廈門視城科技有限公司 葉景麗

1 引言

較多領(lǐng)域發(fā)展均需獲得電力行業(yè)支持，無論是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用，還是電力產(chǎn)品研究，均離不開電力。電力電氣自動化實際上為結(jié)合設(shè)備實現(xiàn)自動化運行，將人工操作減少，力電氣方面自動化系統(tǒng)的運用，能夠促進變電站、配電網(wǎng)、電力系統(tǒng)調(diào)度多個方面實現(xiàn)自動化。元件技術(shù)中變換器電路、全控電力開關(guān)等的運用，能使系統(tǒng)的有效運行獲得充分保證[1]。

2 電力電氣自動化系統(tǒng)

2.1 變電站自動化

變電站實現(xiàn)自動化過程中，對于變電站當(dāng)中的二次設(shè)備，即信號系統(tǒng)、測量儀表、遠動裝置、機電保護自動裝置等，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計以及功能組合，運用現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)等，形成具有一體化特點的自動化系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)自動測量、自動監(jiān)視變電站輸配電線路以及主要設(shè)備，并利用其進行調(diào)度通信。

一是監(jiān)控子系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠進行數(shù)據(jù)采集，涉及開矢量、模擬量、點能量；故障錄波、故障記錄；事件順序記錄；操作控制；涉及對隔離開關(guān)以及斷路器、變壓器分接頭位置等遠程控制；安全監(jiān)視，監(jiān)視的內(nèi)容主要包括電壓、電流、主變壓器溫度、頻率等。

二是自動裝置子系統(tǒng)。變電站在運行過程中，自動裝置關(guān)系到其可靠性、安全性，在自動化系統(tǒng)當(dāng)中，可以通過微機型自動裝置將常規(guī)性自動裝置取代，展開就地控制[2]。

三是微機保護子系統(tǒng)。就微機保護子系統(tǒng)來講，涉及連接線路、主要設(shè)備全套保護，包括線路后備保護、主保護；無功補償方面電容器組保護；母線保護；非直接性接地系統(tǒng)實施的單相接地選線。

2.2 配電網(wǎng)自動化

對于配電網(wǎng)來講，主要為電纜、架空線路、配電變壓器構(gòu)成。配電網(wǎng)很長一段時間以來，僅能結(jié)合手工方法進行操作控制，在科技不斷發(fā)展過程中，可以結(jié)合獨立孤島性自動化技術(shù)，然而在分配電能時，仍存在較多不足，配電網(wǎng)自動化的實現(xiàn)，在電能監(jiān)控、電能分配中，發(fā)揮著十分重要的作用。

對于配電網(wǎng)自動化而言，主要涉及設(shè)備管理、自動制圖、信息分析等，主要是基于后臺軟件、智能終端以及數(shù)據(jù)資料庫，結(jié)合信息技術(shù)，推動配電網(wǎng)實現(xiàn)自動化，實現(xiàn)充分利用電能[3]。

從配電網(wǎng)自動化功能方面考慮，配電網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行實時采集以及控制，結(jié)合通信系統(tǒng)以及終端設(shè)備，使配電網(wǎng)狀態(tài)運用實時方式向主站傳送，由主站監(jiān)視、控制配電網(wǎng)絡(luò)，其中主要為保護動作信息、配電開關(guān)狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)多個方面。并且實現(xiàn)饋線自動化，針對線路故障進行隔離、快速定位，并且針對非故障區(qū)段進行供電恢復(fù)。

管理配電地理信息，將地理圖作為主要背景，針對配電網(wǎng)絡(luò)、配電設(shè)備展開分層管理，涉及統(tǒng)計、查詢。能夠展開應(yīng)用分析，針對采集運行數(shù)據(jù)展開分析，并對其進行計算，進而使決策制定獲得較好輔助，主要涉及狀態(tài)估計、網(wǎng)絡(luò)拓撲、的無功優(yōu)化等。

2.3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

就當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來講，電力調(diào)度方面的自動化整體發(fā)展較為迅速，電力調(diào)度方面的自動化，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)當(dāng)中涉及的運行數(shù)據(jù)進行實時收集，促進電力調(diào)度工作在開展時整體工作質(zhì)量以及工作效率的提升，也能使電力電氣運用獲得數(shù)據(jù)參考，確保電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。對于電氣系統(tǒng)調(diào)度來講，其自動化的實現(xiàn)，在當(dāng)前發(fā)展較快，具有強大功能性，可以使電力系統(tǒng)在運行時的可靠性、準確性以及經(jīng)濟性獲得比較充分的保障。

電力系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控功能以及數(shù)據(jù)采集屬于調(diào)度實現(xiàn)自動化重要基礎(chǔ)。在這一系統(tǒng)當(dāng)中，包括信息采集以及命令系統(tǒng)、信息傳輸環(huán)節(jié)，以及信息收集、控制、處理環(huán)節(jié)。對于信息采集以及命令系統(tǒng)來講，在工作時，主要是結(jié)合發(fā)電終端和相關(guān)設(shè)備有效整理信息，并且使信息向計算機集控平臺進行傳送，進而遠程控制系統(tǒng)。就信息傳輸環(huán)節(jié)來講，其屬于系統(tǒng)重要組成，能夠使自動化調(diào)度的實現(xiàn)，獲得比較充分的參考依據(jù)。就信息收集、控制、處理環(huán)節(jié)來講，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的及時總結(jié)以及歸納，然后使結(jié)構(gòu)調(diào)度員現(xiàn)實，采取有效控制方法。

3 電力電氣自動化系統(tǒng)元件技術(shù)

電力電氣自動化系統(tǒng)在元件技術(shù)方面獲得了較為明顯的發(fā)展，其中主要體現(xiàn)在變換器電路由原本低頻發(fā)展為高頻，電力電子開關(guān)由晶閘管半控型發(fā)展為全控型晶閘管，交流調(diào)速控制相關(guān)理論發(fā)展，以及通用變頻器的廣泛大量運用，電力電氣自動化系統(tǒng)元件技術(shù)詳見表1。

表1 電力電氣自動化系統(tǒng)元件技術(shù)

3.1 變換器電路

生產(chǎn)設(shè)備元件當(dāng)中，應(yīng)用最廣泛的為變換器電路，在電力電子產(chǎn)品進行改革背景下，電子產(chǎn)品器件當(dāng)中使用的變換器相應(yīng)的也在展開改革，變換器電路以往比較簡單，是通過晶閘管構(gòu)成，使用過程中，變換器能夠使直流電相控成整流電路，實際使用過程中，會受高次諧波影響，元件技術(shù)的運用可以使上述問題獲得有效解決，電流和電壓二者之間存在的電位差，將不會處于一成不變狀態(tài)，相位差余弦值會受到電流變化所影響，獲得逐漸提升，在此情況下，電網(wǎng)便不會受高次諧波所影響，避免出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。

電動機當(dāng)中轉(zhuǎn)矩脈動即使位置比較低，也不會對運作形成影響。然而電壓或者是電流進行超負荷運行時，便會出現(xiàn)較大問題。通過變換器電路的運用，可以促進電流進行自動斷開，向低功率進行自動變化，可以使設(shè)備元件得到保護，也能使設(shè)備正常運行獲得充分保證。

3.2 全控電力開關(guān)

晶閘管變換器屬于一代電子元件，表明電子設(shè)備自動化步入到了新時代，然而在科技、經(jīng)濟迅速發(fā)展過程中，晶閘管已難以適應(yīng)現(xiàn)代社會實際需要。就晶閘管控制器來講，其屬于半控型，逐漸由全控型取代。其中GTO 變頻控制器的整體應(yīng)用十分廣泛，并且GTO 元件從應(yīng)用上來講，整體也比較頻繁。然而GTO 元件進行使用時，參變量不具備較強穩(wěn)定性，會導(dǎo)致二次擊穿受到影響，因此安全問題上難以獲得比較充分的保障。同時GTO 元件在容量上較少，不具有良好通電能力，這便需要在使用全控型元件過程中，結(jié)合加大電壓方式實現(xiàn)。

GTO 元件在應(yīng)用過程中，和GTO 變頻控制器相比，并不是十分理想。但是新電力元件和以往變換器之間對比，在功能上較好，通過對全控電力開關(guān)的設(shè)計，能夠?qū)δ孀兤鞯膶嶋H工作頻率進行有效控制，推動其固定，可以避免電壓、電流在不穩(wěn)定影響下，發(fā)生自動開啟，或者是自動關(guān)閉的情況，可以將開關(guān)發(fā)生損壞的概率明顯降低。

3.3 交流調(diào)速控制

當(dāng)前使用的電力元件，會結(jié)合交流調(diào)速控制這一技術(shù)展開假設(shè)和設(shè)計。對于交流調(diào)速控制來講，這一理念主要是將矢量控制理論作為主要依托，為一種高階、非線性多變量控制系統(tǒng)，從其理念上來講，源自直流電動機控制。就直流電動機控制來講，其為結(jié)合固定磁場實現(xiàn)。

以電流電機模型為例，在其固定部分當(dāng)中，針對直流勵磁進行了安裝，磁極是N 以及S。在旋轉(zhuǎn)軸位置進行了電力樞紐元件安裝，旋轉(zhuǎn)部分、固定部分具有縫隙。而電路部分需安裝兩個導(dǎo)體，即A 以及X，導(dǎo)體安裝過程中，安裝為電力樞紐線圈，線圈兩端位置，需和兩個弧狀銅片進行連接。就轉(zhuǎn)向器來講，其需在轉(zhuǎn)軸固定。中心轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)向片之間為互相絕緣狀態(tài)。電力樞紐進行旋轉(zhuǎn)時，樞紐線圈便能結(jié)合電刷、換向片和外電路接通。

在此過程中，可以結(jié)合直流電機進行控制，并且將矢量控制加入其中，展開交流調(diào)速控制。實施交流調(diào)速控制時，整個過程由于比較復(fù)雜，電流走向呈現(xiàn)出綜合狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)位置磁鏈有極大可能會對旋轉(zhuǎn)元件四周同路參數(shù)產(chǎn)生影響。這便造成應(yīng)用交流調(diào)速控制這一理論過程中，較大可能會發(fā)生假設(shè)分析以及應(yīng)用結(jié)果有所不符的情況，很有可能相差較遠。這便需要結(jié)合交流調(diào)速控制這一理論時，檢測旋轉(zhuǎn)軸心附近磁鏈方向。

3.4 通用變頻器

電力電氣當(dāng)中，廣泛應(yīng)用通用變頻器，結(jié)合通用變頻器，能夠較好控制變頻形式。對電壓控制效果表現(xiàn)較好，會呈現(xiàn)高壓態(tài)勢。以IGBT 通用變頻器為例，使用時整體效果較好，具有較高穩(wěn)定性以及安全性。在處理信號過程中，整體上較為準確，可以更好地達到質(zhì)量控制要求，通用變頻器如圖1所示。

圖1 通用變頻器

4 電力電氣自動系統(tǒng)在實踐當(dāng)中的具體應(yīng)用

4.1 監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的運用

電力電氣自動化可以針對監(jiān)控系統(tǒng)展開監(jiān)督管理，全面掌握監(jiān)控系統(tǒng)實際運行狀態(tài)，掌握電氣設(shè)備運行狀態(tài)。對于監(jiān)控系統(tǒng)來講，主要包括站端、主站監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)客戶端，在各個區(qū)當(dāng)中，各監(jiān)控系統(tǒng)都會配備主站監(jiān)控中心，進而結(jié)合電子地圖配備使使用人員獲得監(jiān)控信息服務(wù)，站端作用在于收集和處理相關(guān)數(shù)據(jù)。然后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、傳統(tǒng)系統(tǒng)展開有效對接，進而使監(jiān)控系統(tǒng)整體運行獲得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在使用網(wǎng)絡(luò)客戶端時，結(jié)合賬號密碼便能查看信息。

4.2 故障診斷當(dāng)中的運用

電力電氣實現(xiàn)自動化，可以有效診斷檢測電力電氣工程當(dāng)中存在的設(shè)備故障，保證電力設(shè)備可以保持最佳性能狀態(tài)。在使用自動化技術(shù)時，如果將危險性監(jiān)測出，發(fā)現(xiàn)其和閾值相比更大的情況下，會將信號向管理人員發(fā)出，實現(xiàn)對設(shè)備故障的有效處理。針對部分故障，可以展開自動處理。如監(jiān)測排查電力電氣系統(tǒng)過程中，自動化技術(shù)在運用時，可以通過智能方式記錄保存故障數(shù)據(jù)，進而使人工處理工作在開展時，獲得比較充分數(shù)據(jù)支持。在監(jiān)測數(shù)值高于正常數(shù)值的情況下，系統(tǒng)便會將警報自動發(fā)出，同時制定具有較強針對性的應(yīng)急方案。此種方式不僅可以在故障出現(xiàn)時進行診斷，也能實現(xiàn)對故障的事先診斷。

5 結(jié)語

計算機技術(shù)迅速發(fā)展背景下，電力電氣自動化這一系統(tǒng)進行也相應(yīng)的獲得了發(fā)展，元件技術(shù)也有所更新，并且獲得了廣泛運用。當(dāng)前使用的電力電子開關(guān)，已經(jīng)發(fā)展為全控型晶閘管，變換器電路也開始發(fā)展為高頻。在交流調(diào)速方面的控制理論也變得越發(fā)成熟，并且開始將通用變頻器大量投入到使用中，這在較大程度上保證了電力電氣獲得更為快速、自動、安全地運行。在今后研究工作開展時，可以進一步加強此類內(nèi)容的深入分析。