試論電力系統中電氣自動化技術
隨著我國各項事業的快速發展,電氣自動化領域也在根據國家發展的需求不斷更新自身發展的目標,以適應市場發展需求,提高自身發展的技術含量。電力系統的電氣自動化的發展也走入了一個新的歷史階段,在不斷的創新和完善的過程中,其因適用性更廣、專業面更寬等特點而逐漸的顯現出更大的應用優勢。
一、 電氣自動化系統的現狀與發展
我國從20世紀90年代以后,利用電氣監控納入分散控制系統實現熱工控制協調,標志著電氣系統開始進入DCS時代。DAS是早期進入DCS的數據采集系統,主要是在DCS中實現對重要電氣開關量和模擬量以及電度脈沖量的狀態監視、 越限報警和事故順序記錄、打印報表等工作。計算機監控系統也廣泛的應用于網絡控制室中。然而現階段的電氣控制系統中,電氣控制系統還沒能取消常規的手動控制方式,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的投資,并沒有實現真正意義上的計算機控制。
網絡技術和網絡可靠性的不斷提高,電氣控制和電氣保護設備也在不斷的發展,這些都為電氣網絡化的實現提供了優越的外部條件。電力系統電氣部分的綜合化,必將隨著自動化網絡的不斷擴大而實現,并最終歸入DCS系統中,從而實現信息資源在全廠范圍內的共享,整個電力系統的自動化水平也必然會達到一個新的高度。
二、自動化技術系統的配置應用
1.遠程監控技術
智能化遠程控制、集中控制以及現場總線系統控制方式是電氣自動化系統配置的應用主體。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省了,簡化了安裝環節,降低了操作成本,有效降低了控制面積,將整體系統的可靠性和智能型提升了一個較高的層次,實現了自檢、數據處理及自校正等功能。集中控制主要是通過利用現場的電氣饋線設置設備的接口,然后采用硬接線電纜合理連接集散控制系統的通道,實施對發電全場的監控。其具有良好的維護運行效果,較為快速的對應速度,針對監控站實施的防護水平適中,DCS 的系統成本造價也相對合理等特點。
2.集中式監控技術應用
集中式監控技術在電氣工程中得到廣泛使用的原因在于該系統具有設計比較容易、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備,大幅度減少成本支出。集中式就是在一個系統中對全部項目運行進行處理。由于之間的單獨散亂的監控需要用到多個處理器,需要的電纜數量也比較多,這就造成成本投資的增加,加上多種電纜攪合在一起,會造成系統引入安全性和可靠性低現象。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地比較硬在連接時其緊密度比較弱,因此,常出現連接點連接失靈的問題,直接影響整個電氣工程的所有設備在一段時間內無法運行,短時間的暫停運行直接造成整體的極大損失。因此,通過選擇集中式監控技術,實行統一監控,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.現場總線監控技術應用
現場總線監控技術是當前電氣工程使用最為廣泛且有效性最高的一項技術。它的主要工作原理是根據電氣工程實際的不同間隔采取相對應的措施,其監控具有較好的針對性。現場總線監控技術能夠適量的減少隔離設備以及端子柜等的使用,能夠減少電氣工程的大量設備成本投入[2]。加上這種技術擁有遠程監控技術的特點, 所有電氣工程設備均是采取現場安裝,選擇最直接最省電纜的方式,并且是以通訊方式來連接監控設備完成全部監控過程,這種模式能夠大量節約成本資金,增加電氣工程的效益。同時,由于設備之間主要是通過通訊網絡信號設備相互連接,其獨立性和靈活性相對比較強,一個設備出現故障不會波及全部設備,提整個電氣工程的安全性和可靠性。
三、電氣自動化技術在電力系統中的應用
1、電力系統調度自動化
電力系統調度自動化技術是目前發展最快的技術之一,其功能的強大性能夠確保電力系統在運行過程中的準確性、可靠性和經濟性。電力系統的數據采集和監控功能是調度自動化的基礎,此外,電力系統的市場運營和決策也是不可忽略的環節。
2、變電站自動化
變電站自動化技術是采用現代通信技術、先進的計算機技術、電子技術以及信息處理技術,實現對變電站的二次設備的重新組合和優化設計,對變電站全部設備的運行都能夠實現實時監控。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節。這種綜合性的自動化監測系統能夠提高變電站運行的穩定性,降低運行維護的成本,實現輸電過程的高質量,保證經濟效益。
3、配電網自動化技術
長期以來,配電網只能夠采取手工操作的控制方法,隨著技術的進步,逐漸能夠運用獨立的孤島自動化技術,但是對電能的分配方面還是存在不足之處,因此,配電網自動化技術對于電能的分配和監控十分重要。配電網自動化主要包括饋線自動化和自動制圖、設備管理、信息分析和配電網分析自動化,它依靠大量的智能終端、豐富的后臺軟件和數據庫資料支持,通過信息技術的帶動,實現配電網自動化,確保了對電能的充分利用。
四、電力系統及其自動化的研究方向
1、電力市場理論與技術
第一,認真研究有關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則和流程。第二,提出適合我國現階段狀況,電力市場運營模式的期貨交易、轉運服務等模塊的具體數學模型和算法。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
光電互感器根據高壓側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電磁式互感器無法比擬的優點,是電磁式互感器理想的替代品。雖然,國內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,但是隨著技術的發展和研究的深入,光電互感器取代傳統互感器將只是一個時間上的問題,必將使電力互感器技術進入一個嶄新的時代。
3、電力一次設備在線狀態檢測
對電力系統一次設備如汽輪機、發電機、斷路器、變壓器以及開關等設備進行連續長期的在線監測,不僅可以監視設備的運行狀態,而且還可以分析各參數的變化趨勢,判斷是否存在故障的先兆,從而延長設備的維修保養周期,提高設備的利用率,為電力設備由定期檢修向狀態檢修過度提供保障。
4、變電站綜合自動化與智能保護
此理論針對電力系統保護的新原理進行了研究,將國內外最新的網絡通信、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的安全水平。
5、電力系統分析與控制
對在線測量技術實施相角測量、研究電力系統穩定控制理論與技術、選擇小電流接地選線方法、探討電力系統振蕩機理及抑制方法、研究發電機跟蹤同期技術和調速控制、電力負荷預測方法、電網調度自動化仿真、電網故障診斷理論與技術等。在非線性理論和小波理論在電力系統應用方面,以及在電力市場條件下電力系統分析與控制的新模型、新理論、新算法和新的實現手段進行了研究。
結語
電力系統是一個較為復雜的系統,雖然當前在電力系統中自動化技術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,由于電力系統自身的復雜性,加之我國自動化發展技術與國際發展水平相比還有一段差距,所以,我國電氣自動化技術的發展還應不斷汲取他國的先進技術,以促進我國電力系統朝向更為健康的方向發展。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。
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