包樂歌
(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司呼和浩特供電局 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)探索
包樂歌
(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司呼和浩特供電局 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)
電力系統(tǒng)自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)在電力工程領(lǐng)域的應(yīng)用,自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到電力工程領(lǐng)域有效地提升了電力工程行業(yè)的工作效率和服務(wù)質(zhì)量,有效地推動(dòng)了電力行業(yè)的現(xiàn)代化。
電力系統(tǒng);自動(dòng)化;控制
隨著電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,我國(guó)的電力企業(yè)已經(jīng)開始逐步實(shí)施電力自動(dòng)化管理。電力自動(dòng)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用極大的提高了我國(guó)電力企業(yè)的管理水平與管理效率,促進(jìn)了電力自動(dòng)化的快速發(fā)展。目前電力設(shè)備以及電力系統(tǒng)的構(gòu)成都相對(duì)較為復(fù)雜,若要確保電力設(shè)備或系統(tǒng)的正常運(yùn)行,就要做好對(duì)其的管理與維護(hù)工作。而此時(shí)要面對(duì)的就是如何才能更好的對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行管理。為了解決這一問題,電力自動(dòng)化管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,為電力系統(tǒng)的自動(dòng)化管理帶來了極大的便利,提高了我國(guó)電力技術(shù)的發(fā)展水平。
變壓器是變電站的核心組件,在變壓輸電方面發(fā)揮著巨大作用,但隨著用電量的逐步擴(kuò)大,影響因素逐漸增多,變壓器在運(yùn)行過程中發(fā)生故障的概率日漸增大。最常見的故障是過電壓。它嚴(yán)重干擾著電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,必須采取相應(yīng)措施加以限制。通過建立自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變電站過電壓情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控,從而采取針對(duì)性的措施,是解決變電站過電壓的好辦法。
它的敏感度直接影響到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精確度,是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的電壓傳感器由高壓分壓器和光纖傳感器組成。前者分為電容分壓器、電阻分壓器幾種類型,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,暫態(tài)響應(yīng)和測(cè)量精度好的特點(diǎn),專門用來獲取電壓信號(hào)。由于運(yùn)行狀態(tài)下的分壓器長(zhǎng)期保持并聯(lián)狀態(tài),所以電網(wǎng)的等級(jí)較高時(shí),要做好相關(guān)人員安全防護(hù)工作;后者具有頻帶寬,絕緣性和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),適用于雷電過電壓的測(cè)量。光纖傳感器分為有源光纖和無源光纖兩種。有緣光纖需配置高壓分壓器,無源光纖受環(huán)境溫度影響大,都具有很大的使用局限性。
該環(huán)節(jié)采用光纖或同軸電纜為媒質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。同軸電纜造價(jià)低廉,安裝簡(jiǎn)單,信號(hào)保真度高,但對(duì)安全防護(hù)有要求。光纖絕緣性好,安全可靠,傳輸速率快,抗電磁干擾能力強(qiáng),但需配備專門的接收機(jī)和光發(fā)射,成本較同軸電纜高,而且安裝不便。
模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理在這個(gè)環(huán)節(jié)完成。該環(huán)節(jié)由以下幾個(gè)單元組成:一是多路轉(zhuǎn)換單元,主要負(fù)責(zé)傳感器的選擇或監(jiān)測(cè),一般借助程控模擬開關(guān)完成選通信號(hào);二是預(yù)處理單元,主要用來調(diào)整輸入信號(hào),為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供必要條件,并提供一定的抗干擾功能;三是數(shù)據(jù)采集單元,采樣保持負(fù)責(zé)模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)各輸入量的存儲(chǔ)工作,并進(jìn)行篩選,將數(shù)值未發(fā)生變化的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC是數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的核心部分,主要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換速度和精確度。
它是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié),一般采用兩種方法來完成。一是在線監(jiān)測(cè),由相關(guān)軟件提供硬件的驅(qū)動(dòng),實(shí)時(shí)完成過電壓的采集監(jiān)測(cè)工作;二是離線分析,通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)采樣的數(shù)據(jù)分析,從而完成對(duì)過電壓的判斷。
配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)在線智能監(jiān)控或離線監(jiān)控,從而達(dá)到提高配電效率和供電質(zhì)量的目的。實(shí)施配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化,能夠有效減少人力消耗,縮短事故持續(xù)時(shí)間,為配網(wǎng)管理系統(tǒng)規(guī)劃提供實(shí)時(shí)信息。該項(xiàng)技術(shù)具有工作效率高,維護(hù)成本低,經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:
(1)配電主站,多位于城市調(diào)度中心,負(fù)責(zé)與各子站進(jìn)行通信。配電網(wǎng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、內(nèi)部設(shè)備繁多、監(jiān)控對(duì)象規(guī)模大,分布廣等特點(diǎn),如果都連在主站上,系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。因此設(shè)立子系統(tǒng),減少主站壓力。(2)配電子站,多建于變電站內(nèi),負(fù)責(zé)和電力終端設(shè)備通信。(3)配電遠(yuǎn)方終端。該單元主要對(duì)配網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)的變壓器、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所以及柱上開關(guān)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,識(shí)別各種故障并加以控制等,通過這些功能和主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)相互配合,實(shí)現(xiàn)整個(gè)配網(wǎng)的監(jiān)控和優(yōu)化。(4)通信網(wǎng)絡(luò)。負(fù)責(zé)將主站的控制命令發(fā)送給終端,并將終端的各項(xiàng)參數(shù)信息反饋給主站,實(shí)現(xiàn)主站和終端之間的通訊聯(lián)系。鑒于系統(tǒng)復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,相關(guān)通信設(shè)備數(shù)量多且分布范圍廣等原因,在選擇通信方式時(shí),應(yīng)對(duì)其安全性、實(shí)用性、可管理性及成本等多方面進(jìn)行綜合考慮,并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際,采取最優(yōu)方案,保證配電系統(tǒng)自動(dòng)化的正常工作。
現(xiàn)階段有三種主要通信方式:(1)光纖,廣泛應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng),具有性能優(yōu)、成本高的特點(diǎn);(2)無線通信,在配網(wǎng)信息系統(tǒng)中比較常見,初期投資較少,但后期維護(hù)費(fèi)用較高,目前部分地區(qū)正在研究將其應(yīng)用到配電自動(dòng)化中;(3)中壓載波,正處于試驗(yàn)階段,尚未投入正常使用。
倒閘操作和處理配網(wǎng)故障是配網(wǎng)調(diào)度的主要工作。由于受各種因素影響,調(diào)度系統(tǒng)故障發(fā)生概率較高。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,實(shí)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化,保障配電網(wǎng)供電正常的要求日漸突顯,由此導(dǎo)致了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的誕生與發(fā)展。遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由調(diào)度主站端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行端的自動(dòng)化系統(tǒng)以及連接兩系統(tǒng)的通信信道系統(tǒng)組成,藉由數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)以及通信傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化通過對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制和能量管理等手段來實(shí)現(xiàn)信息收集、狀態(tài)分析、層次協(xié)調(diào)的目的,進(jìn)而為調(diào)度人員提供相應(yīng)的決策參考。該系統(tǒng)還有專門的抗干擾功能,以滿足調(diào)度系統(tǒng)安全穩(wěn)定的需要。
從電力系統(tǒng)整體的角度出發(fā),可以建立一個(gè)總的監(jiān)控系統(tǒng),經(jīng)由對(duì)以上子系統(tǒng)的控制,來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控。
電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化是一個(gè)集傳統(tǒng)技術(shù)改造與現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步于一體的技術(shù)總體推進(jìn)過程。當(dāng)前電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入以計(jì)算機(jī)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)開發(fā)為主要標(biāo)志內(nèi)的階段,但對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)電力需求大、電網(wǎng)建設(shè)復(fù)雜而電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改革開始較晚的國(guó)家來說,在追趕先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),還必須要注重對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn),只有這樣才能保證電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的早日全面實(shí)現(xiàn)。
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