基于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)應(yīng)用探究

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的更新和應(yīng)用，使得電力自動(dòng)化系統(tǒng)更加的完善。本文主要針對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行中的可靠性進(jìn)行研究，分析幾種電氣自動(dòng)化控制技術(shù)及監(jiān)控的方法，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；可靠性；保障技術(shù)

在自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展領(lǐng)域中，對(duì)于系統(tǒng)可靠性的相關(guān)定義，主要是指在一定的時(shí)間與環(huán)境條件下，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行能夠滿足確定運(yùn)行功率的一種概率，被認(rèn)為是系統(tǒng)的可靠性定義。電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性問題，不僅會(huì)受到電氣設(shè)備選擇因素的影響，而且電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)急處理或者是系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)措施的應(yīng)用，對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)以及電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定與可靠運(yùn)行有著很大的影響和作用。

1、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控方式

1.1集中監(jiān)控

這種方式對(duì)控制站沒有高的防護(hù)要求，其優(yōu)勢(shì)在于維護(hù)簡(jiǎn)單異性，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)容易。因?yàn)榧斜O(jiān)控方式的特點(diǎn)是把系統(tǒng)所有的功能全部集中到一個(gè)處理器中進(jìn)行處理，所以處理器的任務(wù)非常重，經(jīng)常也會(huì)影響到處理的速度。

1.2遠(yuǎn)程監(jiān)控

傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)化控制系統(tǒng)指的就是遠(yuǎn)程控制裝置，遠(yuǎn)程監(jiān)控方式采用模擬電路，由電子管、電話繼電器等分立元件構(gòu)成。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不涉及軟件，主要是通過(guò)硬件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與判斷，對(duì)遠(yuǎn)程調(diào)解和自動(dòng)控制完成方面能力欠佳。但是在提高變電站的自動(dòng)化水平方面有著重要作用，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，由于遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置之間是獨(dú)立運(yùn)行的，在故障診斷方面作用不大，如果在系統(tǒng)運(yùn)行中設(shè)備自身出現(xiàn)了故障，是不能自動(dòng)報(bào)警的，嚴(yán)重的會(huì)威脅的電網(wǎng)運(yùn)行的安全。

1.3現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控

這是一種有針對(duì)性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)不同間隔設(shè)計(jì)不同的功能，因此，針對(duì)間隔的具體情況，設(shè)計(jì)不同的功能。這種監(jiān)控方式除了具備遠(yuǎn)程監(jiān)控的所有優(yōu)勢(shì)功能以外，也大量減少了端子柜、模擬量變送器、隔離設(shè)備及I/O卡件的使用，與智能設(shè)置可以就地進(jìn)行安裝，通過(guò)通信線與監(jiān)控系統(tǒng)連接，節(jié)約了大量的控制電纜，在設(shè)備的投資與安裝維護(hù)方面，有效的降低了成本。此外，裝置功能是相互獨(dú)立的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將裝置進(jìn)行連接，具有靈活的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，系統(tǒng)的可靠性也極大的提高，任何一個(gè)裝置出現(xiàn)故障后，只對(duì)相應(yīng)的元件產(chǎn)生影響，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言影響不大，不會(huì)造成系統(tǒng)的癱瘓。所以，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。

2、電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1集中模式

采用傳統(tǒng)的硬接線方式，對(duì)強(qiáng)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，采用4mA-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)和空接點(diǎn)的方式，將開關(guān)量信號(hào)與電氣模擬量通過(guò)電纜硬接線一對(duì)一的接入I/O模件柜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控。集中模式可以分為遠(yuǎn)程I/O接入和直接I/O接入兩種方式，前者適用于數(shù)據(jù)比較集中，并且距離主控室較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)置I/O采集柜，與DCS控制主機(jī)通過(guò)通信方式互連，而后者是將電纜接入電子間進(jìn)行集中組屏，兩種接線方式的實(shí)現(xiàn)技術(shù)是相同的，因此，在本質(zhì)上沒有加大的差異。對(duì)電氣量進(jìn)行集中采集組屏，容易管理，設(shè)備處于良好的運(yùn)行環(huán)境中，而且硬接線的方式在目前技術(shù)比較成熟，而且反應(yīng)的速度較快。但是不足之處在于，由于電纜數(shù)量巨大，所以安裝是一項(xiàng)巨大的工程，并且電纜巨鹿過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的干擾也對(duì)DCS運(yùn)行的可靠性產(chǎn)生影響。DCS系統(tǒng)是按點(diǎn)收費(fèi)，需要大量的投資，并且只有非常重要的電氣量才能進(jìn)入DCS系統(tǒng)中，風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)比較集中，對(duì)系統(tǒng)管道可靠性產(chǎn)生大的影響；因?yàn)镈CS的調(diào)試一般都在最后階段進(jìn)行，集中模式對(duì)此難以滿足；該模式下電氣架空主站系統(tǒng)是不是獨(dú)立的，因此對(duì)于復(fù)雜的電氣運(yùn)行管理工作難以完成，對(duì)于電氣綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有一定難度。

2.2分層分布式模式

該模式將ECS在邏輯上劃分為三個(gè)層次，包含站級(jí)監(jiān)控層、間隔層及通信層間隔層也稱為間隔單元，有終端保護(hù)測(cè)控單元夠曾，其設(shè)計(jì)方法基于面向電氣間隔或者電氣一次回路，在各個(gè)開關(guān)柜或者其他一次設(shè)備附近就地分布安裝測(cè)控單元與保護(hù)單元。網(wǎng)絡(luò)層主要由通信管理機(jī)、電纜網(wǎng)絡(luò)及光纖構(gòu)成，在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送及控制命令傳控的功能。站級(jí)監(jiān)控層主要是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)間隔層的管理與信息交換，其測(cè)控終端的安裝為了降低占用面的，也是就地安裝，各個(gè)裝置的功能相互獨(dú)立，可靠性非常高。采用交流采樣方式對(duì)模擬量進(jìn)行采集，二次電纜的使用量降低，節(jié)省了成本，提高了抗干擾的能力，系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)精度也極大的得到提高。由于系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量及精度都大幅提高，信息監(jiān)控的完整性加強(qiáng)，也實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制命令的修改及復(fù)歸功能，系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單。該模式最大的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)的維護(hù)與擴(kuò)展，局部的故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生影響，具有獨(dú)立的電氣控制主站，對(duì)分布調(diào)試與投運(yùn)十分有利，滿足了供電的需求。

3、電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

在我國(guó)的電力系統(tǒng)中，由于電氣自動(dòng)化技術(shù)起步相對(duì)比較晚，與國(guó)外技術(shù)水平相比，在很多方面還有很大的差距。因此，我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該在借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，和我國(guó)具體情況相結(jié)合，開發(fā)研究出適合我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。

3.1測(cè)量、控制、保護(hù)一體化

當(dāng)前，由于電力企業(yè)人員配備、專業(yè)分工及運(yùn)行體制存在差異，而我國(guó)研發(fā)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要針對(duì)站內(nèi)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以提供比較清晰的事故分析和處理界面。降低的重復(fù)使用設(shè)備、配置及技術(shù)的可能，簡(jiǎn)化了維修工作量，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和考慮，將測(cè)量、控制及保護(hù)結(jié)合在一起，能夠充分的體現(xiàn)出系統(tǒng)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)。由于測(cè)量、控制及保護(hù)的信息源來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)設(shè)備的故障、異常狀態(tài)進(jìn)行采集，按照設(shè)定值來(lái)考慮，一般對(duì)測(cè)量的精度要求不高，但對(duì)測(cè)量狀態(tài)的信息范圍要求較寬。如果是在設(shè)定值附近波動(dòng)，那么對(duì)測(cè)量的精度就有了較高的要求。綜合來(lái)看，測(cè)量、控制、保護(hù)一體化技術(shù)的實(shí)施，簡(jiǎn)化的設(shè)備的投入，降低了成本，省去了多個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)備的可靠性也得到提高。

3.2以太網(wǎng)技術(shù)的興起

隨著用電需求量的日益增加，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的壓力會(huì)越來(lái)越大，要求通訊的實(shí)時(shí)性程度越來(lái)越高。而以太網(wǎng)可以滿足電力系統(tǒng)未來(lái)數(shù)據(jù)傳輸量大、傳輸速度快的發(fā)展特點(diǎn)。在未來(lái)的發(fā)展中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該繼承以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)，結(jié)合工業(yè)的發(fā)展，研究與開發(fā)出以以太網(wǎng)為核心的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，滿足電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化水平的要求。

3.3綜合自動(dòng)化技術(shù)的推廣

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)在IED電力自動(dòng)化中也有了廣泛的應(yīng)用，為了使各個(gè)廠家的IED設(shè)備能夠相互兼容，提高電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)，根據(jù)IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范。而我國(guó)也開始按照這一標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。作為信息處理技術(shù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中也得到應(yīng)用，主要表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，沿著并行處理分布式的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)電氣綜合自動(dòng)化的水平也會(huì)越來(lái)越高。

結(jié)束語(yǔ)

總之，基于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)，在實(shí)際電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)用中，不僅應(yīng)用范圍比較廣泛，并且這些電氣自動(dòng)化系統(tǒng)保障技術(shù)的應(yīng)用普遍性也比較高。對(duì)于電氣設(shè)備以及系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定以及可靠運(yùn)行實(shí)現(xiàn)都有很大的保障。進(jìn)行基于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用分析，不僅有利于提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)行可靠性保障技術(shù)的設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，還有利于這些保障技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的推廣實(shí)現(xiàn)，具有積極的作用和意義。

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