電力系統(tǒng)自動化論文

　　電力系統(tǒng)自動化是我們電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向，它的主要任務(wù)是保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于電力系統(tǒng)自動化論文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!

　　電力系統(tǒng)自動化論文篇1

　　淺論電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用

　　摘要：隨著電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化無疑對于電力系統(tǒng)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對自動化的要求也越來越高。本文就電力系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動化;技術(shù)應(yīng)用

　　引言：

　　電力系統(tǒng)自動化是針對電力的二次系統(tǒng)而言，指的是利用各類不同的能夠進(jìn)行自動檢測，控制以及決策功能的裝置，同時利用信號系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元器件，電力全系統(tǒng)或者布局系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程或者就地監(jiān)控，調(diào)節(jié)，控制以及協(xié)調(diào)，從而保證電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而為人們的生產(chǎn)生活提供高質(zhì)量的電能?；诖?，實現(xiàn)電力在生產(chǎn)，供應(yīng)等環(huán)節(jié)的穩(wěn)定，安全，及時可持續(xù)性是電力系統(tǒng)自動化的目標(biāo)，同時，電力系統(tǒng)的自動化也是實現(xiàn)電力系統(tǒng)提高效率，降低成本，實現(xiàn)電力生產(chǎn)的一體化，自動化，節(jié)約化的核心。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，高效，可持續(xù)是電力系統(tǒng)自動化的終極目標(biāo)。

　　一、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的工作流程與控制要求

　　在各個領(lǐng)域中電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用都非常廣泛，伴隨計算機(jī)技術(shù)的不斷普遍，電力系統(tǒng)已經(jīng)不再是單一的控制與管理，而是通過自動化技術(shù)把各個領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的管理、控制及優(yōu)化。

　　1. 電力系統(tǒng)的自動化基本的工藝流程

　　在電力系統(tǒng)的中心地帶的控制中心裝設(shè)現(xiàn)代化的中心控制計算機(jī)，以其為中心，向四周輻射網(wǎng)絡(luò)，而構(gòu)成1 個完整的立體化的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)全面且暢通的信息的傳達(dá)和指令的傳輸[2]。中心控制計算機(jī)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)總體的調(diào)節(jié)控制，而一些監(jiān)控設(shè)備則是主要負(fù)責(zé)各種操作的自動化。以此為基礎(chǔ)，組成以控制部件做為中心，將各種軟件進(jìn)行結(jié)合使用，以變大控制范圍與不斷的深化自動化的程度。在電力系統(tǒng)的綜合自動化過程中，一般運(yùn)用分層控制的操作控方式，以實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的合理、經(jīng)濟(jì)與可靠[3]。

　　2. 電力系統(tǒng)的自動化控制的一般要求

　　2.1 快速而準(zhǔn)確的收集、檢測和處理一些電力系統(tǒng)中的各個元器件或者系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行的參數(shù);

　　2.2 通過電力系統(tǒng)的自動化的實際的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)的各種元件的技術(shù)、安全和經(jīng)濟(jì)節(jié)能的整體要求，為各個設(shè)備的運(yùn)行操作者提供一些調(diào)控的策略，或者對相關(guān)的元件進(jìn)行直接的調(diào)控;

　　2.3 電力系統(tǒng)的自動化調(diào)節(jié)控制不僅能有效地節(jié)約人力資源、減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，且能延長一些設(shè)備的壽命，大大降低電力系統(tǒng)的安全事故的發(fā)生，全面的改善與提高電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行性能，尤其在事故發(fā)生時，能及時有效的避免連鎖的事故和大面積停電事故的發(fā)生;

　　2.4 實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的各個層次、局部系統(tǒng)和各元件之間的綜合協(xié)調(diào)，為電力系統(tǒng)找尋最優(yōu)質(zhì)供電、經(jīng)濟(jì)和安全節(jié)能的運(yùn)行方式。

　　二、電力系統(tǒng)自動化新技術(shù)的應(yīng)用

　　隨著科技的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)越來越多的自動化新技術(shù)被應(yīng)用于生產(chǎn)中。電力系統(tǒng)智能化控制技術(shù)。電力系統(tǒng)自動化技術(shù)主要經(jīng)歷了以下幾個方面的發(fā)展歷程。第一階段，基于傳遞函數(shù)單輸出單輸入控制時期;第二階段，基于線性最優(yōu)化控制，非線性控制以及多機(jī)協(xié)調(diào)控制時期;第三階段，智能化控制時期。作為一個動態(tài)的系統(tǒng)，無疑電力系統(tǒng)具有變參數(shù)，強(qiáng)非線性的特征，智能控制在電力系統(tǒng)尤其是新興的電力系統(tǒng)工程中有著越來越重要的應(yīng)用。電力系統(tǒng)自動化智能控制技術(shù)將越來越多的應(yīng)用于多機(jī)系統(tǒng)的靜止無功發(fā)生器控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勵磁，快關(guān)綜合控制系統(tǒng)等方面。

　　第二，實現(xiàn)對變壓器設(shè)備在線監(jiān)控。

　　隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益增加，同時電力系統(tǒng)的容量也在越來越大。因此，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對人們的生產(chǎn)和生活有著至關(guān)重要的影響，這些對電力設(shè)備正常工作的要求也越來越高。基于此，供電企業(yè)的重要任務(wù)之一就是保證電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定與可靠，同時使得設(shè)備故障降低。電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備可靠性與設(shè)備故障損耗降低的保障措施主要是通過對設(shè)備進(jìn)行檢修。電力系統(tǒng)設(shè)備的檢查以及修理都屬于設(shè)備檢修的范疇。通常情況下，電力系統(tǒng)電器設(shè)備進(jìn)行檢修包括檢修故障，狀態(tài)檢修以及定期檢修幾個階段。電力系統(tǒng)實現(xiàn)電器設(shè)備的狀態(tài)檢修其前提是對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測，及時全面準(zhǔn)確的把握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時能夠?qū)⒃O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)和設(shè)備的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測，這樣能夠?qū)⒃O(shè)備可能存在的故障進(jìn)行分析。

　　第三，電力系統(tǒng)微機(jī)實時保護(hù)系統(tǒng)。

　　隨著我國電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置越來越多的應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)要求微機(jī)保護(hù)裝置具有高可靠性，高實時性與高擴(kuò)展性，同時，電力系統(tǒng)要求微機(jī)保護(hù)裝置的通信能力強(qiáng)大，人機(jī)交互界面友好。基于此，不但電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)不但要求有較高的硬件設(shè)施，同時也對嵌入式軟件要求不斷提高，因此，電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，不但能夠多任務(wù)的高效優(yōu)先級管理，同時具有非常大的可移植性和擴(kuò)展性，提高了電力系統(tǒng)自動化的控制效率。目前，越來越多的電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置被應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中，當(dāng)前微機(jī)保護(hù)中通常采用RIOS，確保電力系統(tǒng)自動化的可靠性與及時性。對于電力系統(tǒng)自動化繼電保護(hù)來說，首要問題是實時性問題。

　　這是由于一旦發(fā)生事故，電網(wǎng)穩(wěn)定性安全性會在事故后的瞬間(幾十到幾百毫秒)遭受威脅，因此，當(dāng)穩(wěn)定控制措施發(fā)生延遲時，不但不能夠起保護(hù)作用，還有可能造成其他安全問題，從而使得電力系統(tǒng)遭受損失。電力系統(tǒng)自動化保護(hù)實時性不但包括數(shù)據(jù)實時性，同時也指的是對數(shù)據(jù)的分析，處理等的實時性。嵌入式技術(shù)不但能夠?qū)ν饨绲氖录M(jìn)行預(yù)測，同時也能夠在有限時間內(nèi)做出反應(yīng)。電力系統(tǒng)自動化采用RTOS，一方面能夠?qū)?yīng)用程序進(jìn)行分解，同時能夠進(jìn)行監(jiān)控進(jìn)程的開啟，對系統(tǒng)中各個程序進(jìn)行監(jiān)控，一旦電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了異常的情況，那么就能夠自動在UNIX 在中自動終止問題，同時通過對另外進(jìn)程的調(diào)用修復(fù)問題，因此，采用RTOS 能夠使得電力系統(tǒng)自動化的可靠性大幅度提高。另外，由于當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)語言采用了C 或者C++ 語言，具有非常好的靈活性，因此，其擴(kuò)展性強(qiáng)，同時采用了模塊化設(shè)計，當(dāng)模塊出現(xiàn)問題時，僅僅更換相應(yīng)的模塊，就能夠解決問題。

　　三、電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展前景

　　隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)自動化在控制策略上的發(fā)展方向為智能化與最優(yōu)化;而微型機(jī)與遠(yuǎn)程通信則是電力系統(tǒng)自動化控制手段的發(fā)展方向。具體來說，建立全面的DMS 系統(tǒng)，利用DMS 系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)電氣的管理水平;同時適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的發(fā)展，優(yōu)化電氣設(shè)備保護(hù)，從而使得發(fā)生大面積停電故障的事故減少甚至消除，使得電力系統(tǒng)的可靠性提高;改變目前變電站操作方式與值班方式，實現(xiàn)真正的變電站無人值守管理方式。電力系統(tǒng)自動化的重要特征就是數(shù)據(jù)共享，對于SCADA 來說，由于繼電保護(hù)與SCADA的多項數(shù)據(jù)相同，因此基于分布式的變電站SCADA 集成到微機(jī)保護(hù)中，從而實現(xiàn)在同一硬件平臺監(jiān)控與保護(hù)的共享，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動化的經(jīng)濟(jì)性。

　　結(jié)束語：

　　總之，電力系統(tǒng)的綜合自動化發(fā)展是綜合性的整體推進(jìn)的過程。對于中國現(xiàn)今階段電力需求量大、電網(wǎng)的建設(shè)比較復(fù)雜和電力系統(tǒng)綜合自動化的改革開始比較晚等特點(diǎn)來說，電力系統(tǒng)綜合自動化在追趕先進(jìn)技術(shù)的同時，也必須注重對傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備的改造，這樣才能使電力系統(tǒng)綜合自動化早日全面實現(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　電力系統(tǒng)自動化論文篇2

　　淺談電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘 要：本文針對全控型電力電子開關(guān)、變換器電路、交流調(diào)速控制、通用變頻器、單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計算機(jī)的發(fā)展幾方面論述了電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞自動化 變換器 交流 工業(yè)控制

　　電氣自動化專業(yè)在我國最早開設(shè)于50年代，名稱為工業(yè)企業(yè)電氣自動化。據(jù)教育部最新公布的本科專業(yè)設(shè)置目錄，它屬于工科電氣信息類。新名稱為電氣二程及其自動化或自動化。

　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)溝迅猛發(fā)展，原有的電力傳動(電子拖動)控制的概念已經(jīng)不能充分概抓現(xiàn)代生產(chǎn)自動化系流中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。它的研究對象已經(jīng)發(fā)展為運(yùn)動控制系統(tǒng)，下面僅對有關(guān)電氣自動化技術(shù)的新發(fā)展作一些介紹。

　　1 全控型電力電子開關(guān)逐步取代半控型晶閘管

　　50年代末出現(xiàn)的晶閘管標(biāo)志著運(yùn)動控制的新紀(jì)元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用于直流和交流傳動控制系統(tǒng)。由于目前所能生產(chǎn)的電流/電壓定額和開關(guān)時間的不同，各種器件各有其應(yīng)用范圍。

　　GTR的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項參數(shù)影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設(shè)計出合適的保護(hù)電路和驅(qū)動電路上，這也使得電路比較復(fù)雜，難以掌握。

　　GTO是一種用門極可關(guān)斷的高壓器件，它的主要缺點(diǎn)是關(guān)斷增益低，一般為4~5，這就需要一個十分龐大的關(guān)斷驅(qū)動電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為2V~4.5V，開通di/dt和關(guān)斷dv/dt也是限制GTO推廣運(yùn)用的另一原因，前者約為500A/μs，后者約為500V/μs，這就需要一個龐大的吸收電路。

　　由于GTR、GTO等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進(jìn)廠新一代具有高輸人阻抗的MOS結(jié)構(gòu)電力半導(dǎo)體器件的一切。它的開關(guān)時間很快，安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是P一MOSFET的通態(tài)電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓P一MOSFET造成了很大困難。

　　IGBT是P一MOSFET工藝技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)物，它兼有MOSFET高輸人阻抗、高速特性和GTR大電流密度特性的混合器件。其開關(guān)速度比P一MOSFET低，但比GTR快;其通態(tài)電壓降與GTR相擬約為1.5V一3.5V，比P一MOSFET小得多，其關(guān)斷存儲時間和電流卜降時間為別為0.2μs一0.4μs和0.2μs一1.5μs，因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩(wěn)定的安個工作區(qū)，較高的效率，驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。

　　MOS控制晶閘管(MCT)是一種在它的單胞內(nèi)集成了MOSFET的品閘管，利用MOS門來控制品閘管的開通和關(guān)斷，具有晶閘管的低通態(tài)電壓降，但其工作電流密度遠(yuǎn)高IGBT和GTR，在理論上可制成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開關(guān)頻率，且其關(guān)斷增益極高。

　　IGBT和MGT這一類復(fù)合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在模塊化和復(fù)合化思路的基礎(chǔ)上，其發(fā)展便是功率集成電路PIC(Power，lntegrated Circute)，在PIC中，不僅主回路的器件，而月驅(qū)動電路、過壓過流保護(hù)、電流檢測甚至溫度自動控制等作用都集成到一起，形成一個整體，這可以算作第四代電力電子器件。

　　2 變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

　　隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。當(dāng)電力電子器件進(jìn)人第二代后，更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對電網(wǎng)的影響，解決了電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。

　　但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。開關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。

　　1986年美國威斯康星大學(xué)Divan教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開關(guān)’，其開關(guān)損耗較大，限制了開關(guān)在頻率上的提高。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

　　3 交流調(diào)速控制理論日漸成熟

　　矢量控制的基本思想是仿照直流電動機(jī)的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉(zhuǎn)矩分量解禍開來，分別加以控制。它需要檢測轉(zhuǎn)子磁鏈的方向，且其性能易受轉(zhuǎn)子參數(shù)，特別是轉(zhuǎn)子回路時間常數(shù)的影響。加上矢量旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)雜性，使得實際的控制效果難于達(dá)到分析的結(jié)果。

　　大致來說，直接轉(zhuǎn)矩控制，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析計算與控制電流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩。它省掉了復(fù)雜的矢量變換與電動數(shù)學(xué)模型的簡化處理，大大減少了矢量控制中控制性能參數(shù)易受參數(shù)變化影響的問題，沒有通常的PWM信號發(fā)生器，其控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手段直接，信號處理物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍之內(nèi)，且無超調(diào)，是一種具有高靜動態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

　　4 通用變頻器開始大量投入實用

　　一般把系列化、批員化、占市場量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從技術(shù)發(fā)展看，電力半導(dǎo)體器件有GTO、GTR、IGBT，但以后兩種為主，尤以IGBT為發(fā)展趨勢：支頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAS(Reliabiliry，Availability，Servicebility)功能也由于采用單片機(jī)控制動技術(shù)而得以提高。

　　5 單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計算機(jī)的發(fā)展

　　以MCS—51代表的8位機(jī)雖然仍占主導(dǎo)地位，但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)及GMS97C(二系列單片機(jī)等正在推廣，而且單片機(jī)的應(yīng)用范圍已開始擴(kuò)展至智能儀器儀表或不太復(fù)雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機(jī)的優(yōu)勢另外，單片機(jī)的開發(fā)手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的C語言、PL/M語言。

　　在集成電路方面，需要重點(diǎn)說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時基電路在自動控制系統(tǒng)中運(yùn)用很廠。在電機(jī)控制方面，還有專用于產(chǎn)生PWM控制信號的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

　　在邏輯電路方面，值得注意的是用專用芯片(ASIC)進(jìn)行邏輯設(shè)計。ASIC(Appilca-tion Specificl，Int egrated Circuit)中有編程邏輯陣列PLD(Programmable Logic Device)。這些特點(diǎn)使得GAL在降低系統(tǒng)造價，減少產(chǎn)品體積和功耗，提高可靠性和穩(wěn)定性及簡化系統(tǒng)設(shè)計，增強(qiáng)應(yīng)用的保密性方面有廣闊的發(fā)展產(chǎn)景，特別適合新產(chǎn)品研制及DMA控制和高速圖表處理，其上述交流的控制最終用工業(yè)控制計算機(jī)完成。