电力工程自动化论文

电力工程自动化论文浅谈电力工程中的电力自动化技术应用电能作为一种具有易控制、输送便利、转换速度快、环境污染小等诸多优点的能源，在上个世纪八十年代成功取代蒸汽动力，成为社会经济发展的能源基础。

与此同时，为适应现代化生产的节奏，具有对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理的电力自动化技术应运而生。

电力系统是一个地域分布广泛、网络结构复杂的综合性系统，主要由变电站、发电厂、输配电系统网络以及终端用户群组成，实行统一调度和运行，电力自动化技术的出现，很好的解决了电能在输送过程中的各种问题，极大的推动了电力工程的发展。

1 目前电力自动化的主要技术应用领域电力自动化系统应用领域广泛，从上个世纪五十年代开始发展到今天，电力自动化系统从开始局限于单项自动装置，到广泛采用远动通信技术装设模拟式调频装置和经济功率分配装置，再到后来以计算机为主体的电网实时监控系统的出现，电力自动化系统逐步迈入现代化发展的轨道。

电力自动化技术主要包括电网调度自动化、火力发电厂自动化、水力发电站综合自动化、电力系统信息自动传输系统、电力系统反事故自动装置、供电系统自动化、电力工业管理系统的自动化等方面，以下针对其中主要的几个方面作简要的介绍。

1.1 电网调度自动化现代电网调度是基于计算机为核心的控制系统，实现信息的采集、安全性检测、屏幕显示、运行工况计算分析和实时控制的功能。

其基本结构按照功能可分为信息采集和命令执行子系统、信息收集处理和控制子系统、信息传输子系统以及人机联系子系统。

电网调度在电力工程中主要应用在变电站自动化、配电网管理系统以及能量管理系统中。

该技术的发展使得管理人员可以随时掌握全网的信息，便于对系统进行实时的维护和管理，应对突发情况采取及时有效的措施，从而保证电网系统稳定和安全。

1.2 供电系统自动化供电系统自动化主要包括地区调度实时监控、变电站自动化和负荷控制三个方面。

地区调度的实时监控系统通常由小型计算机组成。

变电站自动化主要由计算机和通信技术实现，通过对信息的集中处理和应用，对电力系统进行优化组合，从而可以更好的对电力系统进行实时监控和维护。

负荷控制通常采用工频或者声频控制方式来进行，根据负荷记录描绘出负荷曲线，以实现对电能使用情况进行控制的目的。

1.3 水、火力发电厂自动化水力发电厂实施自动化的项目主要包括水库调度、大坝监护和电站运行三个方面。

通过水库水文信息的自动监控系统，自动采集雨量等水文信息，从而为制订水库调度计划、拦洪和蓄洪的方案制定提供了数据支持。

在大坝监控方面，通过大坝监控系统对相关数据的采集分析，提供相应的预警和维护服务。

电站计算机监控系统对全站设备运行、发电机组的安全检测等进行监视和控制，保证电站运行的安全和优化。

火力发电厂实施自动化的项目主要包括厂内机、炉、电运行设备的安全检测、计算机实时控制、有功负荷的经济分配和自动增减、母线电压控制和无功功率的自动增减以及稳定监视和控制等。

1.4 电力系统信息自动传输系统电力系统信息自动传输系统的功能是实现调度中心和发电厂变电站间的实时信息传输。

自动传输系统由远动装置和远动通道组成。

远动通道有微波、载波、高频、声频和光导通信等多种形式，远动装置按功能分为遥测、遥信、遥控三类。

2 电力工程中电力自动化技术的应用电力自动化技术利用现代化通信技术、网络技术、电子技术等将电网用户数据、在线离线数据、电网结构等信息整合，形成一套完整的自动化控制系统，实现在相关设备正常运转状态下的监控、维护和管理。

2.1 现场总线技术现场总线技术是指在电力工程中将自动化装置和仪表控制设备进行连接，形成多向多站的信息网络，并且将数字通信、智能控制以及计算机设备等集成一体化的综合性技术。

目前典型的现场总线有CAN、LONWORKS、HART、PROFIBUS等。

这种技术通过相关设备和传感器，将电流、电阻等信息参数传递到主机上，工作人员根据数学模型对数据进行分析整理，并最终将指令发送到控制设备上。

近年来通过对35KV级变电站等一系列的自动化改造表明，现场总线技术在节省硬件数量与投资、安装、维护等方面表现突出，同时给予用户高度的系统集成主动权，让用户自主选择设备品牌，市场潜力巨大。

2.2 电力自动化补偿技术传统的低压无功补偿技术采集单一信号和三相电容器，三相互补。

采用这种补偿方式对于主要用电为单相负荷的用户，会出现三相负荷不平衡的情况，导致在一定程度上出现过补或者欠补，而且该补偿技术没有考虑到电压的平衡关系，且一般不具备配电检测的功能。

智能无功补偿技术通过固定补偿与动态补偿相结合、三相共补与分相补偿相结合、稳态补偿与快速补偿相结合的方式，弥补了传统技术单纯固定补偿的缺陷，能够较好的适应负载变化。

并且采用先进的投切开关、科学的电压限制条件等技术模式，实现电容器投切的智能控制，提高补偿精度，同时具备缺相保护功能。

2.3 主动对象数据库技术主动对象数据库技术的出现，对软件工程带来了巨大的变革，对软件的开发、封装、设计方向等亦产生了深刻的影响。

在现代电力工程中，主动对象数据库技术被广泛应用于电力系统的自动化监控方面，与传统的技术相比，该技术在对象技术和主动功能的支持方面占据着绝对的优势。

由于对象技术和触发机制的引入，数据库自动监控得以实现，同时处理后的数据准确率高，利用价值高、能够为相关的操作提供可靠的数据参考。

随着数据库技术的发展，以及对监控系统中触发子和对象的函数功能的进一步研究，有望实现电力系统自动监视与控制的更加复杂的功能。

通过在国际上借鉴先进技术和国内专家研发完善，主动对象数据库技术得以不断发展和提高，极大地满足了工业生产和生活的需要。

3 电力自动化技术的发展趋势随着人们生活水平的提高，用户对供电系统的可靠性和稳定性要求越来越高，由于电力企业的各部门职能不统一，各系统之间没有实现信息共享，导致在供电过程中不可避免的出现纰漏。

因此，在今后电力自动化的发展中，必须整合电力系统各部门的资源，逐渐改善这一现状。

将原本分散、具有单一功能的电力自动化系统转化为信息共享的系统，将数据采集与配电系统、监控系统、管理系统、地理系统、高级应用软件包、通信系统集成和馈线自动化整合为一个体系完善、平台开放、信息共享、高效便利的信息系统。

近年来，在社会发展和现代科学技术的推动下，电力自动化技术得到突飞猛进的发展。

随着电力工程的发展，电力自动化程度将会越来越高，新一代的电力自动化技术，即智能电力自动化技术应运而生。

它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了智能配电功能，更科学地管理复杂的电路网络。

智能配电系统不仅能够在故障时发挥作用，而且在配电网正常运行时，也能为供电企业提高经济效益和社会效益。

4 结语从目前电力工程的发展趋势可以看出，电力自动化的发展必将推动电力工程发展，通过工业生产和生活广泛对电力自动化技术的应用，未来的电力自动化技术将朝着提高供电设备的利用率、提高供电稳定性和安全性、降低运营成本、改善供电质量的方向不断努力推进，这一技术对推动电力事业的发展具有重要意义。

试论电力工程中电气自动化技术一、电力系统自动化技术一变电站自动化。

变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，扩大对变电站的监控功能，提高变电站的安全运行水平。

变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制，其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备;二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆;操作监视实现计算机屏幕化;运行管理、记录统计实现自动化。

变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。

二电网调度自动化。

电网调度自动化主要组成部分，由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏蔽显示器、打印设备等，其主要是通过电力系统专用广域网连结的，下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备如测量控制等装置等构成。

电网调度自动化的主要功能是：电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制省级电网以上、自动经济调度省级电网以上并适应电力市场运营的需求等。

三发电厂分散测控系统DCS 。

过程控制单元PCU由可冗余配置的主控模件 MCU和智能I /0模件组成。

MCU模件通过冗余的I /0总线与智能FO模件通讯。

PCU直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。

运行员工作站0S和工程师工作站 ES提供了人机接口。

运行员工作站接收PCU发来的信息和向PCU发出指令，为运，行操作人员提供监视和控制机组运行的手段，工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。

二、变换器电路从低频向高频方向发展随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。

应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。

当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。

采用PWM方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

但是PWM 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。

为了解决这个问题，一种方法是提高开关频率，使之超过人耳能感受的范围，但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断，开关损耗很大。

开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。

1986 年美国威斯康星大学 Divan 教授提出谐振式直流环逆变器。

传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。

而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。

这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。

因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。

三、当前电力系统自动化依赖IT技术向前发展的重要热点技术一电力一次设备智能化。

常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离，互相间用强信号电力电缆和大电流控制电缆连接，而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现，省却大量电力信号电缆和控制电缆，通常简述为一次设备自带测量和保护功能。

如常见的“智能化开关”、“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。

电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰，关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。