論電力工程中電力電氣自動化的重要作用

蘇琦

摘 要：當(dāng)前電力工程中，特別是智能電網(wǎng)中采用電力電氣自動化技術(shù)作為測量、保護(hù)的趨勢正在不斷擴(kuò)大。以微機(jī)技術(shù)為代表的電力電氣自動化技術(shù)與傳統(tǒng)電磁式電氣技術(shù)相比，在性能上實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)越的線性度和更寬的頻率范圍，無論是經(jīng)濟(jì)上，還是安全上都有很大的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了與智能電網(wǎng)的無縫對接，為滿足我國智能電網(wǎng)乃至特高壓電網(wǎng)向運(yùn)行自動化、測量精確化、保護(hù)全面化的智能化要求方面發(fā)揮越來越重要的作用。

關(guān)鍵詞：電力電氣自動化；電力工程；智能電網(wǎng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.132

0 前言

電氣自動化技術(shù)是電力工程的基礎(chǔ)。通過電氣自動化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)滿足自動檢測、自動計(jì)量、自動調(diào)適和供電、配電、發(fā)電無縫連接的傳輸平臺。隨著我國智能電網(wǎng)以及超高壓、特高壓電網(wǎng)的不斷推進(jìn)和大量采用，無論是大專院校，還是科研機(jī)構(gòu)、廠礦企業(yè)都看到了這一巨大的市場潛力，不斷地把研發(fā)重心和投資主體向電力工程的智能化方向轉(zhuǎn)移，其中作為電力工程最基本、最重要的技術(shù)—電力電氣自動化技術(shù)來說，就成為現(xiàn)代信息化條件下電力技術(shù)革新的突破口。

1 電力電氣自動化介紹

本文討論的電力工程電氣自動化技術(shù)，摒棄了傳統(tǒng)的以強(qiáng)電為主的電磁式繼電器控制模式，主要突出的是以現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的電子信息控制技術(shù)，它包括信號檢測、傳輸、計(jì)算、執(zhí)行、反饋幾個(gè)部分，對現(xiàn)場的信息采集，把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過邏輯運(yùn)算進(jìn)而控制在線設(shè)備、設(shè)施運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了自動診斷、自動檢測、自動控制功能。達(dá)到快速、高效、精確、安全、經(jīng)濟(jì)的控制運(yùn)行目的。

2 電力電氣自動化對電力工程的影響

2.1 提高測量精度

我國電力工程已經(jīng)規(guī)劃在建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的過程中，必須確保自動化、數(shù)字化的要求。我國地域廣闊，環(huán)境復(fù)雜，對于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的智能配電網(wǎng)來說，同樣需要高度的自治性，特別要求電氣測量精度比傳統(tǒng)測量技術(shù)更快更準(zhǔn)確，這樣才能確保電網(wǎng)數(shù)字化繼電保護(hù)、故障測距、電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)控、輸電走廊的分相技術(shù)、電網(wǎng)實(shí)時(shí)PMU、WAMS的監(jiān)控和測量高精度運(yùn)行。

傳統(tǒng)的電力工程計(jì)量系統(tǒng)整體誤差達(dá)到0.7級。假設(shè)CT、VT誤差都是0.2級，信號在電纜輸送過程中受到電磁干擾又會帶來0.1級的信號誤差。進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)后，電能表自帶的VT和CT同樣會引入額外的0.2級信號誤差。

和傳統(tǒng)電氣測量方式相比，采用EIT作為基礎(chǔ)原件的電氣自動化技術(shù)系統(tǒng)誤差可以降低45%。主要原因在于采集的模擬信號在一次轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，通過全光纖系統(tǒng)傳輸，不需要二次轉(zhuǎn)換就直接投送到合并單元。同樣假設(shè)ECT、EVT誤差等級為0.2級，由于傳輸信號為數(shù)字式，在全光纖傳輸過程中不會受到電磁干擾，免去了二次轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。因此以EIT為基礎(chǔ)的電氣自動化測量系統(tǒng)誤差僅為0.4級。

2.2 提高對配電網(wǎng)保護(hù)性能

經(jīng)過大量實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)分析和動模實(shí)驗(yàn)表明，傳統(tǒng)電氣技術(shù)在智能配電網(wǎng)保護(hù)過程中，當(dāng)故障發(fā)生在設(shè)定區(qū)間外，一旦傳統(tǒng)電磁式原件出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，就可能會導(dǎo)致繼電差動保護(hù)誤動作；而當(dāng)故障發(fā)生在設(shè)定區(qū)間內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)電磁式原件差動電流中出現(xiàn)的諧波就可能會導(dǎo)致繼電差動保護(hù)動作時(shí)間被延長甚至出現(xiàn)拒動。在電網(wǎng)長輸距離保護(hù)中采用電氣自動化技術(shù)后，由于電子式電流互感器不存在磁飽和，二次側(cè)電壓響應(yīng)波形可以更好地反應(yīng)一次側(cè)的電壓暫態(tài)過程，降低電壓基波幅值誤差，使得保護(hù)范圍擴(kuò)大，有利于繼電保護(hù)的迅速、靈敏、可靠，大大提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)性能。

2.3 滿足暫態(tài)保護(hù)的要求

目前我國有關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過針對EIT暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)圖形和數(shù)據(jù)分析，總的來說EIT具有較寬的帶寬和較小的相位延遲，動態(tài)和線性特性都很好，可以迅速測量出高頻信號的幅值和相位，為暫態(tài)響應(yīng)提供可靠的數(shù)據(jù)，滿足智能配電網(wǎng)靈敏、安全、高效的暫態(tài)保護(hù)要求。同時(shí)，我國的電力系統(tǒng)正向高壓、特高壓方向發(fā)展。大容量、遠(yuǎn)距離的輸送要求需要選擇高度自動化的、精細(xì)測量、全數(shù)字化的智能手段來保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。傳統(tǒng)的電力設(shè)備局限于自身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，只能對工頻參數(shù)進(jìn)行測量，在系統(tǒng)運(yùn)行中很容易受到電路振蕩、電阻阻尼、磁飽和影響而失真，因此，在智能配電網(wǎng)中基于暫態(tài)保護(hù)原理的電子信息技術(shù)會逐漸取代傳統(tǒng)測量技術(shù)。

2.4 可以準(zhǔn)確測量畸變波形

大電網(wǎng)、智能化的時(shí)代來臨，造成即插即用的電力電子設(shè)備越來越多，許多不確定因素也隨之出現(xiàn)，如電網(wǎng)安裝了更多的智能斷路器、閉合開關(guān)，增加了通斷開合的幾率，以及大量的電子設(shè)備，都會造成電網(wǎng)波形畸變，對電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)產(chǎn)生干擾，使其分布的頻率復(fù)雜。傳統(tǒng)的電磁式設(shè)備動態(tài)范圍窄、頻率特性差，無法實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜頻率條件下的測量和保護(hù)工作。電子式電氣控制技術(shù)解決通過記錄暫態(tài)和穩(wěn)定條件下的工作狀態(tài)，分析一次大電流的值，確保了在頻率復(fù)雜條件下的測量和保護(hù)工作。

2.5 增加對智能配電網(wǎng)維保的安全度

以微機(jī)為代表的電氣自動化技術(shù)從結(jié)構(gòu)上來說，與傳統(tǒng)電氣技術(shù)相比，省去了復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)，不需要使用絕緣油品，避免了高溫失效、燃燒爆炸的發(fā)生，減少了大量的不必要的危險(xiǎn)性檢查工作和定期更換絕緣油的繁瑣；同時(shí)，由于集成電路大量使用和光纖信號傳輸方式，小電流信號改善了對傳輸通道的沖擊和材料質(zhì)化，不需要高頻度的檢查和檢測，極大地縮減了工作量，現(xiàn)有的檢測模式也可以得到優(yōu)化。通過在線監(jiān)測、后臺報(bào)警即可排查隱患，既安全又高效。

3 結(jié)束語

綜上所述，以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以及大規(guī)模集成電路的開發(fā)，都為電力工程電氣自動化技術(shù)提供了廣闊的天地。隨著我國高壓、特高壓電網(wǎng)的開發(fā)，以現(xiàn)代電力電氣自動化技術(shù)為代表的智能電網(wǎng)一定會成為電力工程發(fā)展的趨勢。這也是解決電力工程技術(shù)落后的最好選擇。

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