電力系統(tǒng)及其自動化
電力系統(tǒng)及其自動化【1】
摘 要：伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力行業(yè)取得了長足的進步。
經(jīng)濟建設(shè)和人民生活對電力的需求與日俱增，同時也對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提出了更高的要求。
由于影響電力系統(tǒng)運行的因素非常復雜，涵蓋發(fā)變電、輸配電等多個環(huán)節(jié)，且電力輸送范圍十分廣泛，單純依靠人工監(jiān)測很難實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控。
引入計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動監(jiān)控的重要手段。
通過實施自動監(jiān)控，可以實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時掌控，對實時發(fā)現(xiàn)故障并及時排除，保障整個電網(wǎng)平穩(wěn)安全運行，具有十分積極的意義。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動化;控制
引言
電力系統(tǒng)承擔著為經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提供穩(wěn)定可靠電能的重要職責。
由于電網(wǎng)規(guī)模總量逐漸擴張，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)深邃復雜和電網(wǎng)建設(shè)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越高，嚴重者會直接導致整個電力系統(tǒng)不能正常運行。
以往采用人工方式進行巡查，以保證電網(wǎng)安全。
由于人工巡查受巡查人員個人業(yè)務水平、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(jié)果。
隨著計算機和自動化技術(shù)的高度發(fā)展，建立自動化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實。
通過對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，發(fā)出報警，自動分析原因，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(tǒng)、配電系統(tǒng)及調(diào)度系統(tǒng)的自動化技術(shù)進行簡單介紹，以供大家參考。
1 變電系統(tǒng)自動化
變壓器是變電站的核心組件，在變壓輸電方面發(fā)揮著巨大作用，但隨著用電量的逐步擴大，影響因素逐漸增多，變壓器在運行過程中發(fā)生故障的概率日漸增大。
最常見的故障是過電壓。
它嚴重干擾著電力系統(tǒng)的正常運行，必須采取相應措施加以限制。
通過建立自動監(jiān)測系統(tǒng)對變電站過電壓情況進行實施監(jiān)控，從而采取針對性的措施，是解決變電站過電壓的好辦法。
該系統(tǒng)主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：
1.1 電壓傳感器
它的敏感度直接影響到監(jiān)測系統(tǒng)的測量精確度，是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
在線監(jiān)測系統(tǒng)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、電阻分壓器幾種類型，具有結(jié)構(gòu)簡單，暫態(tài)響應和測量精度好的特點，專門用來獲取電壓信號。
由于運行狀態(tài)下的分壓器長期保持并聯(lián)狀態(tài)，所以電網(wǎng)的等級較高時，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，適用于雷電過電壓的測量。
光纖傳感器分為有源光纖和無源光纖兩種。
有緣光纖需配置高壓分壓器，無源光纖受環(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(jié)采用光纖或同軸電纜為媒質(zhì)進行監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。
同軸電纜造價低廉，安裝簡單，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，但需配備專門的接收機和光發(fā)射，成本較同軸電纜高，而且安裝不便。
1.3 數(shù)據(jù)采集
模擬信號的轉(zhuǎn)換處理在這個環(huán)節(jié)完成。
該環(huán)節(jié)由以下幾個單元組成：一是多路轉(zhuǎn)換單元，主要負責傳感器的選擇或監(jiān)測，一般借助程控模擬開關(guān)完成選通信號;二是預處理單元，主要用來調(diào)整輸入信號，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供必要條件，并提供一定的抗干擾功能;三是數(shù)據(jù)采集單元，采樣保持負責模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)各輸入量的存儲工作，并進行篩選，將數(shù)值未發(fā)生變化的信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC是數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的核心部分，主要指標是轉(zhuǎn)換速度和精確度。
1.4 數(shù)據(jù)處理
它是整個監(jiān)測系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，一般采用兩種方法來完成。
一是在線監(jiān)測，由相關(guān)軟件提供硬件的驅(qū)動，實時完成過電壓的采集監(jiān)測工作;二是離線分析，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)對電壓信號采樣的數(shù)據(jù)分析，從而完成對過電壓的判斷。
2 配網(wǎng)系統(tǒng)自動化
配網(wǎng)系統(tǒng)自動化以計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)在線智能監(jiān)控或離線監(jiān)控，從而達到提高配電效率和供電質(zhì)量的目的。
實施配網(wǎng)系統(tǒng)自動化，能夠有效減少人力消耗，縮短事故持續(xù)時間，為配網(wǎng)管理系統(tǒng)規(guī)劃提供實時信息。
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。
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
(1)配電主站，多位于城市調(diào)度中心，負責與各子站進行通信。
配電網(wǎng)具有系統(tǒng)復雜、內(nèi)部設(shè)備繁多、監(jiān)控對象規(guī)模大，分布廣等特點，如果都連在主站上，系統(tǒng)難以正常運行。
因此設(shè)立子系統(tǒng)，減少主站壓力。
(2)配電子站，多建于變電站內(nèi)，負責和電力終端設(shè)備通信。
(3)配電遠方終端。
該單元主要對配網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)的變壓器、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所以及柱上開關(guān)等進行實時監(jiān)控，識別各種故障并加以控制等，通過這些功能和主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)相互配合，實現(xiàn)整個配網(wǎng)的監(jiān)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(shù)信息反饋給主站，實現(xiàn)主站和終端之間的通訊聯(lián)系。
鑒于系統(tǒng)復雜，工作環(huán)境惡劣，相關(guān)通信設(shè)備數(shù)量多且分布范圍廣等原因，在選擇通信方式時，應對其安全性、實用性、可管理性及成本等多方面進行綜合考慮，并結(jié)合當?shù)貙嶋H，采取最優(yōu)方案，保證配電系統(tǒng)自動化的正常工作。
現(xiàn)階段有三種主要通信方式：(1)光纖，廣泛應用于配電自動化系統(tǒng)，具有性能優(yōu)、成本高的特點;(2)無線通信，在配網(wǎng)信息系統(tǒng)中比較常見，初期投資較少，但后期維護費用較高，目前部分地區(qū)正在研究將其應用到配電自動化中;(3)中壓載波，正處于試驗階段，尚未投入正常使用。
3 調(diào)度系統(tǒng)自動化
倒閘操作和處理配網(wǎng)故障是配網(wǎng)調(diào)度的主要工作。
由于受各種因素影響，調(diào)度系統(tǒng)故障發(fā)生概率較高。
隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，實現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)自動化，保障配電網(wǎng)供電正常的要求日漸突顯，由此導致了遠動技術(shù)的誕生與發(fā)展。
遠動控制系統(tǒng)主要由調(diào)度主站端的計算機系統(tǒng)、執(zhí)行端的自動化系統(tǒng)以及連接兩系統(tǒng)的通信信道系統(tǒng)組成，藉由數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)以及通信傳輸技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和操作。
調(diào)度系統(tǒng)自動化通過對數(shù)據(jù)的自動采集監(jiān)控、自動發(fā)電控制、經(jīng)濟調(diào)度控制和能量管理等手段來實現(xiàn)信息收集、狀態(tài)分析、層次協(xié)調(diào)的目的，進而為調(diào)度人員提供相應的決策參考。
該系統(tǒng)還有專門的抗干擾功能，以滿足調(diào)度系統(tǒng)安全穩(wěn)定的需要。
從電力系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，可以建立一個總的監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)由對以上子系統(tǒng)的控制，來實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的監(jiān)控。
4 結(jié)束語
電力系統(tǒng)的安全正常運行，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟安全和社會穩(wěn)定。
建立健全高效可靠的自動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化，是保障電力安全的必要措施。
隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的進一步發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化必將迎來一輪新的研究熱潮。
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電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)應用【2】
【摘 要】電力系統(tǒng)自動化技術(shù)是一個全新的技術(shù)領(lǐng)域，對傳統(tǒng)技術(shù)進行改造，對現(xiàn)代技術(shù)進行有效利用，有助于電力系統(tǒng)總體技術(shù)的推進。
目前，電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)發(fā)展到了一個高階段，但還是存在一些問題需要提高和完善，尤其是對于用電需求量比較大、環(huán)境條件復雜等地區(qū)。
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(tǒng)自動化能夠得到全面的實現(xiàn)。
本文結(jié)合多年工作實踐，在概述電力系統(tǒng)自動化技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，對電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應用及其發(fā)展前景進行了探討。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);自動化技術(shù);應用
隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)全面開始向自動化方向邁進。
目前，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)主要有光電式電力互感器、電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測、和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備、智能電力一次設(shè)備等。
電力系統(tǒng)及其自動化的應用，提高了電力系統(tǒng)服務的安全性和可靠性，使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行，推動我國的電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)向更高的層次發(fā)展。
1 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的特點
1.1 電網(wǎng)規(guī)模的擴大化
電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了現(xiàn)代供電系統(tǒng)的能力，而且還保證了經(jīng)濟建設(shè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，為社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了重大貢獻，也為其打下了堅實的經(jīng)濟基礎(chǔ)。
電力系統(tǒng)自動化技術(shù)主要構(gòu)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(tǒng)的重要組成成分，其復雜性和綜合性也使得整體系統(tǒng)得到很好的運行。
由于電網(wǎng)規(guī)模的擴大化使得電力系統(tǒng)得到很好的管理，消除了現(xiàn)代化信息和自動化技術(shù)之間的問題。
1.2 遠距離供電
目前，由于電力系統(tǒng)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(qū)，這些地區(qū)都是高山峻嶺，很難進行供電電線的施工，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(shù)量的供電線路，通過柔性供電技術(shù)提高供電電量。
自動化技術(shù)的這一遠距離供電特點解決了很多問題，特別是供電和輸電方面。
不過，帶來的困難也導致了需要不斷地提高自動化技術(shù)。
2 電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的應用
2.1 光電式電力互感器
對于輸電線路來說，光電式電力互感器是必不可少的設(shè)備，它把輸電線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(shù)值，能夠用儀器直接來測量，但光電式電力互感器也有幾個缺點：第一，當電壓等級升高時，設(shè)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(shè)備直接接口。
光電式電力互感器主要有以下幾個技術(shù)難點：第一，材料的穩(wěn)定性不夠好，材料隨溫度系數(shù)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，需要實時轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再通過光纖接口送出，不能通過電纜線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很大的技術(shù)問題。
針對光電式電力互感器的這些缺點和技術(shù)上的難點，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行了改進。
我國的各大院校和科研機構(gòu)也在對光電式電力互感器進行研發(fā)，而且取到了不錯的成果。
2.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測
在電力系統(tǒng)中，一次設(shè)備有汽輪機、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)和斷路器等，實時監(jiān)測重要運行參數(shù)，不僅能對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視，而且能對各種重要參數(shù)的變化情況進行分析，判斷有沒有故障發(fā)生的可能，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，從而有效的控制故障的發(fā)生，延長了設(shè)備保修保養(yǎng)期，提高了設(shè)備的利用率。
目前，我國的電力部門加大了對電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測的資金和人力投入，與各大院校和科研機構(gòu)合作，在對在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和應用上取得了一些進展，由于電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測其專業(yè)性強、技術(shù)難度大的特點，想開發(fā)出在惡劣的氣候條件下仍能正常運轉(zhuǎn)工作的產(chǎn)品還需要時間。
2.3 和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備
電力系統(tǒng)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(shè)備，如繼電保護等裝置、測控設(shè)備的內(nèi)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(zhuǎn)換電路等。
首先是設(shè)計高效、快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議;其次是為了滿足計算數(shù)值的需要，對來自不同互感器的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一抽樣采集。
2.4 智能電力一次設(shè)備
常規(guī)電力一次設(shè)備的安裝地點相隔較遠，需要通過大電流控制電纜與強信號的電力電纜進行連接，而智能電力一次設(shè)備簡述為一次設(shè)備保護功能和自帶測量，就地就能實現(xiàn)常規(guī)二次設(shè)備的全部功能，節(jié)約了大電流控制電纜與強信號的電力電纜，常見的如智能化開關(guān)柜、智能化開關(guān)、智能化箱式變電站等。
3 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)發(fā)展前景以及發(fā)展方向
對DMS系統(tǒng)進行全面的建設(shè)和開發(fā)，是目前我國電力系統(tǒng)自動化的前景以及發(fā)展方向。
通過這一系統(tǒng)的建立，一方面，就整體設(shè)備來說，可以提高整個電力系統(tǒng)的運行水平，滿足市場需要，并保證了電氣設(shè)備的安全性，消除了大面積停電事故，減少了偶爾停電的時間。
另一方面，就全體工作人員以及管理人員來說，企業(yè)可以掌握整個電力系統(tǒng)的運行狀況，掌握電壓、電量以及各種基本數(shù)據(jù)的運行參數(shù)，對監(jiān)控各系統(tǒng)、精確測量、電力平衡等有著重要的作用;就工作模式來說，降低了工作人員的工作強度，真正實現(xiàn)了無人值班的管理模式，避免了意外事故的發(fā)生。
電力系統(tǒng)自動化中有一個主要的特點，即數(shù)據(jù)共享，在同一個裝置中，同時實現(xiàn)監(jiān)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(shù)據(jù)的支持，所以將分布類型的變電站SCADA集成到相關(guān)的微機保護中，實現(xiàn)監(jiān)控和保護一體化，以便完善自動化技術(shù)，同時節(jié)約了經(jīng)濟成本。
4 結(jié)束語
伴隨著電力系統(tǒng)自動化的不斷發(fā)展和進步，自動化以及程序化操作得到了廣泛的應用，同時，建設(shè)了數(shù)字化變電站，有效提高了電力設(shè)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(tǒng)的發(fā)展與進步，為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展做基礎(chǔ)，推動我國電力事業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。
參考文獻
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