試論電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

余東仁

摘 要：隨著智能化、信息化技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)將不斷向科技化、信息化、開放化的趨勢(shì)發(fā)展，電氣自動(dòng)化涉及的領(lǐng)域?qū)⒉粩嘣龆?，技術(shù)更新將不斷加快，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)也將得到快速發(fā)展并不斷完善。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析，總結(jié)一些粗淺見(jiàn)解，僅供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：電氣技術(shù) 特點(diǎn) 趨勢(shì)

引言：

社會(huì)在不斷的發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷的提高，科學(xué)技術(shù)在各個(gè)工程領(lǐng)域所占的比重也越來(lái)越大，許多行業(yè)實(shí)行的智能化、自動(dòng)化技術(shù)都離不開電氣化與之配合設(shè)置。我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展之后，已經(jīng)獲得了不錯(cuò)的成績(jī)。與國(guó)際水平相比我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)水平還是不夠高的，伴隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模地不斷擴(kuò)大，電氣自動(dòng)化市場(chǎng)中出現(xiàn)了大量的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，加劇了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。企業(yè)要充分發(fā)揮自身的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，才能在一些行業(yè)中占有重要的位置。

1、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、功能

1.1特點(diǎn)

與熱機(jī)設(shè)備相比，電氣控制系統(tǒng)的控制對(duì)象少、信息量小、操作頻率低，但具有快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。由于電氣設(shè)備要求較高的保護(hù)自動(dòng)裝置可靠性和快速反應(yīng)能力以及較高的抗干擾能力，電氣控制系統(tǒng)具有較多連鎖保護(hù)，能夠滿足有效控制的要求。

1.2功能

基于電氣控制的特點(diǎn)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)—變壓器組等電氣系統(tǒng)的有效控制，必須具備以下的基本功能：發(fā)電機(jī)—變壓器組出口隔離開關(guān)及斷路器的有效控制和操作；發(fā)電機(jī)—變壓器組、勵(lì)磁變壓器、高變保護(hù)控制；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)操作、滅磁操作、增減磁操作、穩(wěn)定器投退、控制方式切換；開關(guān)自動(dòng)、手動(dòng)同期并網(wǎng)；高壓電源監(jiān)視和操作及切換裝置的監(jiān)視、啟動(dòng)、投退等；低壓電源監(jiān)視和操作及自投裝置控制；高壓變壓器控制及操作；發(fā)電機(jī)組控制及操作；LPS、直流系統(tǒng)監(jiān)視等等。

2、電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向

2.1電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

該仿真系統(tǒng)在可提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下，還可多種電力系統(tǒng)的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，還能用以協(xié)助科研人員測(cè)試新裝置，且多種控制裝置都能與其構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，從而為靈活輸電系統(tǒng)及研究智能保護(hù)的控制策略提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件。電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的引進(jìn)，方便了對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模等方面進(jìn)行深入研究，從而建成具備混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。

2.2綜合自動(dòng)化技術(shù)與智能保護(hù)的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)的綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，智能自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的研究相對(duì)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，研制的分層式綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于各種電壓等級(jí)電站。將國(guó)內(nèi)外最新的人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微機(jī)新技術(shù)、自適應(yīng)理論、綜合自動(dòng)控制理論等應(yīng)用于電氣自動(dòng)化保護(hù)裝置中，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，可以大大提高電力系統(tǒng)的安全水平，使得新型保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)。

2.3電力系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用

電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運(yùn)行分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面將模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及進(jìn)化理論應(yīng)用到實(shí)際研究，并且結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，同時(shí)也開展了在上述實(shí)用軟件研究的基礎(chǔ)上以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的智能化水平。

2.4電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

該技術(shù)采用的模型為最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公共信息模型，輸電網(wǎng)的理論算法采用與配網(wǎng)實(shí)際與高級(jí)應(yīng)用軟件相結(jié)合，負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)配合應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行，最后進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)取得了重大技術(shù)突破，主要表現(xiàn)在信息配網(wǎng)一體化、高級(jí)應(yīng)用軟件、配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字方面，最終，解決了載波正在配電網(wǎng)上應(yīng)用的路由、衰耗等技術(shù)難題，正是因?yàn)椴捎脭?shù)字信號(hào)處理技術(shù)，才得以提高了載波接收靈敏度。

3、電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍

3.1智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合所形成針對(duì)整個(gè)全局進(jìn)行智能控制的技術(shù)，也就是智能電網(wǎng)技術(shù)，是一個(gè)最具典型性的技術(shù)，涵蓋了配電、輸變電和用戶以及調(diào)度、發(fā)電的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)等被廣泛應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)中，同時(shí)一樣的還有諸如調(diào)度柔性交流輸電以及自動(dòng)化系統(tǒng)等。目前這種數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)，一定程度上可以說(shuō)是智能電網(wǎng)的雛形，實(shí)際上也為我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)做著準(zhǔn)備工作。智能電網(wǎng)中較為典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù)，同時(shí)在建設(shè)的過(guò)程中需要很多依托計(jì)算機(jī)的技術(shù)，需要具備實(shí)時(shí)性、雙向性、可靠性的特征，需要先進(jìn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，而且該系統(tǒng)也是完全依托計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的，同時(shí)具有信息管理系統(tǒng)。

3.2變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

變電站依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中計(jì)算機(jī)也得到了充分利用，二次設(shè)備也隨之實(shí)現(xiàn)集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，完全是采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜。變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化以及運(yùn)行管理和記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，另外兩個(gè)組成部分是操縱以及監(jiān)視，變電站的整體自動(dòng)化才得以實(shí)現(xiàn)，正是如此多的組成部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化管理。為了聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶，變電站以及與之相關(guān)的輸配電線路必不可少。變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，不僅組成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分，更是為了滿足變電站的運(yùn)行操作任務(wù)。

3.3電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化中最主要的組成部分，目前我國(guó)將電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化分為五級(jí)，其中各級(jí)電網(wǎng)的自動(dòng)化調(diào)度都是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分不開的，從高到低分別是：國(guó)家電網(wǎng)、大區(qū)、省級(jí)、地區(qū)以及縣級(jí)調(diào)度。其中最重要的組成部分就是電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這些裝置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連結(jié)下形成一個(gè)自動(dòng)化的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，將整個(gè)的結(jié)合起來(lái)。其他的主要組成部分有工作站、服務(wù)器、變電站終端設(shè)備、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電場(chǎng)、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備。計(jì)算機(jī)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的作用不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全分析的監(jiān)控，還要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，更要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)以及狀態(tài)估計(jì)等功能。因此種種這些，都是通過(guò)電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的測(cè)量控制以及下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心等裝置。

4、綜合電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

由于我國(guó)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，在很多方面與國(guó)外技術(shù)水平還有很大差距，所以需要我們?cè)趯W(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，研究和開發(fā)更加符合我國(guó)國(guó)情的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

4.1保護(hù)、控制、測(cè)量一體化

鑒于目前的運(yùn)行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國(guó)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用站內(nèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)而保護(hù)相對(duì)獨(dú)立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術(shù)合理性、減少設(shè)備重復(fù)配置、簡(jiǎn)化維護(hù)工作量以及發(fā)展趨勢(shì)等方面考慮，將保護(hù)與控制、測(cè)量結(jié)合在一起會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。

4.2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

近年來(lái)，IED電力自動(dòng)化方面有了廣泛應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)不同廠家 IED 設(shè)備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國(guó)際電工委員會(huì)制定了IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為了與國(guó)際接軌，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)，相信這將是未來(lái)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。

4.3以太網(wǎng)技術(shù)的興起

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來(lái)越多，對(duì)通訊的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高，以速度快、傳輸數(shù)據(jù)量大為特點(diǎn)的以太網(wǎng)滿足了這一要求。以太網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是 Ethernet+TCP/IP。未來(lái)的發(fā)展應(yīng)該是在繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)過(guò)程應(yīng)用，產(chǎn)生新一代以以太網(wǎng)為核心的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

5、結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。新技術(shù)、新理論的應(yīng)用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術(shù)界線逐漸模糊，各種原來(lái)看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會(huì)彼此融合和滲透，這些推動(dòng)著電力自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

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