電力系統自動化技術應用

(河南理工大學電氣學院 河南 焦作 454000)

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電力系統自動化技術應用

張錦輝楊金澍白寧波

(河南理工大學電氣學院河南焦作454000)

在電力系統自動化技術中應用計算機技術與先進控制技術是一種全新也是適合時代發展需要的嘗試,同時電力系統自動化也是計算機技術與PLC技術應用的一個重要領域。本文簡單介紹了計算機與PLC技術在電力系統自動化中的應用,最后做出總結。

電力系統自動化；PLC；計算機

一、引言

電力系統自動化是電力系統一直以來力求的發展方向,它包括:發電控制的自動化,電力調度的自動化以及配電自動化。目前發電控制的自動化(AGC)與配電自動化(DAS)已經得以實現但是尚需進一步的發展[1]。電力調度的自動化要求具有在線潮流監視,故障模擬的綜合程序以及SCADA系統實現配電網的自動化,現今最熱門的變電站綜合自動化即建設綜自站,以實現更好的無人值班。

電力系統是一個地域分布遼闊,由發電廠、變電站、輸配電網絡和用戶組成的統一調度和運行的復雜大系統。電力系統自動化的領域包括生產過程的自動檢測、調節和控制,系統和元件的自動安全保護,網絡信息的自動傳輸,系統生產的自動調度,以及企業的自動化經濟管理等。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量(頻率和電壓),保證系統運行的安全可靠,提高經濟效益和管理效能。下面就本人所工作的領域,結合自身的工作經驗和體會,簡要談談計算機技術與PLC技術在電力系統自動化技術中的應用。

二、計算機技術在電力系統自動化應用

隨著計算機技術的飛速發展,使得電力系統自動化技術同時得到了快速地發展。由于電力系統中的發電、輸電、變電、配電以及用電等重要環節都需要計算機技術的支撐。因此,計算機控制技術在電力系統中起到了至關重要的作用。

1.電網調度自動化。電力系統自動化中最主要的組成部分就是電網調度自動化,目前我國將電網調度自動化分為五級,從低到高分別是:縣級、地區、省級、大區以及國家電網調度。其中各級電網的自動化調度都是與計算機技術的應用分不開的。其中最重要的組成部分就是電網調度控制中心的計算機網絡系統,其他的主要組成部分有服務器、工作站、打印設備、大屏蔽顯示器、調度范圍內的發電場、變電站終端設備、通過電力系統專用廣域網連結的下級電網調度控制中心和測量控制等裝置。這些裝置在計算機系統的連結下整個的結合起來,形成一個自動化的電網調度系統。計算機在電網調度自動化的作用不僅要實現實時數據的采集,還要實現對電網運行安全分析的監控,更要實現電力系統的狀態估計、電力負荷預測等功能。

2.變電站自動化。變電站以及與之相關的輸配電線路是為了聯系發電廠與電力用戶而存在的。變電站依賴計算機技術實現自動化,二次設備也隨之實現數字化、網絡化、集成化,在實現的過程中計算機也得到了充分利用,完全是采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜。變電站實現自動化,另外兩個組成部分是操縱監視,實現計算機屏幕化以及運行管理和記錄統計實現自動化,正是如此多的組成部分實現了計算機的自動化管理,所以變電站的整體自動化才得以實現。變電站自動化的實現,不僅是為了滿足變電站的運行操作任務,更是組成電網調度自動化的一個重要組成部分[2]。可以說,要實現電力生產的現代化,一個重要的、不可缺少的環節就是實現變電站的自動化,而變電站的自動化的實現又是依托計算機技術的發展實現的。

3.智能電網技術。計算機技術與電力系統自動化技術結合所形成的一個最具典型性的技術,就是智能電網技術,它是針對整個全局進行智能控制的技術,涵蓋了發電、調度、輸變電、配電和用戶的各個環節。其中應用到計算機技術的系統可以說無處不在,比如說有穩定控制系統、調度自動化系統、變電站自動化系統、柔性交流輸電等。目前這種數字化電網,建設實際上是我國建設智能電網的準備工作,一定程度上可以說是智能電網的雛形。智能電網在建設的過程中需要很多依托計算機的技術,典型的有智能電網的通信技術,需要先進的現代網絡通信技術的應用,而且需要具備雙向性、實時性、可靠性的特征;同時具有信息管理系統,該系統也是完全依托計算機技術而存在的,信息管理系統可以說是計算機技術中應用最為廣泛的技術之一,在各行各業中都有應用,在智能電網中也不例外[3]。

三、PLC技術在電力系統自動化應用

PLC是為了在工業環境下使用而設計的一種可編程邏輯控制器系統。其存儲器采用了可編程序以實現在其內部存儲進行運算、控制、記錄等操作指令。該技術是計算機技術與繼電接觸控制技術相互結合的產物,解決了傳統控制系統內接線復雜、可靠性低、耗能高以及靈活性較差等缺點,因此近年來被廣泛應用于電力系統自動化中。

1.順序控制。火力發電系統內的輔助系統的工藝流程的控制多為順序控制和開關量控制兩種。隨著改革的深入以及國家對節能減排要求的逐步提高,該行業在生產過程中降低資源損耗和提高效益已成為各企業的管理最終目標。因此對類似企業輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求,近年來大型火電企業的輔助系統均已由PLC控制系統代替了原來的繼電控制器,并且隨著科技的進步采用PLC控制系統不僅可以單獨控制某個工藝流程,并且可以通過信息模塊與通信總線連接來協調全廠生產工作[4]。

2.開關量控制。開關量的邏輯控制是工業控制中應用最多的控制。PLC的輸入和輸出信號都是通/斷的開關信號。對控制的輸入、輸出點數可以不受限制,從十幾個到成千上萬個點,均可通過擴展實現。用PLC進行開關量控制已遍及許多行業,如機床電氣控制、電機控制、電梯運行控制、汽車裝配線、啤酒灌裝生產線等。

3.閉環過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC通過模擬量I/O模塊實現模擬量與數字量之間的A/D、D/A轉換,并對模擬量進行閉環PID控制,可用PID子程序來實現,也可使用專用的PID模塊。

4.數據處理。PLC具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統,如無人控制的柔性制造系統;也可用于過程控制系統。

四、結論

當前,電力系統的綜合自動化,已經全面進入以計算機技術和監控技術開發為主要標志內的階段。所以現階段的主要研究任務是,要求我們將先進的計算機技術與控制技術應用到電力系統自動化當中,只有這樣才能保證電力系統自動化技術得到快速的發展。

[1]楊蕊萍.對當前電力系統自動化的分析[J].電子技術與軟件工程,2016,(04):138.

[2]南盟,李雪峰,欒旭,趙一飛.電力系統自動化控制技術的應用探索[J].中國高新技術企業,2015,(30):46-47.

[3]張莉.電氣控制系統故障分析診斷及維修技巧[J].中國新通信,2015,(14):108-109.

[4]張清.電力系統自動化改造中繼電保護的應用[J].通訊世界,2015,(01):91-92.

張錦輝(1994-)，男，漢族，河南商水人，河南理工大學電氣學院自動化專業；楊金澍(1995-)，男，漢族，河南焦作人，河南理工大學電氣學院電氣專業；白寧波(1991-)，男，回族，河南民權人，河南理工大學電氣學院自動化專業。