電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱遵義

（1.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001；2.安徽華塑股份有限公司，安徽 定遠(yuǎn) 233290）

1 自動監(jiān)控技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

1.1 遠(yuǎn)程性監(jiān)控技術(shù)

在電氣工程中，使用適合條件的遠(yuǎn)程監(jiān)控可以提升電氣工業(yè)的運(yùn)行模式，節(jié)約生產(chǎn)及使用成本，例如電纜成本、耗材成本、人工費(fèi)等。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控還可以使得我們在監(jiān)控電氣工程設(shè)備上沒有了地域上的限制，大大減少了工作人員的工作量，提升我們的工作效率。但是在正常應(yīng)用過程中，會因?yàn)榈匦蔚膹?fù)雜、傳輸信號距離過遠(yuǎn)等因素，導(dǎo)致信號接收狀態(tài)并不理想，很大程度上會降低遠(yuǎn)程監(jiān)控所實(shí)現(xiàn)的部分功能。

1.2 監(jiān)控技術(shù)的集中及現(xiàn)場應(yīng)用

監(jiān)控技術(shù)的集中應(yīng)用能夠在電氣工程中應(yīng)用的最主要因素是因?yàn)樗旧碓O(shè)計比較容易，操作簡單，安裝使用之后可以節(jié)省一部分購買機(jī)械設(shè)備的資金，并且更方便進(jìn)行日常維護(hù)。

在電力系統(tǒng)之中使用最為廣泛的是現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)，它使用的是一種串行的通信線路，可以對在生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一的進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。這種方式的監(jiān)控方法，可以對不同的電氣工程進(jìn)行有針對性的監(jiān)控，而且各個設(shè)施之間沒有相互影響和干涉，都是通過網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行與總監(jiān)控室進(jìn)行直接的聯(lián)系，具有較強(qiáng)的靈活性和獨(dú)立性能。通過監(jiān)控技術(shù)手段在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可以降低生產(chǎn)使用成本，還能夠增加系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

2 電氣自動化技術(shù)的發(fā)展

2.1 變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

變換器電路是電力系統(tǒng)中的主要構(gòu)成成分之一，其發(fā)展變化過程與電力電子技術(shù)的發(fā)展變化緊密相連，可以說，電子元器件的更新?lián)Q代速度直接影響著電氣自動化的發(fā)展速度。

在以前使用晶閘管時，電力系統(tǒng)中的直流電路運(yùn)行模式無法避免的出現(xiàn)交流變頻情況出現(xiàn)，隨著電子元器件的發(fā)展迅猛，PWM交換器逐步替換了普通的晶閘管，這使得電力行業(yè)解決了電動機(jī)在低頻工作狀態(tài)下出現(xiàn)的額轉(zhuǎn)矩脈動現(xiàn)象，另外電動機(jī)的有效功率也得到了顯著地提升。可是，使用PWM交換器帶來了較大的振動噪音。直到美國威斯康星大學(xué)研發(fā)出直流環(huán)逆變器，它可以實(shí)現(xiàn)電氣元器件功能的靈活轉(zhuǎn)變，不僅能夠在零電流下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，又完全消除了開關(guān)損耗。這個研發(fā)成果的使用，有效的降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，提升了逆變器的集成化程度，還使得電氣自動化技術(shù)得到了很大的提升。

2.2 交流調(diào)速控制理論

利用對異步電動機(jī)定子電流矢量進(jìn)行測量進(jìn)而控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)勵磁、轉(zhuǎn)矩兩電流的目的，最終實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，這一控制過程稱為矢量控制，也即交流調(diào)速控制。在該理論的支持下，對三相異步電動機(jī)的控制基本上相當(dāng)于滯留電動機(jī)，可以使三相異步電動機(jī)具有等同于直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)性能，很大幅度上提升了交流調(diào)速的競爭力，并最終可以提升電力系統(tǒng)的自動化水平程度。

2.3 智能保護(hù)與綜合自動化技術(shù)

上世紀(jì)九十年代以來，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的研究一直很熱門。我國電力領(lǐng)域的科研工作者也先后對電力系統(tǒng)智能保護(hù)與綜合自動化技術(shù)進(jìn)行了大量的開發(fā)與研究，并根據(jù)我國國情將最新的理論成果和實(shí)踐技術(shù)應(yīng)用到國內(nèi)各電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中。從而使新型保護(hù)裝置進(jìn)入了智能化時代，也極大地提高了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。截止2011年統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國自產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于220kV及以下電壓等級變電站的自動化中，而330kV及以上電壓等級變電站也有不少選擇試用。目前，我國研究工作人員針對我國電力系統(tǒng)研究開發(fā)的分層分布式綜合自動化裝置已經(jīng)先后投入到我國大約兩萬余所 35kV～500kV各種電壓等級的變電站中以及每年新建的千百所變電站中運(yùn)行。

2.4 電氣自動化的實(shí)時仿真系統(tǒng)

為了能夠?qū)崟r監(jiān)測到電力系統(tǒng)的符合情況，科研人員對電力系統(tǒng)進(jìn)行了仿真建模，通過建立的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時仿真系統(tǒng)，可以在不同環(huán)境下對模擬電力系統(tǒng)的進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)實(shí)驗(yàn)，為科學(xué)研究提供大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時，還能夠與多種控制裝置組成閉環(huán)回路，對整個電力系統(tǒng)裝置進(jìn)行監(jiān)控。使用實(shí)時仿真系統(tǒng)還能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供智能保護(hù)和新型的輸電系統(tǒng)研究提供實(shí)驗(yàn)條件。

2.5 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術(shù)

我國的電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三部分組成，其中發(fā)電部分全部在發(fā)電廠運(yùn)行過程中，輸電部分包括高壓輸電和變電站部分，配電直接服務(wù)于各個電力用戶。配電自動化技術(shù)是服務(wù)于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造的重要技術(shù)，主要利用電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等與電力設(shè)備相結(jié)合，通過配電網(wǎng)來進(jìn)行潮流計算之后，應(yīng)用人工智能來進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。

2.6 人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著人工智能的發(fā)展越來越完善，研究人員也開始將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、模糊邏輯和進(jìn)化理論等應(yīng)用到電力系統(tǒng)的故障診斷、設(shè)計規(guī)劃、運(yùn)行分析等方面，

從而使電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制逐步實(shí)現(xiàn)智能化成為可能。

結(jié)語

電力系統(tǒng)是一個國家的能源調(diào)度控制中心，其發(fā)展水平是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。應(yīng)用電氣自動化技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，是達(dá)到電力系統(tǒng)高效運(yùn)行的捷徑之一。同時，現(xiàn)在是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時代，電氣自動化的應(yīng)用能更好地滿足時代的需求。我國的電力系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)起步較晚，與國外相比，在某些技術(shù)方面存在著一定的差距。所以，我們不僅要學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，同時注重自主研發(fā)適合我國國情的電氣自動化系統(tǒng)，為我國電力系統(tǒng)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]姚建國，楊勝春，高宗和等.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（13）:7-11.

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[3]王仁.電力系統(tǒng)中電氣自動化技術(shù)處理中應(yīng)用思考[J].北京技術(shù)，2009（11）:32-33.