淺談電力自動化

王海燕

摘要:電力自動化是指綜合運用控制理論、電子設備、儀器儀表、計算機軟硬件技術及其他技術,對發電過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加發電量、提高發電生產效率和質量、降低消耗、確保安全等目的的一類綜合性技術。文章對我國電力自動化的發展及現狀進行了探討。

關鍵詞:電力自動化;現場總線;無線通訊技術;變頻器

中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0156-02

現今,創新的自動化系統控制著復雜的工藝流程,并確保過程運行的可靠及安全,為先進的維護策略打造了相應的基礎。電力過程自動化技術的日新月異和控制水平的不斷提高搜企網版權所有,為電力工業解決能源資源和環境約束的矛盾創造了條件。隨著社會及電力工業的發展,電力自動化的重要性與日劇增。傳統的信息、通信和自動化技術之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術,包括無線網絡、現場總線、變頻器及人機界面、控制軟件等,大大提升了過程系統的效率和安全性能。

一、電力自動化的發展

我國是從20世紀60年代開始研制變電站自動化技術。到70年代初,便先后研制出電氣集中控制裝置和集保護、控制、信號為一體的裝置。在80年代中期,由清華大學研制的35kV變電站微機保護、監測自動化系統在威海望島變電站投入運行。與此同時南京自動化研究院也開發出了220kV梅河口變電站綜合自動化系統。此外,國內許多高等校及科研單位也在這方面做了大量的工作,推出一些不同類型、功能各異的自動化系統。為國內的變電站自動化技術的發展起到了卓有成效的推動作用。1998年全國裝機容量超過277GW,躍居世界第2位,自此以后,我國電力仍以較高的速度和更大的規模迅猛發展,預計我國電力裝機總容量將在今年底至明年初突破800GW。

二、電力自動化的實現技術

現場總線(Fieldbus)被譽為自動化領域的計算機局域網。信息技術的飛速發展,引起了自動化系統結構的變革,隨著工業電網的日益復雜工業自動化網版權所有,人們對電網的安全要求也越來越高,現場總線控制技術作為一門新興的控制技術必將取代過去的控制方式而應用在電力自動化中。

三、無線技術

無線通訊技術因其不必在廠區范圍內進行繁雜、昂貴的布線,因而有著誘人的特質。位于現場的巡視和檢修維護人員借此可保持和集中控制室等控制管理中心的聯系,并實現信息共享。此外,無線技術還具有高度靈活性、易于使用、通過遠程鏈接可實現遠方設備或系統的可視化、參數調整和診斷等獨特功能。無線技術的出現及快速進步,正在賦予電力工業領域以一種嶄新的視角來觀察問題,并由此在電力流程工業領域及資產管理領域,開創一個激動人心的新紀元。

盡管目前存在多種無線技術漢陽科技,但僅有幾種特別適用于電力流程工業。這是因為無線信號通過空間傳播的過程、搭載的數據容量(帶寬)、抗RFI(射頻干擾)/EMI(電磁干擾)干擾性、對物理屏障的易感性、可伸縮性、可靠性,還有成本,都因無線技術網絡的不同而不同。因此,很多用戶都傾向于“依據具體的應用場合,來選定合適的無線技術”?？刂朴玫臒o線技術主要有GSM/GPRS(蜂窩)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自組織網絡等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX應用增長速度最快,這是因為其在帶寬和安全性能方面較優、在數據集中和網絡化方面具備卓越的安全框架、具有主機數據集成的高度靈活性、高的魯棒性及低的成本。

四、信息化技術

電力信息化包括電力生產、調度自動化和管理信息化兩部分。廠站自動化歷來是電力信息化的重點,大部分水電廠、火力發電廠以及變電站配備了計算機監控系統;相當一部分水電廠在進行改造后還實現了無人值班、少人值守。發電生產自動化監控系統的廣泛應用大大提高了生產過程自動化水平。電力調度的自動化水平更是國際領先,目前電力調度自動化的各種系統,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省電力調度機構全部建立了SCADA系統,電網的三級調度100%實現了自動化。華北電力調度局自動化處處長郭子明說,早在20世紀70年代華北電力調度局就用晶體管計算機調度電力,從國產121機到176機,再到176雙機,華北電力調度局全用過,到1978年已經基本實現了電網調度自動化。

五、安全技術

電力是社會的命脈之一,當今人類社會對電力系統的依賴已到了難以想象的程度。電力系統發生大災變對于社會的影響是不可估量的,因此電力系統最重要的是運行的安全性,但這個問題在全世界均未得到很好解決,電力系統發生大災變的概率小但后果極其嚴重,我國電力系統也出現過穩定破壞的重大事故。由于我國經濟快速發展的需求,電力工業將會繼續以空前的速度和規模發展。隨著三峽電站、西電東送、南北互供和全國聯網等重大工程的實施,我國必將出現世界上最大規模的電力系統。

六、傳動技術

實現變頻調速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路以及控制器(MCU/DSP)等部分組成。變頻器作為節能降耗減排的利器之一,在電力設備中的應用已經極為廣泛而成熟。對于變頻器廠商而言,在未來三十年,變頻器,尤其是高壓變頻器在電力節能降耗中的作用極為明顯,變頻器也成為越來越多電力行業改造技術的首選。在業內,以ABB為首的電力自動化技術領導廠商,ABB建立了全球最大的變壓器生產基地及絕緣體制造中心。自1998年成立以來,公司多次參與國家重點電力建設項目,憑借安全可靠、高效節能的產品性能而獲得國內外用戶的好評。其公司多種產品,包括:PLC、變流器、儀器儀表、機器人等產品都在電力行業中得到很好的應用。

七、人機界面

發電站、變電站、直流電源屏是十分重要的設備,隨著科學技術的不斷發展,搜企網,單片機技術的日趨完善,電力行業中對發電站、變電站設備提出了更高精密、更高質量的要求,直流電源屏是發電站、變電站二次設備中非常重要的設備,直流電源屏承擔著向發電站、變電站提供直流控制保護電源的作用,同時提供給高壓開關及斷路器的操作電源,因此直流電源屏的可靠性將直接關系到發電站的安全運行,直流電源屏的發展已經經歷了很長的時間,從早期的直流發電機、磁飽和直流充電機到集成電路可控硅控制直流充電機、單片機控制可控硅充電機、高頻開關電源充電機等,至目前直流電源屏已很成熟。

直流電源屏整流充電部分仍然采用目前國際最流行的軟開關技術,將工頻交流經過多級變換,最后形成穩定的直流輸出,直流電源屏系統控制的核心部件是V80系列可編程控制器PLC,它將系統采集的輸入輸出模擬量以及開關量經過運算處理,最終控制高頻開關電源模塊使其按電池曲線及有人為設置的工作要求更可靠地工作。