(河南理工大學(xué)電氣學(xué)院 河南 焦作 454000)

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電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用

張錦輝楊金澍白寧波

(河南理工大學(xué)電氣學(xué)院河南焦作454000)

在電力系統(tǒng)自動化技術(shù)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)控制技術(shù)是一種全新也是適合時(shí)代發(fā)展需要的嘗試,同時(shí)電力系統(tǒng)自動化也是計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。本文簡單介紹了計(jì)算機(jī)與PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用,最后做出總結(jié)。

電力系統(tǒng)自動化；PLC；計(jì)算機(jī)

一、引言

電力系統(tǒng)自動化是電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向,它包括:發(fā)電控制的自動化,電力調(diào)度的自動化以及配電自動化。目前發(fā)電控制的自動化(AGC)與配電自動化(DAS)已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)但是尚需進(jìn)一步的發(fā)展[1]。電力調(diào)度的自動化要求具有在線潮流監(jiān)視,故障模擬的綜合程序以及SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化,現(xiàn)今最熱門的變電站綜合自動化即建設(shè)綜自站,以實(shí)現(xiàn)更好的無人值班。

電力系統(tǒng)是一個(gè)地域分布遼闊,由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過程的自動檢測、調(diào)節(jié)和控制,系統(tǒng)和元件的自動安全保護(hù),網(wǎng)絡(luò)信息的自動傳輸,系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調(diào)度,以及企業(yè)的自動化經(jīng)濟(jì)管理等。電力系統(tǒng)自動化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量(頻率和電壓),保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠,提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。下面就本人所工作的領(lǐng)域,結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)和體會,簡要談?wù)動?jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化技術(shù)中的應(yīng)用。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,使得電力系統(tǒng)自動化技術(shù)同時(shí)得到了快速地發(fā)展。由于電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等重要環(huán)節(jié)都需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐。因此,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。

1.電網(wǎng)調(diào)度自動化。電力系統(tǒng)自動化中最主要的組成部分就是電網(wǎng)調(diào)度自動化,目前我國將電網(wǎng)調(diào)度自動化分為五級,從低到高分別是:縣級、地區(qū)、省級、大區(qū)以及國家電網(wǎng)調(diào)度。其中各級電網(wǎng)的自動化調(diào)度都是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分不開的。其中最重要的組成部分就是電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其他的主要組成部分有服務(wù)器、工作站、打印設(shè)備、大屏蔽顯示器、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電場、變電站終端設(shè)備、通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心和測量控制等裝置。這些裝置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連結(jié)下整個(gè)的結(jié)合起來,形成一個(gè)自動化的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)在電網(wǎng)調(diào)度自動化的作用不僅要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集,還要實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行安全分析的監(jiān)控,更要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測等功能。

2.變電站自動化。變電站以及與之相關(guān)的輸配電線路是為了聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶而存在的。變電站依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化,二次設(shè)備也隨之實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化,在實(shí)現(xiàn)的過程中計(jì)算機(jī)也得到了充分利用,完全是采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜。變電站實(shí)現(xiàn)自動化,另外兩個(gè)組成部分是操縱監(jiān)視,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化以及運(yùn)行管理和記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動化,正是如此多的組成部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的自動化管理,所以變電站的整體自動化才得以實(shí)現(xiàn)。變電站自動化的實(shí)現(xiàn),不僅是為了滿足變電站的運(yùn)行操作任務(wù),更是組成電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個(gè)重要組成部分[2]。可以說,要實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化,一個(gè)重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)變電站的自動化,而變電站的自動化的實(shí)現(xiàn)又是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)的。

3.智能電網(wǎng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力系統(tǒng)自動化技術(shù)結(jié)合所形成的一個(gè)最具典型性的技術(shù),就是智能電網(wǎng)技術(shù),它是針對整個(gè)全局進(jìn)行智能控制的技術(shù),涵蓋了發(fā)電、調(diào)度、輸變電、配電和用戶的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)可以說無處不在,比如說有穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)、柔性交流輸電等。目前這種數(shù)字化電網(wǎng),建設(shè)實(shí)際上是我國建設(shè)智能電網(wǎng)的準(zhǔn)備工作,一定程度上可以說是智能電網(wǎng)的雛形。智能電網(wǎng)在建設(shè)的過程中需要很多依托計(jì)算機(jī)的技術(shù),典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù),需要先進(jìn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用,而且需要具備雙向性、實(shí)時(shí)性、可靠性的特征;同時(shí)具有信息管理系統(tǒng),該系統(tǒng)也是完全依托計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的,信息管理系統(tǒng)可以說是計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,在各行各業(yè)中都有應(yīng)用,在智能電網(wǎng)中也不例外[3]。

三、PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用

PLC是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。其存儲器采用了可編程序以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)部存儲進(jìn)行運(yùn)算、控制、記錄等操作指令。該技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物,解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)接線復(fù)雜、可靠性低、耗能高以及靈活性較差等缺點(diǎn),因此近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中。

1.順序控制?；鹆Πl(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。隨著改革的深入以及國家對節(jié)能減排要求的逐步提高,該行業(yè)在生產(chǎn)過程中降低資源損耗和提高效益已成為各企業(yè)的管理最終目標(biāo)。因此對類似企業(yè)輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求,近年來大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由PLC控制系統(tǒng)代替了原來的繼電控制器,并且隨著科技的進(jìn)步采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以單獨(dú)控制某個(gè)工藝流程,并且可以通過信息模塊與通信總線連接來協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作[4]。

2.開關(guān)量控制。開關(guān)量的邏輯控制是工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制。PLC的輸入和輸出信號都是通/斷的開關(guān)信號。對控制的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制,從十幾個(gè)到成千上萬個(gè)點(diǎn),均可通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制已遍及許多行業(yè),如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制、電梯運(yùn)行控制、汽車裝配線、啤酒灌裝生產(chǎn)線等。

3.閉環(huán)過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D、D/A轉(zhuǎn)換,并對模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制,可用PID子程序來實(shí)現(xiàn),也可使用專用的PID模塊。

4.數(shù)據(jù)處理。PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng)。

四、結(jié)論

當(dāng)前,電力系統(tǒng)的綜合自動化,已經(jīng)全面進(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。所以現(xiàn)階段的主要研究任務(wù)是,要求我們將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與控制技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)自動化當(dāng)中,只有這樣才能保證電力系統(tǒng)自動化技術(shù)得到快速的發(fā)展。

[1]楊蕊萍.對當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化的分析[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016,(04):138.

[2]南盟,李雪峰,欒旭,趙一飛.電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)的應(yīng)用探索[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015,(30):46-47.

[3]張莉.電氣控制系統(tǒng)故障分析診斷及維修技巧[J].中國新通信,2015,(14):108-109.

[4]張清.電力系統(tǒng)自動化改造中繼電保護(hù)的應(yīng)用[J].通訊世界,2015,(01):91-92.

張錦輝(1994-)，男，漢族，河南商水人，河南理工大學(xué)電氣學(xué)院自動化專業(yè)；楊金澍(1995-)，男，漢族，河南焦作人，河南理工大學(xué)電氣學(xué)院電氣專業(yè)；白寧波(1991-)，男，回族，河南民權(quán)人，河南理工大學(xué)電氣學(xué)院自動化專業(yè)。