電力系統(tǒng)運(yùn)行控制目標(biāo)及其控制自動(dòng)化

王振宇

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，電力行業(yè)得到了飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的運(yùn)行也更加高效和安全，但是隨著各行各業(yè)電力能源需求的不斷增加，供電范圍在不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)在供電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)事故，運(yùn)行過(guò)程中的故障也不斷增多，嚴(yán)重影響了用戶用電效率和供電安全，因此，加強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的自動(dòng)化研究對(duì)于提高電力系統(tǒng)安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);運(yùn)行;控制;自動(dòng)化技術(shù)

引言

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程也逐步加快，自動(dòng)化這一先進(jìn)生產(chǎn)方式在電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，由于供電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和線路的復(fù)雜性，使得人們?cè)陔娔苌a(chǎn)過(guò)程中對(duì)安全系數(shù)的重視程度不斷加大。電路系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，需要電力系統(tǒng)在工作過(guò)程中能夠進(jìn)行自我修正。

1電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制目標(biāo)

電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的目的是保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減少故障的發(fā)生，進(jìn)而安全、高效的為人們的生產(chǎn)和生活提供電能需求。如果供電系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，電力系統(tǒng)能夠做到迅速切斷相關(guān)的電網(wǎng)，較少經(jīng)濟(jì)損失，并能夠快速的恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，盡量減少對(duì)用戶造成的不便。另外，還要使電力生產(chǎn)綠色環(huán)保，符合相關(guān)規(guī)定。電力能源的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要包括電能的發(fā)生頻率、電能的波形特征、以及電壓。為了確保電力系統(tǒng)能夠大容量輸電，電力系統(tǒng)增加了很多供電設(shè)備，但是這些額外增加的環(huán)節(jié)使電能波形受到了影響，造成波形扭曲，嚴(yán)重干擾了電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制可以有效的改善這一問(wèn)題。

2電力系統(tǒng)運(yùn)行控制自動(dòng)化技術(shù)

2.1面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術(shù)

近幾年，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展，其具有較高的安全性、較低的應(yīng)用成本，開(kāi)放性和共享性較強(qiáng)，可以簡(jiǎn)化復(fù)雜代碼的編寫(xiě)，電力系統(tǒng)應(yīng)用這種面向?qū)ο髷?shù)據(jù)技術(shù)可以利用數(shù)據(jù)的接觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，能夠集成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理。另外，自動(dòng)化控制可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象函數(shù)來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和管理的效果，并利用對(duì)象函數(shù)可以極大的提高自動(dòng)化控制中數(shù)據(jù)分析的輸出效率，使數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更加安全可靠。

2.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)

總線控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸，具有一體化和數(shù)字化的特點(diǎn)。自動(dòng)化系統(tǒng)的建立可以依靠現(xiàn)場(chǎng)的儀表、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了信息的高度共享和配置?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化通信，主要是生產(chǎn)設(shè)備與系統(tǒng)之間，因此，廣泛的應(yīng)用與電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，尤其是FCS系統(tǒng)的應(yīng)用。FCS系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)了內(nèi)部全部功能，使得傳感器、變電器等電力設(shè)備之間的輸電信號(hào)和集成信號(hào)充分結(jié)合。在系統(tǒng)的底層設(shè)置了一個(gè)計(jì)算機(jī)，可以對(duì)分散的設(shè)備統(tǒng)一管理，系統(tǒng)設(shè)備上的所有信息都可以傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)的靈敏度得以提高。

2.3光互連技術(shù)

光互連技術(shù)是電力系統(tǒng)的中的一項(xiàng)重要技術(shù)，主要應(yīng)用在自動(dòng)控制和繼電保護(hù)中，具有以下特點(diǎn)：第一，有較高的數(shù)據(jù)輸入和輸出靈活性，不會(huì)受到電容負(fù)載的影響;其輸出數(shù)會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)部探測(cè)器的影響;第二，無(wú)終端形式的電互連接會(huì)受臨界線路長(zhǎng)度的制約，而光互連技術(shù)卻可以解決這個(gè)問(wèn)題，并能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力線路的高性能連接;第三，信息傳播的速度非?？?，可以有效解決扭曲問(wèn)題，不同平面的不對(duì)對(duì)其產(chǎn)生影響。

3 110kV變電站電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制最終是實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，并提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。因此，從110kV變電站的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行分析，110kV電子互感器將IEC組網(wǎng)形式與間隔層連接，并對(duì)共網(wǎng)傳輸形式特征進(jìn)行分析，以達(dá)到同步技術(shù)和保障通信的目的。保障操作箱和測(cè)控I/O兩者融合智能終端被安放于端子箱當(dāng)中，同時(shí)結(jié)合GOOSSE技術(shù)達(dá)到主變壓器、線路和母差防止跳閘功能。要想對(duì)該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，達(dá)到對(duì)組播流量擇優(yōu)配置，二次設(shè)備和過(guò)程層交換機(jī)，為組播協(xié)議精準(zhǔn)融于對(duì)時(shí)提供堅(jiān)實(shí)保障，適合變電站深入自動(dòng)化進(jìn)程，同時(shí)徹底優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置。

變電站測(cè)控、保護(hù)等均能夠憑借IEC網(wǎng)絡(luò)采樣，電壓切換通過(guò)測(cè)控、保護(hù)和電能表得以進(jìn)入自動(dòng)化處理模式。在這一過(guò)程中，電表所采集的信息能夠的利用MMS協(xié)議對(duì)采集終端進(jìn)行傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信中的同步技術(shù)和相關(guān)的設(shè)備具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和兼容性，更有助于變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。此外，110kV變電站主要是依據(jù)220kV變電站來(lái)設(shè)置電壓等級(jí)，在110kV的變電站的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，想要達(dá)到變電站雙重保護(hù)設(shè)想，就要把互感器合并單元和遠(yuǎn)端模塊設(shè)計(jì)為獨(dú)立的雙重采樣回路。重視對(duì)純光纖、普通和電子式互感技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用保護(hù)作用加以研究。

從變壓器的角度進(jìn)行分析，自動(dòng)化控制系統(tǒng)主變壓器套管全部選用光纖式互感器，并通過(guò)純光纖和電子式傳感器對(duì)母差加以保護(hù)。綜合變壓器的技術(shù)效果來(lái)看，自動(dòng)化變電站線路光差保護(hù)主要是通過(guò)兩個(gè)端口來(lái)完成的，一端應(yīng)用電子式互感器，另一端應(yīng)用常規(guī)廳感器，二者相互搭配，促進(jìn)110kV變電站整體自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的核心，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ψ冸娬镜娜吭O(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，促使變電站系統(tǒng)化的管理和規(guī)范化運(yùn)行。

4 220kV變電站一次設(shè)備智能化

本文所述的220kV變電站的一次設(shè)備智能化，主要的是在主線形式不變的形式上，采用電子式互感器，一次設(shè)備增加智能組件實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化。主變壓器采用高阻抗智能變壓器，利用變壓器原有放油口安裝色譜油循環(huán)管和帶鐵芯接地電流傳感器，實(shí)現(xiàn)非電量保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED功能。

220kV與110kV有所不同，220kV中互感器主要采用羅氏線圈型電子互感器，并直接與GIS高壓氣室內(nèi)部?jī)?nèi)部相連，在各個(gè)氣室中安裝SF6氣體密度傳感器，統(tǒng)一配SF6氣體密度IED。SF6氣體通過(guò)氣路系統(tǒng)、色譜柱、檢測(cè)器檢測(cè)實(shí)現(xiàn)密度監(jiān)測(cè)功能。留局放測(cè)試口，可通過(guò)手持式局放儀測(cè)試。

GIS電子式互感器主要由三部分組成：第一，一次結(jié)構(gòu)主體，包括互感器罐體、變徑殼體、絕緣盆子、一次導(dǎo)體等，互感器罐體要接地，內(nèi)裝傳感元件、變徑殼體的主要作用是使電子式互感器能夠適用于不同廠家的GIS，一次導(dǎo)體固定于絕緣盆子上，一次導(dǎo)體與互感器罐體間充SF6絕緣氣體;一次傳感器主要包括兩個(gè)完全相同的傳感元件;第三，遠(yuǎn)端電子模塊，及時(shí)的接收并處理傳感器元件的輸出信號(hào)，遠(yuǎn)端模塊輸出的串行數(shù)字光信號(hào)由光纜送至合并單元。電子式互感器有兩個(gè)完全相同的遠(yuǎn)端模塊，二者互為備用，保證電子式互感器能夠高效運(yùn)行。遠(yuǎn)端模塊的工作電源由站內(nèi)直流電源提供。一次傳感器及遠(yuǎn)端模塊均位于低壓側(cè)，雙重化冗余布置。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)運(yùn)行控制目標(biāo)及其控制自動(dòng)化是現(xiàn)階段我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，隨著信息技術(shù)的使用我國(guó)電力行業(yè)取得了重大的進(jìn)步，提高了生產(chǎn)效率，滿足了現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展和人民群眾的生活需要。但是，由于我國(guó)電力行業(yè)的自動(dòng)化與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距，發(fā)展的時(shí)間較短，相關(guān)技術(shù)不成熟，因此，還要學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，并且結(jié)合自身發(fā)展的實(shí)際情況制定合理的發(fā)展方案，進(jìn)而提高我國(guó)自動(dòng)化控制的質(zhì)量和水平。

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