經(jīng)逐步成為現實(shí)。
通過(guò)對系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，能夠及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，發(fā)出報警，自動(dòng)分析原因，并采取應急措施，從而將損失降到最低。
下面分別對變電系統、配電系統及調度系統的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，以供大家參考。
1 變電系統自動(dòng)化
變壓器是變電站的核心組件，在變壓輸電方面發(fā)揮著(zhù)巨大作用，但隨著(zhù)用電量的逐步擴大，影響因素逐漸增多，變壓器在運行過(guò)程中發(fā)生故障的概率日漸增大。
最常見(jiàn)的故障是過(guò)電壓。
它嚴重干擾著(zhù)電力系統的正常運行，必須采取相應措施加以限制。
通過(guò)建立自動(dòng)監測系統對變電站過(guò)電壓情況進(jìn)行實(shí)施監控，從而采取針對性的措施，是解決變電站過(guò)電壓的好辦法。
該系統主要包括以下幾個(gè)環(huán)節：
1.1 電壓傳感器
它的敏感度直接影響到監測系統的測量精確度，是整個(gè)系統的關(guān)鍵環(huán)節。
在線(xiàn)監測系統中的電壓傳感器由高壓分壓器和光纖傳感器組成。
前者分為電容分壓器、電阻分壓器幾種類(lèi)型，具有結構簡(jiǎn)單，暫態(tài)響應和測量精度好的特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)用來(lái)獲取電壓信號。
由于運行狀態(tài)下的分壓器長(cháng)期保持并聯(lián)狀態(tài)，所以電網(wǎng)的等級較高時(shí)，要做好相關(guān)人員安全防護工作;后者具有頻帶寬，絕緣性和抗干擾能力強的特點(diǎn)，適用于雷電過(guò)電壓的測量。
光纖傳感器分為有源光纖和無(wú)源光纖兩種。
有緣光纖需配置高壓分壓器，無(wú)源光纖受環(huán)境溫度影響大，都具有很大的使用局限性。
1.2 信號傳輸
該環(huán)節采用光纖或同軸電纜為媒質(zhì)進(jìn)行監測系統的數據傳輸。
同軸電纜造價(jià)低廉，安裝簡(jiǎn)單，信號保真度高，但對安全防護有要求。
光纖絕緣性好，安全可靠，傳輸速率快，抗電磁干擾能力強，但需配備專(zhuān)門(mén)的接收機和光發(fā)射，成本較同軸電纜高，而且安裝不便。
1.3 數據采集
模擬信號的轉換處理在這個(gè)環(huán)節完成。
該環(huán)節由以下幾個(gè)單元組成：一是多路轉換單元，主要負責傳感器的選擇或監測，一般借助程控模擬開(kāi)關(guān)完成選通信號;二是預處理單元，主要用來(lái)調整輸入信號，為模數轉換器提供必要條件，并提供一定的抗干擾功能;三是數據采集單元，采樣保持負責模數轉換周期內各輸入量的存儲工作，并進(jìn)行篩選，將數值未發(fā)生變化的信號送入模數轉換器。
模數轉換器ADC是數據采集環(huán)節的核心部分，主要指標是轉換速度和精確度。
1.4 數據處理
它是整個(gè)監測系統的核心環(huán)節，一般采用兩種方法來(lái)完成。
一是在線(xiàn)監測，由相關(guān)軟件提供硬件的驅動(dòng)，實(shí)時(shí)完成過(guò)電壓的采集監測工作;二是離線(xiàn)分析，通過(guò)計算機技術(shù)實(shí)現對電壓信號采樣的數據分析，從而完成對過(guò)電壓的判斷。
2 配網(wǎng)系統自動(dòng)化
配網(wǎng)系統自動(dòng)化以計算機技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為基礎，實(shí)現在線(xiàn)智能監控或離線(xiàn)監控，從而達到提高配電效率和供電質(zhì)量的目的。
實(shí)施配網(wǎng)系統自動(dòng)化，能夠有效減少人力消耗，縮短事故持續時(shí)間，為配網(wǎng)管理系統規劃提供實(shí)時(shí)信息。
該項技術(shù)具有工作效率高，維護成本低，經(jīng)濟效益高等特點(diǎn)。
配網(wǎng)自動(dòng)化系統主要由以下幾部分組成：
(1)配電主站，多位于城市調度中心，負責與各子站進(jìn)行通信。
配電網(wǎng)具有系統復雜、內部設備繁多、監控對象規模大，分布廣等特點(diǎn)，如果都連在主站上，系統難以正常運行。
因此設立子系統，減少主站壓力。
(2)配電子站，多建于變電站內，負責和電力終端設備通信。
(3)配電遠方終端。
該單元主要對配網(wǎng)轄區內的變壓器、環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所以及柱上開(kāi)關(guān)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，識別各種故障并加以控制等，通過(guò)這些功能和主站系統、子站系統相互配合，實(shí)現整個(gè)配網(wǎng)的監控和優(yōu)化。
(4)通信網(wǎng)絡(luò )。
負責將主站的控制命令發(fā)送給終端，并將終端的各項參數信息反饋給主站，實(shí)現主站和終端之間的通訊聯(lián)系。
鑒于系統復雜，工作環(huán)境惡劣，相關(guān)通信設備數量多且分布范圍廣等原因，在選擇通信方式時(shí)，應對其安全性、實(shí)用性、可管理性及成本等多方面進(jìn)行綜合考慮，并結合當地實(shí)際，采取最優(yōu)方案，保證配電系統自動(dòng)化的正常工作。
現階段有三種主要通信方式：(1)光纖，廣泛應用于配電自動(dòng)化系統，具有性能優(yōu)、成本高的特點(diǎn);(2)無(wú)線(xiàn)通信，在配網(wǎng)信息系統中比較常見(jiàn)，初期投資較少，但后期維護費用較高，目前部分地區正在研究將其應用到配電自動(dòng)化中;(3)中壓載波，正處于試驗階段，尚未投入正常使用。
3 調度系統自動(dòng)化
倒閘操作和處理配網(wǎng)故障是配網(wǎng)調度的主要工作。
由于受各種因素影響，調度系統故障發(fā)生概率較高。
隨著(zhù)經(jīng)濟高速發(fā)展，實(shí)現調度系統自動(dòng)化，保障配電網(wǎng)供電正常的要求日漸突顯，由此導致了遠動(dòng)技術(shù)的誕生與發(fā)展。
遠動(dòng)控制系統主要由調度主站端的計算機系統、執行端的自動(dòng)化系統以及連接兩系統的通信信道系統組成，藉由數據采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)以及通信傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現電力系統的遠程監控和操作。
調度系統自動(dòng)化通過(guò)對數據的自動(dòng)采集監控、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟調度控制和能量管理等手段來(lái)實(shí)現信息收集、狀態(tài)分析、層次協(xié)調的目的，進(jìn)而為調度人員提供相應的決策參考。
該系統還有專(zhuān)門(mén)的抗干擾功能，以滿(mǎn)足調度系統安全穩定的需要。
從電力系統整體的角度出發(fā)，可以建立一個(gè)總的監控系統，經(jīng)由對以上子系統的控制，來(lái)實(shí)現對整個(gè)電力系統的監控。
4 結束語(yǔ)
電力系統的安全正常運行，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟安全和社會(huì )穩定。
建立健全高效可靠的自動(dòng)監控系統，實(shí)現電力系統的自動(dòng)化，是保障電力安全的必要措施。
隨著(zhù)計算機技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電力系統自動(dòng)化必將迎來(lái)一輪新的研究熱潮。
參考文獻
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電力系統及其自動(dòng)化技術(shù)應用【2】
【摘 要】電力系統自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，對傳統技術(shù)進(jìn)行改造，對現代技術(shù)進(jìn)行有效利用，有助于電力系統總體技術(shù)的推進(jìn)。
目前，電力系統的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)高階段，但還是存在一些問(wèn)題需要提高和完善，尤其是對于用電需求量比較大、環(huán)境條件復雜等地區。
因此，必須從技術(shù)和人力方面不斷發(fā)展和提高，保證電力系統自動(dòng)化能夠得到全面的實(shí)現。
本文結合多年工作實(shí)踐，在概述電力系統自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)的基礎上，對電力系統自動(dòng)化技術(shù)的應用及其發(fā)展前景進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】電力系統;自動(dòng)化技術(shù);應用
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力系統已經(jīng)全面開(kāi)始向自動(dòng)化方向邁進(jìn)。
目前，電力系統自動(dòng)化技術(shù)主要有光電式電力互感器、電力一次設備在線(xiàn)狀態(tài)檢測、和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設備、智能電力一次設備等。
電力系統及其自動(dòng)化的應用，提高了電力系統服務(wù)的安全性和可靠性，使電力系統能夠安全穩定的運行，推動(dòng)我國的電力系統及其自動(dòng)化技術(shù)向更高的層次發(fā)展。
1 電力系統自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)
1.1 電網(wǎng)規模的擴大化
電力系統自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了現代供電系統的能力，而且還保證了經(jīng)濟建設的健康、可持續發(fā)展，為社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展做出了重大貢獻，也為其打下了堅實(shí)的經(jīng)濟基礎。
電力系統自動(dòng)化技術(shù)主要構成有信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、電子技術(shù)以及控制技術(shù)等，這也是電力系統的重要組成成分，其復雜性和綜合性也使得整體系統得到很好的運行。
由于電網(wǎng)規模的擴大化使得電力系統得到很好的管理，消除了現代化信息和自動(dòng)化技術(shù)之間的問(wèn)題。
1.2 遠距離供電
目前，由于電力系統的不斷發(fā)展，其分布領(lǐng)域不斷擴大，包括一些環(huán)境比較差的地區，這些地區都是高山峻嶺，很難進(jìn)行供電電線(xiàn)的施工，因為不僅成本高，還受到環(huán)境條件的限制。
合理的解決措施是建立合理數量的供電線(xiàn)路，通過(guò)柔性供電技術(shù)提高供電電量。
自動(dòng)化技術(shù)的這一遠距離供電特點(diǎn)解決了很多問(wèn)題，特別是供電和輸電方面。
不過(guò)，帶來(lái)的困難也導致了需要不斷地提高自動(dòng)化技術(shù)。
2 電力系統及其自動(dòng)化技術(shù)的應用
2.1 光電式電力互感器
對于輸電線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，光電式電力互感器是必不可少的設備，它把輸電線(xiàn)路中的大電流和高電壓按一定比例降為可測量的電流和電壓數值，能夠用儀器直接來(lái)測量，但光電式電力互感器也有幾個(gè)缺點(diǎn)：第一，當電壓等級升高時(shí)，設備的質(zhì)量與體積隨之增加，絕緣的難度也將隨之增大;第二，對電流互感器而言，但它的信號范圍并不大，使得它很快飽或發(fā)生信號變形;第三，光電式電力互感器的輸出信號不能和微機計量設備直接接口。
光電式電力互感器主要有以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：第一，材料的穩定性不夠好，材料隨溫度系數的升高而升高;第二，與電磁式互感器輸出信號相比，光電式電力互感器的輸出信號要小的多，需要實(shí)時(shí)轉換為數字信號后再通過(guò)光纖接口送出，不能通過(guò)電纜線(xiàn)直接送到保護和測控裝置處;第三，在絕緣、電磁兼容和耐環(huán)境的情況下，電子電路的供電電源也存在著(zhù)很大的技術(shù)問(wèn)題。
針對光電式電力互感器的這些缺點(diǎn)和技術(shù)上的難點(diǎn)，不少發(fā)達國家已經(jīng)研制出新型光電式電力互感器，對舊的光電式電力互感器進(jìn)行了改進(jìn)。
我國的各大院校和科研機構也在對光電式電力互感器進(jìn)行研發(fā)，而且取到了不錯的成果。
2.2 電力一次設備在線(xiàn)狀態(tài)檢測
在電力系統中，一次設備有汽輪機、發(fā)電機、變壓器、開(kāi)關(guān)和斷路器等，實(shí)時(shí)監測重要運行參數，不僅能對設備運行狀態(tài)進(jìn)行監視，而且能對各種重要參數的變化情況進(jìn)行分析，判斷有沒(méi)有故障發(fā)生的可能，保障設備的安全穩定運行，從而有效的控制故障的發(fā)生，延長(cháng)了設備保修保養期，提高了設備的利用率。
目前，我國的電力部門(mén)加大了對電力一次設備在線(xiàn)狀態(tài)檢測的資金和人力投入，與各大院校和科研機構合作，在對在線(xiàn)狀態(tài)檢測技術(shù)研究和應用上取得了一些進(jìn)展，由于電力一次設備在線(xiàn)狀態(tài)檢測其專(zhuān)業(yè)性強、技術(shù)難度大的特點(diǎn)，想開(kāi)發(fā)出在惡劣的氣候條件下仍能正常運轉工作的產(chǎn)品還需要時(shí)間。
2.3 和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設備
電力系統在采用光電互感器技術(shù)之后，和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設備，如繼電保護等裝置、測控設備的內部功能都發(fā)生了非常大的變化，裝置的響應性有了提高，省了隔離互感器、A/D轉換電路等。
首先是設計高效、快速的數據交換通信協(xié)議;其次是為了滿(mǎn)足計算數值的需要，對來(lái)自不同互感器的數據進(jìn)行統一抽樣采集。
2.4 智能電力一次設備
常規電力一次設備的安裝地點(diǎn)相隔較遠，需要通過(guò)大電流控制電纜與強信號的電力電纜進(jìn)行連接，而智能電力一次設備簡(jiǎn)述為一次設備保護功能和自帶測量，就地就能實(shí)現常規二次設備的全部功能，節約了大電流控制電纜與強信號的電力電纜，常見(jiàn)的如智能化開(kāi)關(guān)柜、智能化開(kāi)關(guān)、智能化箱式變電站等。
3 電力系統自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展前景以及發(fā)展方向
對DMS系統進(jìn)行全面的建設和開(kāi)發(fā)，是目前我國電力系統自動(dòng)化的前景以及發(fā)展方向。
通過(guò)這一系統的建立，一方面，就整體設備來(lái)說(shuō)，可以提高整個(gè)電力系統的運行水平，滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，并保證了電氣設備的安全性，消除了大面積停電事故，減少了偶爾停電的時(shí)間。
另一方面，就全體工作人員以及管理人員來(lái)說(shuō)，企業(yè)可以掌握整個(gè)電力系統的運行狀況，掌握電壓、電量以及各種基本數據的運行參數，對監控各系統、精確測量、電力平衡等有著(zhù)重要的作用;就工作模式來(lái)說(shuō)，降低了工作人員的工作強度，真正實(shí)現了無(wú)人值班的管理模式，避免了意外事故的發(fā)生。
電力系統自動(dòng)化中有一個(gè)主要的特點(diǎn)，即數據共享，在同一個(gè)裝置中，同時(shí)實(shí)現監控和保護的功能，對于SCADA而言，和繼電保護裝置相同，都是需要多項數據的支持，所以將分布類(lèi)型的變電站SCADA集成到相關(guān)的微機保護中，實(shí)現監控和保護一體化，以便完善自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)節約了經(jīng)濟成本。
4 結束語(yǔ)
伴隨著(zhù)電力系統自動(dòng)化的不斷發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化以及程序化操作得到了廣泛的應用，同時(shí)，建設了數字化變電站，有效提高了電力設備的操作正確性、安全性與可靠性，降低了生產(chǎn)成本，提高了電能質(zhì)量，減少了生產(chǎn)強度，在技術(shù)上支持了電力系統的發(fā)展與進(jìn)步，為未來(lái)電力系統的發(fā)展做基礎，推動(dòng)我國電力事業(yè)穩定、健康發(fā)展。
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