電力工程自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

劉 迪

沈陽(yáng)昊誠(chéng)電氣有限公司

電力工程自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

劉 迪

沈陽(yáng)昊誠(chéng)電氣有限公司

電力是我國(guó)的必要能源，其應(yīng)用的領(lǐng)域及其廣泛，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始發(fā)展至今，電力的發(fā)展可謂迅猛。當(dāng)前電力工程自動(dòng)化技術(shù)是電力技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容，在電力很多方面取得了很多的應(yīng)用，電力工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用可以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，對(duì)于降低事故的發(fā)生率也具有重要的作用。

電力工程；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

一、電力自動(dòng)化技術(shù)概論

隨著我國(guó)的綜合實(shí)力不斷的增強(qiáng)，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步，也主要是為了促進(jìn)電力自動(dòng)化的迅速崛起，換言之，電力自動(dòng)化技術(shù)其實(shí)就是把現(xiàn)代的電子技術(shù)、信息的處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)三種技術(shù)合為一體的前提上，發(fā)展起來(lái)的合成體，是在電力工程這個(gè)系統(tǒng)中形成遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理的有用通道。最重要的是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、檢測(cè)和調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的整體作用。如今，電力技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容就在于電力工程自動(dòng)化技術(shù)，在電力的大多數(shù)方面都得到了應(yīng)用，確保電力裝備和工程的安全，減少意外的出現(xiàn)頻率。這對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)都有著重要意義。

二、電力工程自動(dòng)化技術(shù)的主要內(nèi)容

1、變電站自動(dòng)化

變電站技術(shù)的自動(dòng)化主要是利用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的集中處理與有效地應(yīng)用，不僅有利于提升變電站運(yùn)行的可靠性，還可以節(jié)約人力資源的使用。還能夠有效的提升變電站的工作效率，減少變電站事故的發(fā)生。這種技術(shù)完成了由電磁式設(shè)備向微機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)變，在屏幕上就可以進(jìn)行完成操作、監(jiān)控、記錄和管理。變電站自動(dòng)化是目前電力企業(yè)改革的重要部分，其能夠有效節(jié)約人力資源的使用，從而可以更好地監(jiān)控電力系統(tǒng)的操作和運(yùn)行的情況。

2、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是提升電力利用效率的重要措施，它是以信息技術(shù)以及控制技術(shù)為主要的應(yīng)用， 進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度的主要目的是提升用電效率，減少電力損失，對(duì)電力配送進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，盡可能滿足不同地區(qū)的電力需求。實(shí)現(xiàn)信息的采集以及整理和顯示，并保證整個(gè)電網(wǎng)的良好的運(yùn)行狀態(tài)。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的自動(dòng)化，加強(qiáng)了對(duì)電力工程的監(jiān)控，可以更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事故，從而保證電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的方向就是合理控制發(fā)電廠的出力情況，做到經(jīng)濟(jì)、安全、全面、有效。同時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化有利于電力負(fù)荷的控制和管理，確保電網(wǎng)的安全可靠。

3、發(fā)電廠測(cè)控自動(dòng)化

主要是對(duì)城鄉(xiāng)的配電網(wǎng)進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的發(fā)展，核心部分是智能模件和主控模件，目的是監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備的運(yùn)行情況，用來(lái)完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等過(guò)程。發(fā)電廠測(cè)控自動(dòng)化和傳統(tǒng)的人工控制來(lái)比較，不但提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還減少了故障的診斷處理時(shí)間，為發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，發(fā)電廠測(cè)控自動(dòng)化更加安全穩(wěn)定，收集到的數(shù)據(jù)也更加的準(zhǔn)確。電力系統(tǒng)也就得到了更為廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，從而保證配電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用的廣泛性。

三、電力工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

1、柔性交流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，F(xiàn)ACTS中應(yīng)用最廣的是SVC，全世界已投運(yùn)SVC工程超過(guò)一千個(gè)，總?cè)萘砍^(guò)100Gvar。SVC設(shè)備主要供應(yīng)商是ABB公司、西門(mén)子公司等。SVC的應(yīng)用范圍從1kV配電網(wǎng)到765kV超高壓輸電網(wǎng)，容量從1Mvar到1066Mvar。美國(guó)Eddy變電站為彌補(bǔ)無(wú)功功率缺口，采用TSC、TCR和容性濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償。武鋼硅鋼廠由于主軋機(jī)及其配套設(shè)備特殊的負(fù)荷特性，造成母線電壓波動(dòng)大、高次諧波電流大、功率因數(shù)低，裝設(shè)SVC設(shè)備后這些問(wèn)題都顯著改善。FSC是固定串聯(lián)電容補(bǔ)償器，用于固定串補(bǔ)裝置，廣西百色500kV輸電線路就采用了該裝置。

2、功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用

功率半導(dǎo)體器件已用于固態(tài)變壓器、柔性交流輸電、靜止無(wú)功補(bǔ)償、直流輸電技術(shù)等多個(gè)方面。

固態(tài)變壓器是分布式發(fā)電系統(tǒng)、智能電網(wǎng)技術(shù)、可再生能源的關(guān)鍵技術(shù)，其核心就是電力電子技術(shù)，通過(guò)電力電子變流器和高頻變壓器實(shí)現(xiàn)電壓變換、能量傳遞和控制。與傳統(tǒng)變壓器相比，不僅體積小、重量輕，而且供電質(zhì)量高和更便于自動(dòng)監(jiān)控。新一代的固態(tài)變壓器基于15kV碳化硅MOSFET，開(kāi)關(guān)頻率將從1KHz提高到20KHz。

FACTS 技術(shù)主要采用晶閘管、GTO和IGBT等器件，目前IGCT器件替代GTO器件后可實(shí)現(xiàn)電壓源變流器切換4～5KA的電流，這需要比硅基耐壓更高的碳化硅基功率器件。

靜止無(wú)功補(bǔ)償器(STATCOM)也是FACTS控制器之一，用于潮流控制、無(wú)功補(bǔ)償及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。STATCOM主要采用GTO、IGBT、IGCT等全控型器件，采用硅基器件其電路要采用多電平拓?fù)浠蚱骷?lián)來(lái)提高耐壓能力，而利用高壓碳化硅IGBT、GTO，結(jié)構(gòu)將大為簡(jiǎn)化，電能質(zhì)量也將得到提升。

特高壓直流輸電技術(shù)，其直流換流閥的核心器件是6英寸的高壓晶閘管。換流閥工作時(shí)電壓高達(dá)幾百KV，電流高達(dá)幾KA，新型碳化硅SiCGT、GTO可得到應(yīng)用。

3、主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)及調(diào)度端數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)生指令、執(zhí)行這樣的過(guò)程。數(shù)據(jù)采集二次回路中的接線比較復(fù)雜，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)則比較簡(jiǎn)單，主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提供了這種支持。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)采用觸發(fā)器技術(shù)，利用對(duì)象函數(shù)，實(shí)現(xiàn)電力工程自動(dòng)化的應(yīng)用。

4、光互連技術(shù)的應(yīng)用

光互連技術(shù)是利用光纖(或光底板)為傳輸媒介(或無(wú)媒介的自由空間)，結(jié)合波分復(fù)用技術(shù)、IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的一種技術(shù)。光互連技術(shù)用于電力工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具有抗磁干擾強(qiáng)、傳輸速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)：

電氣自動(dòng)化技術(shù)將電子技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融為一體，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理方面發(fā)揮了很重要的作用。隨著電力工程的發(fā)展，電氣自動(dòng)化程度將會(huì)越來(lái)越高，新一代的電氣自動(dòng)化技術(shù)，即智能電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

[1]孫琥.科學(xué)發(fā)展觀旗幟下的工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展[J].硅谷，2009.

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[3]江海濤.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展[J].硅谷，2009(21).