試論電力電氣自動化系統及元件技術的運用

廈門視城科技有限公司 葉景麗

1 引言

較多領域發展均需獲得電力行業支持，無論是網絡技術運用，還是電力產品研究，均離不開電力。電力電氣自動化實際上為結合設備實現自動化運行，將人工操作減少，力電氣方面自動化系統的運用，能夠促進變電站、配電網、電力系統調度多個方面實現自動化。元件技術中變換器電路、全控電力開關等的運用，能使系統的有效運行獲得充分保證[1]。

2 電力電氣自動化系統

2.1 變電站自動化

變電站實現自動化過程中，對于變電站當中的二次設備，即信號系統、測量儀表、遠動裝置、機電保護自動裝置等，結合優化設計以及功能組合，運用現代電子技術、計算機技術、信號處理技術等，形成具有一體化特點的自動化系統，結合系統自動測量、自動監視變電站輸配電線路以及主要設備，并利用其進行調度通信。

一是監控子系統。系統能夠進行數據采集，涉及開矢量、模擬量、點能量；故障錄波、故障記錄；事件順序記錄；操作控制；涉及對隔離開關以及斷路器、變壓器分接頭位置等遠程控制；安全監視，監視的內容主要包括電壓、電流、主變壓器溫度、頻率等。

二是自動裝置子系統。變電站在運行過程中，自動裝置關系到其可靠性、安全性，在自動化系統當中，可以通過微機型自動裝置將常規性自動裝置取代，展開就地控制[2]。

三是微機保護子系統。就微機保護子系統來講，涉及連接線路、主要設備全套保護，包括線路后備保護、主保護；無功補償方面電容器組保護；母線保護；非直接性接地系統實施的單相接地選線。

2.2 配電網自動化

對于配電網來講，主要為電纜、架空線路、配電變壓器構成。配電網很長一段時間以來，僅能結合手工方法進行操作控制，在科技不斷發展過程中，可以結合獨立孤島性自動化技術，然而在分配電能時，仍存在較多不足，配電網自動化的實現，在電能監控、電能分配中，發揮著十分重要的作用。

對于配電網自動化而言，主要涉及設備管理、自動制圖、信息分析等，主要是基于后臺軟件、智能終端以及數據資料庫，結合信息技術，推動配電網實現自動化，實現充分利用電能[3]。

從配電網自動化功能方面考慮，配電網對數據進行實時采集以及控制，結合通信系統以及終端設備，使配電網狀態運用實時方式向主站傳送，由主站監視、控制配電網絡，其中主要為保護動作信息、配電開關狀態、運行數據多個方面。并且實現饋線自動化，針對線路故障進行隔離、快速定位，并且針對非故障區段進行供電恢復。

管理配電地理信息，將地理圖作為主要背景，針對配電網絡、配電設備展開分層管理，涉及統計、查詢。能夠展開應用分析，針對采集運行數據展開分析，并對其進行計算，進而使決策制定獲得較好輔助，主要涉及狀態估計、網絡拓撲、的無功優化等。

2.3 電力系統調度自動化

就當前電力系統發展現狀來講，電力調度方面的自動化整體發展較為迅速，電力調度方面的自動化，能夠對電力系統當中涉及的運行數據進行實時收集，促進電力調度工作在開展時整體工作質量以及工作效率的提升，也能使電力電氣運用獲得數據參考，確保電力系統處于穩定運行狀態。對于電氣系統調度來講，其自動化的實現，在當前發展較快，具有強大功能性，可以使電力系統在運行時的可靠性、準確性以及經濟性獲得比較充分的保障。

電力系統實現監控功能以及數據采集屬于調度實現自動化重要基礎。在這一系統當中，包括信息采集以及命令系統、信息傳輸環節，以及信息收集、控制、處理環節。對于信息采集以及命令系統來講，在工作時，主要是結合發電終端和相關設備有效整理信息，并且使信息向計算機集控平臺進行傳送，進而遠程控制系統。就信息傳輸環節來講，其屬于系統重要組成，能夠使自動化調度的實現，獲得比較充分的參考依據。就信息收集、控制、處理環節來講，能夠實現對信息的及時總結以及歸納，然后使結構調度員現實，采取有效控制方法。

3 電力電氣自動化系統元件技術

電力電氣自動化系統在元件技術方面獲得了較為明顯的發展，其中主要體現在變換器電路由原本低頻發展為高頻，電力電子開關由晶閘管半控型發展為全控型晶閘管，交流調速控制相關理論發展，以及通用變頻器的廣泛大量運用，電力電氣自動化系統元件技術詳見表1。

表1 電力電氣自動化系統元件技術

3.1 變換器電路

生產設備元件當中，應用最廣泛的為變換器電路，在電力電子產品進行改革背景下，電子產品器件當中使用的變換器相應的也在展開改革，變換器電路以往比較簡單，是通過晶閘管構成，使用過程中，變換器能夠使直流電相控成整流電路，實際使用過程中，會受高次諧波影響，元件技術的運用可以使上述問題獲得有效解決，電流和電壓二者之間存在的電位差，將不會處于一成不變狀態，相位差余弦值會受到電流變化所影響，獲得逐漸提升，在此情況下，電網便不會受高次諧波所影響，避免出現干擾現象。

電動機當中轉矩脈動即使位置比較低，也不會對運作形成影響。然而電壓或者是電流進行超負荷運行時，便會出現較大問題。通過變換器電路的運用，可以促進電流進行自動斷開，向低功率進行自動變化，可以使設備元件得到保護，也能使設備正常運行獲得充分保證。

3.2 全控電力開關

晶閘管變換器屬于一代電子元件，表明電子設備自動化步入到了新時代，然而在科技、經濟迅速發展過程中，晶閘管已難以適應現代社會實際需要。就晶閘管控制器來講，其屬于半控型，逐漸由全控型取代。其中GTO 變頻控制器的整體應用十分廣泛，并且GTO 元件從應用上來講，整體也比較頻繁。然而GTO 元件進行使用時，參變量不具備較強穩定性，會導致二次擊穿受到影響，因此安全問題上難以獲得比較充分的保障。同時GTO 元件在容量上較少，不具有良好通電能力，這便需要在使用全控型元件過程中，結合加大電壓方式實現。

GTO 元件在應用過程中，和GTO 變頻控制器相比，并不是十分理想。但是新電力元件和以往變換器之間對比，在功能上較好，通過對全控電力開關的設計，能夠對逆變器的實際工作頻率進行有效控制，推動其固定，可以避免電壓、電流在不穩定影響下，發生自動開啟，或者是自動關閉的情況，可以將開關發生損壞的概率明顯降低。

3.3 交流調速控制

當前使用的電力元件，會結合交流調速控制這一技術展開假設和設計。對于交流調速控制來講，這一理念主要是將矢量控制理論作為主要依托，為一種高階、非線性多變量控制系統，從其理念上來講，源自直流電動機控制。就直流電動機控制來講，其為結合固定磁場實現。

以電流電機模型為例，在其固定部分當中，針對直流勵磁進行了安裝，磁極是N 以及S。在旋轉軸位置進行了電力樞紐元件安裝，旋轉部分、固定部分具有縫隙。而電路部分需安裝兩個導體，即A 以及X，導體安裝過程中，安裝為電力樞紐線圈，線圈兩端位置，需和兩個弧狀銅片進行連接。就轉向器來講，其需在轉軸固定。中心轉軸與轉向片之間為互相絕緣狀態。電力樞紐進行旋轉時，樞紐線圈便能結合電刷、換向片和外電路接通。

在此過程中，可以結合直流電機進行控制，并且將矢量控制加入其中，展開交流調速控制。實施交流調速控制時，整個過程由于比較復雜，電流走向呈現出綜合狀態，旋轉位置磁鏈有極大可能會對旋轉元件四周同路參數產生影響。這便造成應用交流調速控制這一理論過程中，較大可能會發生假設分析以及應用結果有所不符的情況，很有可能相差較遠。這便需要結合交流調速控制這一理論時，檢測旋轉軸心附近磁鏈方向。

3.4 通用變頻器

電力電氣當中，廣泛應用通用變頻器，結合通用變頻器，能夠較好控制變頻形式。對電壓控制效果表現較好，會呈現高壓態勢。以IGBT 通用變頻器為例，使用時整體效果較好，具有較高穩定性以及安全性。在處理信號過程中，整體上較為準確，可以更好地達到質量控制要求，通用變頻器如圖1所示。

圖1 通用變頻器

4 電力電氣自動系統在實踐當中的具體應用

4.1 監控系統當中的運用

電力電氣自動化可以針對監控系統展開監督管理，全面掌握監控系統實際運行狀態，掌握電氣設備運行狀態。對于監控系統來講，主要包括站端、主站監控中心、網絡客戶端，在各個區當中，各監控系統都會配備主站監控中心，進而結合電子地圖配備使使用人員獲得監控信息服務，站端作用在于收集和處理相關數據。然后結合網絡服務器、傳統系統展開有效對接，進而使監控系統整體運行獲得數據基礎。在使用網絡客戶端時，結合賬號密碼便能查看信息。

4.2 故障診斷當中的運用

電力電氣實現自動化，可以有效診斷檢測電力電氣工程當中存在的設備故障，保證電力設備可以保持最佳性能狀態。在使用自動化技術時，如果將危險性監測出，發現其和閾值相比更大的情況下，會將信號向管理人員發出，實現對設備故障的有效處理。針對部分故障，可以展開自動處理。如監測排查電力電氣系統過程中，自動化技術在運用時，可以通過智能方式記錄保存故障數據，進而使人工處理工作在開展時，獲得比較充分數據支持。在監測數值高于正常數值的情況下，系統便會將警報自動發出，同時制定具有較強針對性的應急方案。此種方式不僅可以在故障出現時進行診斷，也能實現對故障的事先診斷。

5 結語

計算機技術迅速發展背景下，電力電氣自動化這一系統進行也相應的獲得了發展，元件技術也有所更新，并且獲得了廣泛運用。當前使用的電力電子開關，已經發展為全控型晶閘管，變換器電路也開始發展為高頻。在交流調速方面的控制理論也變得越發成熟，并且開始將通用變頻器大量投入到使用中，這在較大程度上保證了電力電氣獲得更為快速、自動、安全地運行。在今后研究工作開展時，可以進一步加強此類內容的深入分析。