自動化學術論文(2)
自動化學術論文篇二
淺析電力自動化
【摘 要】隨著我國電力事業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術水準已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。電力系統(tǒng)的自動化技術的應用不但保證了供電的電能質(zhì)量還保證了系統(tǒng)運行的安全可靠，提高了經(jīng)濟效益。本文分析了電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢，產(chǎn)生，對電力系統(tǒng)的智能化技術進行了探究。
【關鍵詞】電力系統(tǒng)自動化智能化
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
電力系統(tǒng)自動化是對電能生產(chǎn)、傳輸和管理實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)度和自動化管理。電力系統(tǒng)是一個地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運行的復雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化的領域包括生產(chǎn)過程的自動檢測、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動安全保護，網(wǎng)絡信息的自動傳輸，系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調(diào)度，以及企業(yè)的自動化經(jīng)濟管理等。電力系統(tǒng)自動化的主要目標是保證供電的電能質(zhì)量(頻率和電壓)，保證系統(tǒng)運行的安全可靠，提高經(jīng)濟效益和管理效能。
一、電力系統(tǒng)自動化總的發(fā)展趨勢
(一)當今電力系統(tǒng)自動控制技術的發(fā)展趨勢
電力系統(tǒng)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展;在設計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題;在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論;在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用;在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
(二)整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢
由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動發(fā)電控制);由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS(能量管理系統(tǒng))到DMS(配電管理系統(tǒng));由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如SCADA(監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集)的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展;由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動化的發(fā)展;裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護技術的演變;追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制;由以提高運行的安全、經(jīng)濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。
二、電力系統(tǒng)的智能化技術
(一)變電站自動化
是在微機技術和網(wǎng)絡通訊技術的基礎上發(fā)展起來的。變電站自動化系統(tǒng)集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，采用微機化產(chǎn)品，并充分利用微機的數(shù)字通信的優(yōu)勢來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的一套電力系統(tǒng)二次設備的自動化裝置。它取代了常規(guī)的儀表盤、柜，以及一些中央信號裝置，節(jié)省了變電站的占地面積，節(jié)省了電纜的投資。整個變電站要實現(xiàn)自動控制，一套優(yōu)秀的監(jiān)控軟件是必須的。當操作人員進入變電站時，可以從自動化系統(tǒng)的當?shù)乇O(jiān)控軟件上了解變電站當前的運行情況和歷史記錄。當?shù)乇O(jiān)控軟件通過密碼實現(xiàn)多權限多級管理，一般操作人員可以看主接線圖、遙信遙控遙測表、特殊功能顯示圖、SOE等圖表，系統(tǒng)管理員可以修改軟件配置、各級權限范圍、各種圖表，操作員和監(jiān)督員同時認可才能進行遙控操作。登入登出過程、執(zhí)行操作后軟件都會詳細記錄操作人姓名、密碼、操作等信息。軟件根據(jù)設定自動記錄所需的四遙量并進行統(tǒng)計，形成曲線、棒圖等。
(二)建立堅強、靈活的網(wǎng)絡拓撲
堅強、靈活的電網(wǎng)結構是未來智能電網(wǎng)的基礎。我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡，為了緩解此現(xiàn)狀所帶來的不利影響，我國開展了特高壓聯(lián)網(wǎng)工程、直流聯(lián)網(wǎng)工程、點對點或點對網(wǎng)送電等工程的實施建設。如何進一步、優(yōu)化特高壓和各級電網(wǎng)規(guī)劃成為需要解決的關鍵問題。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大、互聯(lián)電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題越來越嚴重，對主網(wǎng)架結構的規(guī)劃設計要求也相應地提高了。只有靈活的電網(wǎng)結構才能應對自然災害和社會災害等突發(fā)災害性事件對電網(wǎng)安全的影響。
(三)實現(xiàn)開放、標準、集成的通信系統(tǒng)
智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡安全提出了更高的要求，智能電網(wǎng)需要具有實時監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力：既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對已經(jīng)發(fā)生的擾動做出響應的能力，其監(jiān)測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋，為電網(wǎng)運行、綜合管理等提供外延的應用支撐，而不僅局限于對電網(wǎng)裝備的監(jiān)測。
(四)CAN總線技術在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的應用
CAN總線在電力調(diào)度的大系統(tǒng)中作為站點內(nèi)部智能數(shù)據(jù)模塊與計算機之間的通信網(wǎng)絡，在通信速度、通信距離、抗干擾等方面完全能滿足控制系統(tǒng)的要求。隨著計算機科學的發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交換的實時性、準確性、快速性方面的突破性進展，為電力網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟、合理的調(diào)度運行提供了技術保證和技術支持。CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡。
在該電力調(diào)度系統(tǒng)，每個分站點均由工控機和若干測控接點組成。所有測控點都以“平等主體”掛接在總線上，每一點對應35kV回路或6kV回路的測控。測控點能夠采集對應回路的遙信量及遙測量，能根據(jù)接收到的命令主動將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，通過預先設定的驗收碼和驗收屏蔽碼可以控制該測控點從總線上接收哪些數(shù)據(jù)或命令。站點工控機通過CAN卡從CAN總線上接收各節(jié)點數(shù)據(jù)進行處理，再通過網(wǎng)卡到集團千兆網(wǎng)，轉發(fā)到總調(diào)度中心。該智能測控節(jié)點的軟件由兩部分組成：一部分為初始化程序，包括對單片機本身的中斷、定時器串行口等的初始化和CAN控制器的初始化;另一部分為測控供電回路電量參數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理。CAN總線比其它形式總線在速度、抗干擾能力及高性能上有著巨大的區(qū)別，CAN總線設計靈活、可靠性高、布線方便，更加適合于工業(yè)領域到各種集散控制系統(tǒng)
(五)電力載波技術在自動抄表中的應用
目前在電能表遠程抄收中，最適宜采用的方式為低壓電力線載波與10kV電力線載波所組合而成的系統(tǒng)。其技術構成如下：
1.在硬件方面，為了減少各個電路部分相互之間的串擾，要合理劃分弱信號電路，強信號電路;合理劃分數(shù)字電路部分和模擬電路部分;對于模擬信號輸出和輸入口均采用磁路耦合方式進行隔離，同時對于輸入信號使用具有高的帶外衰減系數(shù)的無源帶通濾波器;對于外部數(shù)字信號接口電路部分使用具有良好電磁兼容性能的集成電路;在各輸入和輸出端口添加相應的保護器件;另外，還要使用具有高穩(wěn)定性、高抗干擾性的電源，進一步提高整體的抗干擾能力。
2.在軟件方面，使用內(nèi)置式看門狗，使之能夠有效地監(jiān)測軟件運行故障，在合理的較短時間內(nèi)從故障中恢復;在MCU軟件設計中使用分布式軟件陷阱，以監(jiān)測軟件的運行并從故障中恢復;對端口采樣時，使用重復采樣判別技術，防止慢上升速率信號中疊加的噪聲對采樣精度的影響。
3.在數(shù)據(jù)傳輸方面，為了提高傳輸?shù)目煽啃?，克服信道中噪聲對判決錯誤的影響，除了合理選擇調(diào)制與解調(diào)方法外，還要采用差錯控制編碼技術(也稱糾錯編碼)，最大限度地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊?/p>
(六)配電網(wǎng)自動化
配電網(wǎng)長期以來只能采用手工操作進行控制，自90年代開始逐步發(fā)展實現(xiàn)了一批功能獨立的孤島自動化，今后的發(fā)展趨勢必然走向基于先進通信技術的網(wǎng)絡自動化。配電網(wǎng)自動化主要包括饋線自動化、自動制圖、設備管理、地理信息系統(tǒng)及配電網(wǎng)分析軟件，它是配電自動化的基礎部分。與傳統(tǒng)的孤島自動化相比，基于信息技術的配電網(wǎng)自動化的關鍵在于以下三點：大量的智能終端、通信技術和豐富的后臺軟件。針對我國配電網(wǎng)的具體情況，配電網(wǎng)自動化應當分期分批逐步發(fā)展完善，最終實現(xiàn)對配電系統(tǒng)資源的綜合利用。
三、結語
隨著計算機技術，控制技術及信息技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化面臨著空前的變革。多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統(tǒng)自動化領域，而信息技術的發(fā)展，不僅會推動電力系統(tǒng)監(jiān)測的發(fā)展，也會推動電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。
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