自動(dòng)化學(xué)術(shù)論文(2)
自動(dòng)化學(xué)術(shù)論文篇二
淺析電力自動(dòng)化
【摘 要】隨著我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不但保證了供電的電能質(zhì)量還保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本文分析了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)生，對(duì)電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)進(jìn)行了探究。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能化
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
電力系統(tǒng)自動(dòng)化是對(duì)電能生產(chǎn)、傳輸和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)度和自動(dòng)化管理。電力系統(tǒng)是一個(gè)地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動(dòng)安全保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸，系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)調(diào)度，以及企業(yè)的自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)管理等。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量(頻率和電壓)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。
一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化總的發(fā)展趨勢(shì)
(一)當(dāng)今電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
電力系統(tǒng)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展;在設(shè)計(jì)分析上日益要求面對(duì)多機(jī)系統(tǒng)模型來(lái)處理問(wèn)題;在理論工具上越來(lái)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(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用;在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
(二)整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)
由開(kāi)環(huán)監(jiān)測(cè)向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動(dòng)發(fā)電控制);由高電壓等級(jí)向低電壓擴(kuò)展，例如從EMS(能量管理系統(tǒng))到DMS(配電管理系統(tǒng));由單個(gè)元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如SCADA(監(jiān)測(cè)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(dòng)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(hù)技術(shù)的演變;追求的目標(biāo)向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵(lì)磁控制、潮流控制;由以提高運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、效率為完成向管理、服務(wù)的自動(dòng)化擴(kuò)展，例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。
二、電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)
(一)變電站自動(dòng)化
是在微機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，采用微機(jī)化產(chǎn)品，并充分利用微機(jī)的數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的一套電力系統(tǒng)二次設(shè)備的自動(dòng)化裝置。它取代了常規(guī)的儀表盤(pán)、柜，以及一些中央信號(hào)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(gè)變電站要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一套優(yōu)秀的監(jiān)控軟件是必須的。當(dāng)操作人員進(jìn)入變電站時(shí)，可以從自動(dòng)化系統(tǒng)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控軟件上了解變電站當(dāng)前的運(yùn)行情況和歷史記錄。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控軟件通過(guò)密碼實(shí)現(xiàn)多權(quán)限多級(jí)管理，一般操作人員可以看主接線圖、遙信遙控遙測(cè)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(jí)權(quán)限范圍、各種圖表，操作員和監(jiān)督員同時(shí)認(rèn)可才能進(jìn)行遙控操作。登入登出過(guò)程、執(zhí)行操作后軟件都會(huì)詳細(xì)記錄操作人姓名、密碼、操作等信息。軟件根據(jù)設(shè)定自動(dòng)記錄所需的四遙量并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成曲線、棒圖等。
(二)建立堅(jiān)強(qiáng)、靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
堅(jiān)強(qiáng)、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來(lái)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國(guó)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(lái)的不利影響，我國(guó)開(kāi)展了特高壓聯(lián)網(wǎng)工程、直流聯(lián)網(wǎng)工程、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)網(wǎng)送電等工程的實(shí)施建設(shè)。如何進(jìn)一步、優(yōu)化特高壓和各級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃成為需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)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(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求也相應(yīng)地提高了。只有靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和社會(huì)災(zāi)害等突發(fā)災(zāi)害性事件對(duì)電網(wǎng)安全的影響。
(三)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、集成的通信系統(tǒng)
智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求，智能電網(wǎng)需要具有實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力：既包括識(shí)別故障早期征兆的預(yù)測(cè)能力，也包括對(duì)已經(jīng)發(fā)生的擾動(dòng)做出響應(yīng)的能力，其監(jiān)測(cè)范圍將大范圍擴(kuò)展、全方位覆蓋，為電網(wǎng)運(yùn)行、綜合管理等提供外延的應(yīng)用支撐，而不僅局限于對(duì)電網(wǎng)裝備的監(jiān)測(cè)。
(四)CAN總線技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用
CAN總線在電力調(diào)度的大系統(tǒng)中作為站點(diǎn)內(nèi)部智能數(shù)據(jù)模塊與計(jì)算機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，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(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、快速性方面的突破性進(jìn)展，為電力網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、合理的調(diào)度運(yùn)行提供了技術(shù)保證和技術(shù)支持。CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。
在該電力調(diào)度系統(tǒng)，每個(gè)分站點(diǎn)均由工控機(jī)和若干測(cè)控接點(diǎn)組成。所有測(cè)控點(diǎn)都以“平等主體”掛接在總線上，每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)35kV回路或6kV回路的測(cè)控。測(cè)控點(diǎn)能夠采集對(duì)應(yīng)回路的遙信量及遙測(cè)量，能根據(jù)接收到的命令主動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的驗(yàn)收碼和驗(yàn)收屏蔽碼可以控制該測(cè)控點(diǎn)從總線上接收哪些數(shù)據(jù)或命令。站點(diǎn)工控機(jī)通過(guò)CAN卡從CAN總線上接收各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再通過(guò)網(wǎng)卡到集團(tuán)千兆網(wǎng)，轉(zhuǎn)發(fā)到總調(diào)度中心。該智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的軟件由兩部分組成：一部分為初始化程序，包括對(duì)單片機(jī)本身的中斷、定時(shí)器串行口等的初始化和CAN控制器的初始化;另一部分為測(cè)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(shè)計(jì)靈活、可靠性高、布線方便，更加適合于工業(yè)領(lǐng)域到各種集散控制系統(tǒng)
(五)電力載波技術(shù)在自動(dòng)抄表中的應(yīng)用
目前在電能表遠(yuǎn)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(shù)構(gòu)成如下：
1.在硬件方面，為了減少各個(gè)電路部分相互之間的串?dāng)_，要合理劃分弱信號(hào)電路，強(qiáng)信號(hào)電路;合理劃分?jǐn)?shù)字電路部分和模擬電路部分;對(duì)于模擬信號(hào)輸出和輸入口均采用磁路耦合方式進(jìn)行隔離，同時(shí)對(duì)于輸入信號(hào)使用具有高的帶外衰減系數(shù)的無(wú)源帶通濾波器;對(duì)于外部數(shù)字信號(hào)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(yīng)的保護(hù)器件;另外，還要使用具有高穩(wěn)定性、高抗干擾性的電源，進(jìn)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(mén)狗，使之能夠有效地監(jiān)測(cè)軟件運(yùn)行故障，在合理的較短時(shí)間內(nèi)從故障中恢復(fù);在MCU軟件設(shè)計(jì)中使用分布式軟件陷阱，以監(jiān)測(cè)軟件的運(yùn)行并從故障中恢復(fù);對(duì)端口采樣時(shí)，使用重復(fù)采樣判別技術(shù)，防止慢上升速率信號(hào)中疊加的噪聲對(duì)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?duì)判決錯(cuò)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(cuò)控制編碼技術(shù)(也稱糾錯(cuò)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(dòng)化
配電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)只能采用手工操作進(jìn)行控制，自90年代開(kāi)始逐步發(fā)展實(shí)現(xiàn)了一批功能獨(dú)立的孤島自動(dòng)化，今后的發(fā)展趨勢(shì)必然走向基于先進(jìn)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化。配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化、自動(dòng)制圖、設(shè)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(dòng)化的基礎(chǔ)部分。與傳統(tǒng)的孤島自動(dòng)化相比，基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵在于以下三點(diǎn)：大量的智能終端、通信技術(shù)和豐富的后臺(tái)軟件。針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的具體情況，配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)分期分批逐步發(fā)展完善，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)資源的綜合利用。
三、結(jié)語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，而信息技術(shù)的發(fā)展，不僅會(huì)推動(dòng)電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的發(fā)展，也會(huì)推動(dòng)電力系統(tǒng)控制向更高水平發(fā)展。
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