電力電氣自動(dòng)化的電力系統(tǒng)及元件技術(shù)的應(yīng)用分析

劉楊

摘 要：市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)企業(yè)電力電氣自動(dòng)化程度提出了更為嚴(yán)格的要求，為進(jìn)一步提高電生產(chǎn)安全性，改善產(chǎn)品質(zhì)量并優(yōu)化企業(yè)市場(chǎng)份額，應(yīng)當(dāng)積極采取有效措施提高電力電氣自動(dòng)化水平，改善生產(chǎn)勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本文簡(jiǎn)要探討電力電氣自動(dòng)化中電力系統(tǒng)及元件技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：電力電氣自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；元件技術(shù)；應(yīng)用

就當(dāng)前電力市場(chǎng)發(fā)展實(shí)際來看，電氣企業(yè)若想要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)積極運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)及產(chǎn)品，提高火電廠電氣自動(dòng)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)能源的合理利用，降低資源消耗，全面提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力，推進(jìn)電力企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的順利實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)及元件技術(shù)在電力電氣自動(dòng)化運(yùn)行中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，有助于推進(jìn)電力企業(yè)綜合效益的提升。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概況

1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的概念

電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)指的是運(yùn)用各種具有自動(dòng)檢測(cè)功能和決策控制功能的裝置，通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)將電力系統(tǒng)的每個(gè)元件、局部系統(tǒng)或者是全系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控、協(xié)調(diào)控制的技術(shù)，確保電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，保證供電的可靠性。

1.2 電力自動(dòng)化系統(tǒng)的組成要素

一是變電站自動(dòng)化技術(shù)。變電站是將一些設(shè)備組裝起來，切斷或者接通電壓的系統(tǒng)裝置，在電力系統(tǒng)中，配電站是配電和輸電的集中點(diǎn)，它能夠更好的監(jiān)控電力的運(yùn)輸供應(yīng)，保證整個(gè)過程的安全高效和可靠經(jīng)濟(jì)，因此說變電站自動(dòng)化技術(shù)尤為重要。變電站自動(dòng)化技術(shù)是采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)以及信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的二次設(shè)備的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行都能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，這種綜合性的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提高變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低運(yùn)行維護(hù)的成本，實(shí)現(xiàn)輸電過程的高質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)效益。

二是配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。配電網(wǎng)主要是由架空線路、電纜、配電變壓器等設(shè)備組成的，在電網(wǎng)中起到分配電腦呢過的作用。長(zhǎng)期以來，配電網(wǎng)只能夠采取手工操作的控制方法，隨著技術(shù)的進(jìn)步，逐漸能夠運(yùn)用獨(dú)立的孤島自動(dòng)化技術(shù)，但是對(duì)電能的分配方面還是存在不足之處，因此說，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于電能的分配和監(jiān)控十分重要。配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化和自動(dòng)制圖、設(shè)備管理、信息分析和配電網(wǎng)分析自動(dòng)化，它依靠大量的智能終端、豐富的后臺(tái)軟件和數(shù)據(jù)庫資料支持，通過信息技術(shù)的帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化，確保了對(duì)電能的充分利用。

三是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是目前發(fā)展最快的技術(shù)之一，其功能的強(qiáng)大性能夠確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能是調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)，此外，電力系統(tǒng)的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)和決策也是不可忽略的環(huán)節(jié)。

2 電力電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推進(jìn)了電力行業(yè)的進(jìn)步，基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)得以形成和有效應(yīng)用，原有模式在的電力傳動(dòng)控制理念難以滿足現(xiàn)代電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備控制需求，此種情況下，需要不斷創(chuàng)新應(yīng)用新技術(shù)，以保證電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定有序運(yùn)行。

2.1 全控型電力電氣開關(guān)

在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，晶閘管是第一代電力電子元器件，屬于半控型，直至今日在直流與交流的傳動(dòng)控制系統(tǒng)中仍得到廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)不斷進(jìn)步，全控式的電力電子開關(guān)逐漸取代了半控型的晶閘管，作為第二代電力電子元器件，以GTO、GTR和P-MOSEEF等為主要代表。電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，現(xiàn)階段的電流/電壓的定額和開關(guān)時(shí)間不同的條件下，各種元器件的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值也存在一定差異。

2.2 變換器電路實(shí)現(xiàn)低頻向高頻的轉(zhuǎn)換

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電氣元器件不斷更新，變換器電路也發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的電力電氣系統(tǒng)運(yùn)行條件下，以普通晶閘管作為電力電子元器件，通過相控整流實(shí)現(xiàn)直流傳功。在交流變頻器主要通過交-直-交方式實(shí)現(xiàn)。直至第二代電力電子元器件出現(xiàn)，PWM變換器逐漸得到廣泛應(yīng)用，一定程度上提高了變頻器功率因數(shù)，促進(jìn)以往條件在低頻區(qū)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題得以有效解決，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。就實(shí)際應(yīng)用情況來看，PWM逆變器內(nèi)部存在較大的電流和電壓，其諧波分量產(chǎn)生較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作用，一旦其作用于電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子上，導(dǎo)致電機(jī)繞組產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出巨大聲響，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為促進(jìn)該項(xiàng)問題的有效解決，在應(yīng)用變換器的過程中可以結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)適度調(diào)高開關(guān)頻率，但此種方式并不十分完美，一旦開關(guān)頻率超出人耳感知范圍，電力電子元器件長(zhǎng)期處于高電壓大電流運(yùn)行條件在，極易出現(xiàn)關(guān)斷情況，對(duì)開關(guān)造成嚴(yán)重?fù)p耗，嚴(yán)重影響開關(guān)的使用壽命。

2.3 通用變頻器的使用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通常我們所提到的通用變頻器主要是指批量化、系列化及中小功率的變頻器。第一代變頻器大多采用16位CPU，僅具備普通功能，以U/F控制型為奠定代表；第二代變頻器主要采用32位的DSP或雙16位的CPU對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)化控制，以高功能的U/F控制型為代表，通過對(duì)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器、磁通補(bǔ)償器等的有效利用，其變頻器逐步發(fā)展，具有無跳閘功能，在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中也被稱作無跳閘變頻器。當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境下，無跳閘變頻器得到廣泛應(yīng)用，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。第三代變頻器為高動(dòng)態(tài)性能矢量控制型變頻器，通過對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的有效運(yùn)用，以數(shù)字化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，運(yùn)用相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定，具有動(dòng)態(tài)性特征，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)控制。在電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，通過無速度傳感器矢幼控制和有速度傳感器矢量控制等，自動(dòng)優(yōu)化閉環(huán)控制?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件以IGB為主要發(fā)展趨勢(shì)，通過單片機(jī)控制技術(shù)的合理應(yīng)用，促進(jìn)變頻器的可操作性和可維修性等功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.4 集成電路、單片機(jī)及工控計(jì)算機(jī)的發(fā)展

以MCS-51為主要代表的8位機(jī)在目前雖然仍占據(jù)著主導(dǎo)地位，但是它的功能非常簡(jiǎn)單，并且指令集比較短小，但其可靠性高，保密性好，從而適合大批量地用于生產(chǎn)PIC系列的單片機(jī)以及CTMS97C。

結(jié)束語

自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸在社會(huì)生產(chǎn)各領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，電力行業(yè)也不例外，通過對(duì)電力電氣自動(dòng)化的電力系統(tǒng)及元件及時(shí)進(jìn)行科學(xué)化應(yīng)用，有效提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，為電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展及綜合效益的提升提供可靠的保證?？梢哉f，電力電氣自動(dòng)化控制是社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)手段，對(duì)于國家電力電子行業(yè)發(fā)展和社會(huì)科技進(jìn)步都具有重要意義。

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