電力工程自動化論文
隨著我國社會經濟的快速發展,電力事業得到了長足的發展,電力工程也正如火如荼的進行。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺談電力工程中的電力自動化技術應用
電能作為一種具有易控制、輸送便利、轉換速度快、環境汙染小等諸多優點的能源，在上個世紀八十年代成功取代蒸汽動力，成為社會經濟發展的能源基礎。與此同時，為適應現代化生產的節奏，具有對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動排程和自動化管理的電力自動化技術應運而生。電力系統是一個地域分佈廣泛、網路結構複雜的綜合性系統，主要由變電站、發電廠、輸配電系統網路以及終端使用者群組成，實行統一排程和執行，電力自動化技術的出現，很好的解決了電能在輸送過程中的各種問題，極大的推動了電力工程的發展。
1 目前電力自動化的主要技術應用領域
電力自動化系統應用領域廣泛，從上個世紀五十年代開始發展到今天，電力自動化系統從開始侷限於單項自動裝置，到廣泛採用遠動通訊技術裝設模擬式調頻裝置和經濟功率分配裝置，再到後來以計算機為主體的電網實時監控系統的出現，電力自動化系統逐步邁入現代化發展的軌道。電力自動化技術主要包括電網排程自動化、火力發電廠自動化、水力發電站綜合自動化、電力系統資訊自動傳輸系統、電力系統反事故自動裝置、供電系統自動化、電力工業管理系統的自動化等方面，以下針對其中主要的幾個方面作簡要的介紹。
1.1 電網排程自動化 現代電網排程是基於計算機為核心的控制系統，實現資訊的採集、安全性檢測、螢幕顯示、執行工況計算分析和實時控制的功能。其基本結構按照功能可分為資訊採集和命令執行子系統、資訊收集處理和控制子系統、資訊傳輸子系統以及人機聯絡子系統。電網排程在電力工程中主要應用在變電站自動化、配電網管理系統以及能量管理系統中。該技術的發展使得管理人員可以隨時掌握全網的資訊，便於對系統進行實時的維護和管理，應對突發情況採取及時有效的措施，從而保證電網系統穩定和安全。
1.2 供電系統自動化 供電系統自動化主要包括地區排程實時監控、變電站自動化和負荷控制三個方面。地區排程的實時監控系統通常由小型計算機組成。變電站自動化主要由計算機和通訊技術實現，通過對資訊的集中處理和應用，對電力系統進行優化組合，從而可以更好的對電力系統進行實時監控和維護。負荷控制通常採用工頻或者聲頻控制方式來進行，根據負荷記錄描繪出負荷曲線，以實現對電能使用情況進行控制的目的。
1.3 水、火力發電廠自動化 水力發電廠實施自動化的專案主要包括水庫排程、大壩監護和電站執行三個方面。通過水庫水文資訊的自動監控系統，自動採集雨量等水文資訊，從而為制訂水庫排程計劃、攔洪和蓄洪的方案制定提供了資料支援。在大壩監控方面，通過大壩監控系統對相關資料的採集分析，提供相應的預警和維護服務。電站計算機監控系統對全站裝置執行、發電機組的安全檢測等進行監視和控制，保證電站執行的安全和優化。
火力發電廠實施自動化的專案主要包括廠內機、爐、電執行裝置的安全檢測、計算機實時控制、有功負荷的經濟分配和自動增減、母線電壓控制和無功功率的自動增減以及穩定監視和控制等。
1.4 電力系統資訊自動傳輸系統 電力系統資訊自動傳輸系統的功能是實現排程中心和發電廠變電站間的實時資訊傳輸。自動傳輸系統由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通訊等多種形式，遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。
2 電力工程中電力自動化技術的應用
電力自動化技術利用現代化通訊技術、網路技術、電子技術等將電網使用者資料、線上離線資料、電網結構等資訊整合，形成一套完整的自動化控制系統，實現在相關裝置正常運轉狀態下的監控、維護和管理。
2.1 現場匯流排技術 現場匯流排技術是指在電力工程中將自動化裝置和儀表控制裝置進行連線，形成多向多站的資訊網路，並且將數字通訊、智慧控制以及計算機裝置等整合一體化的綜合性技術。目前典型的現場匯流排有CAN、LONWORKS、HART、PROFIBUS等。這種技術通過相關裝置和感測器，將電流、電阻等資訊引數傳遞到主機上，工作人員根據數學模型對資料進行分析整理，並最終將指令傳送到控制裝置上。近年來通過對35KV級變電站等一系列的自動化改造表明，現場匯流排技術在節省硬體數量與投資、安裝、維護等方面表現突出，同時給予使用者高度的系統整合主動權，讓使用者自主選擇裝置品牌，市場潛力巨大。
2.2 電力自動化補償技術 傳統的低壓無功補償技術採集單一訊號和三相電容器，三相互補。採用這種補償方式對於主要用電為單相負荷的使用者，會出現三相負荷不平衡的情況，導致在一定程度上出現過補或者欠補，而且該補償技術沒有考慮到電壓的平衡關係，且一般不具備配電檢測的功能。
智慧無功補償技術通過固定補償與動態補償相結合、三相共補與分相補償相結合、穩態補償與快速補償相結合的方式，彌補了傳統技術單純固定補償的缺陷，能夠較好的適應負載變化。並且採用先進的投切開關、科學的電壓限制條件等技術模式，實現電容器投切的智慧控制，提高補償精度，同時具備缺相保護功能。
2.3 主動物件資料庫技術 主動物件資料庫技術的出現，對軟體工程帶來了巨大的變革，對軟體的開發、封裝、設計方向等亦產生了深刻的影響。在現代電力工程中，主動物件資料庫技術被廣泛應用於電力系統的自動化監控方面，與傳統的技術相比，該技術在物件技術和主動功能的支援方面佔據著絕對的優勢。由於物件技術和觸發機制的引入，資料庫自動監控得以實現，同時處理後的資料準確率高，利用價值高、能夠為相關的操作提供可靠的資料參考。隨著資料庫技術的發展，以及對監控系統中觸發子和物件的函式功能的進一步研究，有望實現電力系統自動監視與控制的更加複雜的功能。通過在國際上借鑑先進技術和國內專家研發完善，主動物件資料庫技術得以不斷髮展和提高，極大地滿足了工業生產和生活的需要。
3 電力自動化技術的發展趨勢
隨著人們生活水平的提高，使用者對供電系統的可靠性和穩定性要求越來越高，由於電力企業的各部門職能不統一，各系統之間沒有實現資訊共享，導致在供電過程中不可避免的出現紕漏。因此，在今後電力自動化的發展中，必須整合電力系統各部門的資源，逐漸改善這一現狀。將原本分散、具有單一功能的電力自動化系統轉化為資訊共享的系統，將資料採集與配電系統、監控系統、管理系統、地理系統、高階應用軟體包、通訊系統整合和饋線自動化整合為一個體系完善、平臺開放、資訊共享、高效便利的資訊系統。
近年來，在社會發展和現代科學技術的推動下，電力自動化技術得到突飛猛進的發展。隨著電力工程的發展，電力自動化程度將會越來越高，新一代的電力自動化技術，即智慧電力自動化技術應運而生。它在第二階段的配電自動化系統的基礎上增加了智慧配電功能，更科學地管理複雜的電路網路。智慧配電系統不僅能夠在故障時發揮作用，而且在配電網正常執行時，也能為供電企業提高經濟效益和社會效益。
4 結語
從目前電力工程的發展趨勢可以看出，電力自動化的發展必將推動電力工程發展，通過工業生產和生活廣泛對電力自動化技術的應用，未來的電力自動化技術將朝著提高供電裝置的利用率、提高供電穩定性和安全性、降低運營成本、改善供電質量的方向不斷努力推進，這一技術對推動電力事業的發展具有重要意義。
篇2
試論電力工程中電氣自動化技術
一、電力系統自動化技術
***一***變電站自動化。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全執行水平。變電站自動化的內容就是對站內執行的電氣裝置進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式裝置;二次裝置數字化、網路化、整合化，儘量採用計算機電纜或光纖代替電力訊號電纜;操作監視實現計算機螢幕化;執行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站執行操作任務外還作為電網排程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。
***二***電網排程自動化 。電網排程自動化主要組成部分，由電網排程控制中心的計算機網路系統、工作站、伺服器、大遮蔽顯示器、列印裝置等，其主要是通過電力系統專用廣域網連結的，下級電網排程控制中心、排程範圍內的發電廠、變電站終端裝置***如測量控制等裝置***等構成。電網排程自動化的主要功能是：電力生產過程實時資料採集與監控電網執行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制***省級電網以上***、自動經濟排程***省級電網以上***並適應電力市場運營的需求等。
***三***發電廠分散測控系統***DCS *** 。過程控制單元***PCU***由可冗餘配置的主控模件*** MCU***和智慧I /0模件組成。MCU模件通過冗餘的I /0匯流排與智慧FO模件通訊。PCU直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈衝量等訊號，經運算處理後進行執行引數、裝置狀態的實時顯示和列印以及輸出訊號直接驅動執行機構，完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。
執行員工作站***0S***和工程師工作站*** ES***提供了人機介面。 執行員工作站接收PCU發來的資訊和向PCU發出指令，為運，行操作人員提供監視和控制機組執行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統組態設定和修改、系統診斷和維護等手段。
二、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。應用普通閘流體時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代後，更多是採用PWM 變換器了。採用PWM方式後，提高了功率因數，減少 了高次諧波對電岡的影響，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。為了解決這個問題，一種方法是提高開關頻率，使之超過人耳能感受的範圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關斷，開關損耗很大。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。而諧奪式直流環逆變器是把逆變器掛在高頻振盪過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉換，即工作在所謂的‘軟開關’狀態下，從而使開關損耗降低到零。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。
三、當前電力系統自動化依賴IT技術向前發展的重要熱點技術
***一***電力一次裝置智慧化 。常規電力一次裝置和二次裝置安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強訊號電力電纜和大電流控制電纜連線，而電力一次裝置智慧化是指一次裝置結構設計時考慮將常規二次裝置的部分或全部功能就地實現，省卻大量電力訊號電纜和控制電纜，通常簡述為一次裝置自帶測量和保護功能。如常見的“智慧化開關”、“智慧化開關櫃”、“智慧化箱式變電站”等。
電力一次裝置智慧化主要問題是電子部件經常受到現場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁相容、電子部件的供電電源以及與外部通訊介面協議標準等技術問題。
***二***電力一次裝置線上狀態檢測 。對電力系統一次裝置如發電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等裝置的重要執行引數進行長期連續的線上監測，不僅可以監視裝置實時執行狀態，而且還能分析各種重要引數的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長裝置的維修保養週期，提高裝置的利用率，為電力裝置由定期檢修向狀態檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術，開展線上狀態檢測技術研究和實踐並取得了一些進展，但由於技術難度大，專業性強， 檢測環境條件惡劣，要開發出滿意的產品還需一定時日。
***三***光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要裝置，其作用是按一定比例關係將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，裝置體積和質量也越大;訊號動態範圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發生訊號畸變;互感器的輸出訊號不能直接與微機化計量及保護裝置介面。因此不少發達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協會已釋出了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發並取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度係數的影響而使穩定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的訊號比電磁式互感器輸出的訊號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉換為數字訊號後通過光纖介面送出，模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這裡，電磁相容、絕緣、耐環境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。
四、結語
眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用範圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經濟各個部門，隨著我國科技技術的發展，電氣自動化技術也隨之提高。