電力系統自動化論文
電力系統自動化是我們電力系統一直以來力求的發展方向，它的主要任務是保證系統執行的安全可靠，提高經濟效益和管理效能。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺論電力系統自動化技術應用
摘要：隨著電力事業的迅猛發展，電力系統自動化無疑對於電力系統的發展有著至關重要的作用。電力事業的進一步發展，對自動化的要求也越來越高。本文就電力系統自動化技術應用進行探討。
關鍵詞：電力系統;自動化;技術應用
引言：
電力系統自動化是針對電力的二次系統而言，指的是利用各類不同的能夠進行自動檢測，控制以及決策功能的裝置，同時利用訊號系統以及資料傳輸系統對電力系統各元器件，電力全系統或者佈局系統進行遠端或者就地監控，調節，控制以及協調，從而保證電力系統能夠安全穩定執行，從而為人們的生產生活提供高質量的電能。基於此，實現電力在生產，供應等環節的穩定，安全，及時可持續性是電力系統自動化的目標，同時，電力系統的自動化也是實現電力系統提高效率，降低成本，實現電力生產的一體化，自動化，節約化的核心。因此，能夠實現電力系統的穩定，高效，可持續是電力系統自動化的終極目標。
一、電力系統自動化技術的工作流程與控制要求
在各個領域中電力系統自動化技術的應用都非常廣泛，伴隨計算機技術的不斷普遍，電力系統已經不再是單一的控制與管理，而是通過自動化技術把各個領域的技術進行結合，實現電力系統的管理、控制及優化。
1. 電力系統的自動化基本的工藝流程
在電力系統的中心地帶的控制中心裝設現代化的中心控制計算機，以其為中心，向四周輻射網路，而構成1 個完整的立體化的覆蓋網路，從而實現全面且暢通的資訊的傳達和指令的傳輸[2]。中心控制計算機的主要任務是負責總體的調節控制，而一些監控裝置則是主要負責各種操作的自動化。以此為基礎，組成以控制部件做為中心，將各種軟體進行結合使用，以變大控制範圍與不斷的深化自動化的程度。在電力系統的綜合自動化過程中，一般運用分層控制的操作控方式，以實現系統執行的合理、經濟與可靠[3]。
2. 電力系統的自動化控制的一般要求
2.1 快速而準確的收集、檢測和處理一些電力系統中的各個元器件或者系統的相關執行的引數;
2.2 通過電力系統的自動化的實際的執行狀態和系統的各種元件的技術、安全和經濟節能的整體要求，為各個裝置的執行操作者提供一些調控的策略，或者對相關的元件進行直接的調控;
2.3 電力系統的自動化調節控制不僅能有效地節約人力資源、減輕操作人員的勞動強度，且能延長一些裝置的壽命，大大降低電力系統的安全事故的發生，全面的改善與提高電力系統裝置的執行效能，尤其在事故發生時，能及時有效的避免連鎖的事故和大面積停電事故的發生;
2.4 實現整個電力系統的各個層次、區域性系統和各元件之間的綜合協調，為電力系統找尋最優質供電、經濟和安全節能的執行方式。
二、電力系統自動化新技術的應用
隨著科技的飛速發展，電力系統越來越多的自動化新技術被應用於生產中。電力系統智慧化控制技術。電力系統自動化技術主要經歷了以下幾個方面的發展歷程。第一階段，基於傳遞函式單輸出單輸入控制時期;第二階段，基於線性最優化控制，非線性控制以及多機協調控制時期;第三階段，智慧化控制時期。作為一個動態的系統，無疑電力系統具有變引數，強非線性的特徵，智慧控制在電力系統尤其是新興的電力系統工程中有著越來越重要的應用。電力系統自動化智慧控制技術將越來越多的應用於多機系統的靜止無功發生器控制，人工神經網路勵磁，快關綜合控制系統等方面。
第二，實現對變壓器裝置線上監控。
隨著電力事業的不斷髮展，我國電網的規模日益增加，同時電力系統的容量也在越來越大。因此，電力系統的穩定執行對人們的生產和生活有著至關重要的影響，這些對電力裝置正常工作的要求也越來越高。基於此，供電企業的重要任務之一就是保證電力系統供電的穩定與可靠，同時使得裝置故障降低。電力系統中，電力裝置可靠性與裝置故障損耗降低的保障措施主要是通過對裝置進行檢修。電力系統裝置的檢查以及修理都屬於裝置檢修的範疇。通常情況下，電力系統電器裝置進行檢修包括檢修故障，狀態檢修以及定期檢修幾個階段。電力系統實現電器裝置的狀態檢修其前提是對裝置進行實時監測，及時全面準確的把握裝置的執行狀態，同時能夠將裝置執行狀態的引數和裝置的變化趨勢進行預測，這樣能夠將裝置可能存在的故障進行分析。
第三，電力系統微機實時保護系統。
隨著我國電力系統自動化技術的不斷髮展，微機保護裝置越來越多的應用於電力系統中，電力系統要求微機保護裝置具有高可靠性，高實時性與高擴充套件性，同時，電力系統要求微機保護裝置的通訊能力強大，人機互動介面友好。基於此，不但電力系統微機保護系統不但要求有較高的硬體設施，同時也對嵌入式軟體要求不斷提高，因此，電力系統微機保護系統採用嵌入式實時作業系統，不但能夠多工的高效優先順序管理，同時具有非常大的可移植性和擴充套件性，提高了電力系統自動化的控制效率。目前，越來越多的電力系統微機保護裝置被應用於電力系統自動化中，當前微機保護中通常採用RIOS，確保電力系統自動化的可靠性與及時性。對於電力系統自動化繼電保護來說，首要問題是實時性問題。
這是由於一旦發生事故，電網穩定性安全性會在事故後的瞬間***幾十到幾百毫秒***遭受威脅，因此，當穩定控制措施發生延遲時，不但不能夠起保護作用，還有可能造成其他安全問題，從而使得電力系統遭受損失。電力系統自動化保護實時性不但包括資料實時性，同時也指的是對資料的分析，處理等的實時性。嵌入式技術不但能夠對外界的事件進行預測，同時也能夠在有限時間內做出反應。電力系統自動化採用RTOS，一方面能夠將應用程式進行分解，同時能夠進行監控程序的開啟，對系統中各個程式進行監控，一旦電力系統中出現了異常的情況，那麼就能夠自動在UNIX 在中自動終止問題，同時通過對另外程序的呼叫修復問題，因此，採用RTOS 能夠使得電力系統自動化的可靠性大幅度提高。另外，由於當前電力系統自動化嵌入式系統開發語言採用了C 或者C++ 語言，具有非常好的靈活性，因此，其擴充套件性強，同時採用了模組化設計，當模組出現問題時，僅僅更換相應的模組，就能夠解決問題。
三、電力系統自動化的發展前景
隨著我國電力事業的不斷髮展，我國電力系統自動化在控制策略上的發展方向為智慧化與最優化;而微型機與遠端通訊則是電力系統自動化控制手段的發展方向。具體來說，建立全面的DMS 系統，利用DMS 系統，能夠實現電力系統電氣的管理水平;同時適應現代化電力系統的發展，優化電氣裝置保護，從而使得發生大面積停電故障的事故減少甚至消除，使得電力系統的可靠性提高;改變目前變電站操作方式與值班方式，實現真正的變電站無人值守管理方式。電力系統自動化的重要特徵就是資料共享，對於SCADA 來說，由於繼電保護與SCADA的多項資料相同，因此基於分散式的變電站SCADA 整合到微機保護中，從而實現在同一硬體平臺監控與保護的共享，實現了電力系統自動化的經濟性。
結束語：
總之，電力系統的綜合自動化發展是綜合性的整體推進的過程。對於中國現今階段電力需求量大、電網的建設比較複雜和電力系統綜合自動化的改革開始比較晚等特點來說，電力系統綜合自動化在追趕先進技術的同時，也必須注重對傳統技術與裝置的改造，這樣才能使電力系統綜合自動化早日全面實現。
參考文獻：
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篇2
淺談電氣自動化在電力系統中的應用
摘 要：本文針對全控型電力電子開關、變換器電路、交流調速控制、通用變頻器、微控制器、積體電路及工業控制計算機的發展幾方面論述了電氣自動化在電力系統中的應用。
關鍵詞自動化 變換器 交流 工業控制
電氣自動化專業在我國最早開設於50年代，名稱為工業企業電氣自動化。據教育部最新公佈的本科專業設定目錄，它屬於工科電氣資訊類。新名稱為電氣二程及其自動化或自動化。
隨著電力電子技術、微電子技術溝迅猛發展，原有的電力傳動***電子拖動***控制的概念已經不能充分概抓現代生產自動化系流中承擔第一線任務的全部控制裝置。它的研究物件已經發展為運動控制系統，下面僅對有關電氣自動化技術的新發展作一些介紹。
1 全控型電力電子開關逐步取代半控型閘流體
50年代末出現的閘流體標誌著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用於直流和交流傳動控制系統。由於目前所能生產的電流/電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用範圍。
GTR的二次擊穿現象以及其安全工作區受各項引數影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較複雜，難以掌握。
GTO是一種用門極可關斷的高壓器件，它的主要缺點是關斷增益低，一般為4~5，這就需要一個十分龐大的關斷驅動電路，且它的通態壓降比普通閘流體高，約為2V~4.5V，開通di/dt和關斷dv/dt也是限制GTO推廣運用的另一原因，前者約為500A/μs，後者約為500V/μs，這就需要一個龐大的吸收電路。
由於GTR、GTO等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進廠新一代具有高輸人阻抗的MOS結構電力半導體器件的一切。它的開關時間很快，安全工作區十分穩定，但是P一MOSFET的通態電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給製造高壓P一MOSFET造成了很大困難。
IGBT是P一MOSFET工藝技術基礎上的產物，它兼有MOSFET高輸人阻抗、高速特性和GTR大電流密度特性的混合器件。其開關速度比P一MOSFET低，但比GTR快;其通態電壓降與GTR相擬約為1.5V一3.5V，比P一MOSFET小得多，其關斷儲存時間和電流卜降時間為別為0.2μs一0.4μs和0.2μs一1.5μs，因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩定的安個工作區，較高的效率，驅動電路簡單等優點。
MOS控制閘流體***MCT***是一種在它的單胞內集成了MOSFET的品閘管，利用MOS門來控制品閘管的開通和關斷，具有閘流體的低通態電壓降，但其工作電流密度遠高IGBT和GTR，在理論上可製成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開關頻率，且其關斷增益極高。
IGBT和MGT這一類複合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在模組化和複合化思路的基礎上，其發展便是功率積體電路PIC***Power，lntegrated Circute***，在PIC中，不僅主迴路的器件，而月驅動電路、過壓過流保護、電流檢測甚至溫度自動控制等作用都整合到一起，形成一個整體，這可以算作第四代電力電子器件。
2 變換器電路從低頻向高頻方向發展
隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。當電力電子器件進人第二代後，更多早採用PWM變換器了、採用PWM方式後，提高了功率因數，減少了高次諧波對電網的影響，解決了電動機在低頻區的轉矩脈動問題。
但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發出噪聲。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
1986年美國威斯康星大學Divan教授提出諧振式直流環逆變器。傳統的逆變器是掛在穩定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進行轉換的‘硬開關’，其開關損耗較大，限制了開關在頻率上的提高。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器整合化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發展前途。
3 交流調速控制理論日漸成熟
向量控制的基本思想是仿照直流電動機的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解禍開來，分別加以控制。它需要檢測轉子磁鏈的方向，且其效能易受轉子引數，特別是轉子迴路時間常數的影響。加上向量旋轉變換的複雜性，使得實際的控制效果難於達到分析的結果。
大致來說，直接轉矩控制，用空間向量的分析方法，直接在定子座標系下分析計算與控制電流電動機的轉矩。它省掉了複雜的向量變換與電動數學模型的簡化處理，大大減少了向量控制中控制性能引數易受引數變化影響的問題，沒有通常的PWM訊號發生器，其控制思想新穎，控制結構簡單，控制手段直接，訊號處理物理概念明確，轉矩響應迅速，限制在一拍之內，且無超調，是一種具有高靜動態效能的新型交流調速方法。
4 通用變頻器開始大量投入實用
一般把系列化、批員化、佔市場量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從技術發展看，電力半導體器件有GTO、GTR、IGBT，但以後兩種為主，尤以IGBT為發展趨勢：支頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAS***Reliabiliry，Availability，Servicebility***功能也由於採用微控制器控制動技術而得以提高。
5 微控制器、積體電路及工業控制計算機的發展
以MCS—51代表的8位機雖然仍占主導地位，但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適於大批量生產的PIC系列微控制器及GMS97C***二系列微控制器等正在推廣，而且微控制器的應用範圍已開始擴充套件至智慧儀器儀表或不太複雜的工業控制場合以充分發揮微控制器的優勢另外，微控制器的開發手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是採用模組化的C語言、PL/M語言。
在積體電路方面，需要重點說明的是整合模擬乘法器和整合鎖相環路及整合時基電路在自動控制系統中運用很廠。在電機控制方面，還有專用於產生PWM控制訊號的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等應用也相當廣泛。
在邏輯電路方面，值得注意的是用專用晶片***ASIC***進行邏輯設計。ASIC***Appilca-tion Specificl，Int egrated Circuit***中有程式設計邏輯陣列PLD***Programmable Logic Device***。這些特點使得GAL在降低系統造價，減少產品體積和功耗，提高可靠性和穩定性及簡化系統設計，增強應用的保密性方面有廣闊的發展產景，特別適合新產品研製及DMA控制和高速圖表處理，其上述交流的控制最終用工業控制計算機完成。
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