廈門視城科技有限公司 葉景麗

1 引言

較多領(lǐng)域發(fā)展均需獲得電力行業(yè)支持，無論是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用，還是電力產(chǎn)品研究，均離不開電力。電力電氣自動(dòng)化實(shí)際上為結(jié)合設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，將人工操作減少，力電氣方面自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠促進(jìn)變電站、配電網(wǎng)、電力系統(tǒng)調(diào)度多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。元件技術(shù)中變換器電路、全控電力開關(guān)等的運(yùn)用，能使系統(tǒng)的有效運(yùn)行獲得充分保證[1]。

2 電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 變電站自動(dòng)化

變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程中，對(duì)于變電站當(dāng)中的二次設(shè)備，即信號(hào)系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x表、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、機(jī)電保護(hù)自動(dòng)裝置等，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)以及功能組合，運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等，形成具有一體化特點(diǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)監(jiān)視變電站輸配電線路以及主要設(shè)備，并利用其進(jìn)行調(diào)度通信。

一是監(jiān)控子系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，涉及開矢量、模擬量、點(diǎn)能量；故障錄波、故障記錄；事件順序記錄；操作控制；涉及對(duì)隔離開關(guān)以及斷路器、變壓器分接頭位置等遠(yuǎn)程控制；安全監(jiān)視，監(jiān)視的內(nèi)容主要包括電壓、電流、主變壓器溫度、頻率等。

二是自動(dòng)裝置子系統(tǒng)。變電站在運(yùn)行過程中，自動(dòng)裝置關(guān)系到其可靠性、安全性，在自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，可以通過微機(jī)型自動(dòng)裝置將常規(guī)性自動(dòng)裝置取代，展開就地控制[2]。

三是微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)。就微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)來講，涉及連接線路、主要設(shè)備全套保護(hù)，包括線路后備保護(hù)、主保護(hù)；無功補(bǔ)償方面電容器組保護(hù)；母線保護(hù)；非直接性接地系統(tǒng)實(shí)施的單相接地選線。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化

對(duì)于配電網(wǎng)來講，主要為電纜、架空線路、配電變壓器構(gòu)成。配電網(wǎng)很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，僅能結(jié)合手工方法進(jìn)行操作控制，在科技不斷發(fā)展過程中，可以結(jié)合獨(dú)立孤島性自動(dòng)化技術(shù)，然而在分配電能時(shí)，仍存在較多不足，配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，在電能監(jiān)控、電能分配中，發(fā)揮著十分重要的作用。

對(duì)于配電網(wǎng)自動(dòng)化而言，主要涉及設(shè)備管理、自動(dòng)制圖、信息分析等，主要是基于后臺(tái)軟件、智能終端以及數(shù)據(jù)資料庫(kù)，結(jié)合信息技術(shù)，推動(dòng)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)充分利用電能[3]。

從配電網(wǎng)自動(dòng)化功能方面考慮，配電網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集以及控制，結(jié)合通信系統(tǒng)以及終端設(shè)備，使配電網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)用實(shí)時(shí)方式向主站傳送，由主站監(jiān)視、控制配電網(wǎng)絡(luò)，其中主要為保護(hù)動(dòng)作信息、配電開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)多個(gè)方面。并且實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，針對(duì)線路故障進(jìn)行隔離、快速定位，并且針對(duì)非故障區(qū)段進(jìn)行供電恢復(fù)。

管理配電地理信息，將地理圖作為主要背景，針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)、配電設(shè)備展開分層管理，涉及統(tǒng)計(jì)、查詢。能夠展開應(yīng)用分析，針對(duì)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)展開分析，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而使決策制定獲得較好輔助，主要涉及狀態(tài)估計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、的無功優(yōu)化等。

2.3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

就當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來講，電力調(diào)度方面的自動(dòng)化整體發(fā)展較為迅速，電力調(diào)度方面的自動(dòng)化，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)當(dāng)中涉及的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，促進(jìn)電力調(diào)度工作在開展時(shí)整體工作質(zhì)量以及工作效率的提升，也能使電力電氣運(yùn)用獲得數(shù)據(jù)參考，確保電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于電氣系統(tǒng)調(diào)度來講，其自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，在當(dāng)前發(fā)展較快，具有強(qiáng)大功能性，可以使電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的可靠性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)性獲得比較充分的保障。

電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能以及數(shù)據(jù)采集屬于調(diào)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化重要基礎(chǔ)。在這一系統(tǒng)當(dāng)中，包括信息采集以及命令系統(tǒng)、信息傳輸環(huán)節(jié)，以及信息收集、控制、處理環(huán)節(jié)。對(duì)于信息采集以及命令系統(tǒng)來講，在工作時(shí)，主要是結(jié)合發(fā)電終端和相關(guān)設(shè)備有效整理信息，并且使信息向計(jì)算機(jī)集控平臺(tái)進(jìn)行傳送，進(jìn)而遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。就信息傳輸環(huán)節(jié)來講，其屬于系統(tǒng)重要組成，能夠使自動(dòng)化調(diào)度的實(shí)現(xiàn)，獲得比較充分的參考依據(jù)。就信息收集、控制、處理環(huán)節(jié)來講，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的及時(shí)總結(jié)以及歸納，然后使結(jié)構(gòu)調(diào)度員現(xiàn)實(shí)，采取有效控制方法。

3 電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)元件技術(shù)

電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在元件技術(shù)方面獲得了較為明顯的發(fā)展，其中主要體現(xiàn)在變換器電路由原本低頻發(fā)展為高頻，電力電子開關(guān)由晶閘管半控型發(fā)展為全控型晶閘管，交流調(diào)速控制相關(guān)理論發(fā)展，以及通用變頻器的廣泛大量運(yùn)用，電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)元件技術(shù)詳見表1。

表1 電力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)元件技術(shù)

3.1 變換器電路

生產(chǎn)設(shè)備元件當(dāng)中，應(yīng)用最廣泛的為變換器電路，在電力電子產(chǎn)品進(jìn)行改革背景下，電子產(chǎn)品器件當(dāng)中使用的變換器相應(yīng)的也在展開改革，變換器電路以往比較簡(jiǎn)單，是通過晶閘管構(gòu)成，使用過程中，變換器能夠使直流電相控成整流電路，實(shí)際使用過程中，會(huì)受高次諧波影響，元件技術(shù)的運(yùn)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(huì)處于一成不變狀態(tài)，相位差余弦值會(huì)受到電流變化所影響，獲得逐漸提升，在此情況下，電網(wǎng)便不會(huì)受高次諧波所影響，避免出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。

電動(dòng)機(jī)當(dāng)中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)即使位置比較低，也不會(huì)對(duì)運(yùn)作形成影響。然而電壓或者是電流進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)較大問題。通過變換器電路的運(yùn)用，可以促進(jìn)電流進(jìn)行自動(dòng)斷開，向低功率進(jìn)行自動(dòng)變化，可以使設(shè)備元件得到保護(hù)，也能使設(shè)備正常運(yùn)行獲得充分保證。

3.2 全控電力開關(guān)

晶閘管變換器屬于一代電子元件，表明電子設(shè)備自動(dòng)化步入到了新時(shí)代，然而在科技、經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展過程中，晶閘管已難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)實(shí)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(yīng)用十分廣泛，并且GTO 元件從應(yīng)用上來講，整體也比較頻繁。然而GTO 元件進(jìn)行使用時(shí)，參變量不具備較強(qiáng)穩(wěn)定性，會(huì)導(dǎo)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(shí)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(jié)合加大電壓方式實(shí)現(xiàn)。

GTO 元件在應(yīng)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(duì)比，在功能上較好，通過對(duì)全控電力開關(guān)的設(shè)計(jì)，能夠?qū)δ孀兤鞯膶?shí)際工作頻率進(jìn)行有效控制，推動(dòng)其固定，可以避免電壓、電流在不穩(wěn)定影響下，發(fā)生自動(dòng)開啟，或者是自動(dòng)關(guān)閉的情況，可以將開關(guān)發(fā)生損壞的概率明顯降低。

3.3 交流調(diào)速控制

當(dāng)前使用的電力元件，會(huì)結(jié)合交流調(diào)速控制這一技術(shù)展開假設(shè)和設(shè)計(jì)。對(duì)于交流調(diào)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(tǒng)，從其理念上來講，源自直流電動(dòng)機(jī)控制。就直流電動(dòng)機(jī)控制來講，其為結(jié)合固定磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。

以電流電機(jī)模型為例，在其固定部分當(dāng)中，針對(duì)直流勵(lì)磁進(jìn)行了安裝，磁極是N 以及S。在旋轉(zhuǎn)軸位置進(jìn)行了電力樞紐元件安裝，旋轉(zhuǎn)部分、固定部分具有縫隙。而電路部分需安裝兩個(gè)導(dǎo)體，即A 以及X，導(dǎo)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(gè)弧狀銅片進(jìn)行連接。就轉(zhuǎn)向器來講，其需在轉(zhuǎn)軸固定。中心轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)向片之間為互相絕緣狀態(tài)。電力樞紐進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，樞紐線圈便能結(jié)合電刷、換向片和外電路接通。

在此過程中，可以結(jié)合直流電機(jī)進(jìn)行控制，并且將矢量控制加入其中，展開交流調(diào)速控制。實(shí)施交流調(diào)速控制時(shí)，整個(gè)過程由于比較復(fù)雜，電流走向呈現(xiàn)出綜合狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)位置磁鏈有極大可能會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)元件四周同路參數(shù)產(chǎn)生影響。這便造成應(yīng)用交流調(diào)速控制這一理論過程中，較大可能會(huì)發(fā)生假設(shè)分析以及應(yīng)用結(jié)果有所不符的情況，很有可能相差較遠(yuǎn)。這便需要結(jié)合交流調(diào)速控制這一理論時(shí)，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸心附近磁鏈方向。

3.4 通用變頻器

電力電氣當(dāng)中，廣泛應(yīng)用通用變頻器，結(jié)合通用變頻器，能夠較好控制變頻形式。對(duì)電壓控制效果表現(xiàn)較好，會(huì)呈現(xiàn)高壓態(tài)勢(shì)。以IGBT 通用變頻器為例，使用時(shí)整體效果較好，具有較高穩(wěn)定性以及安全性。在處理信號(hào)過程中，整體上較為準(zhǔn)確，可以更好地達(dá)到質(zhì)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(dòng)系統(tǒng)在實(shí)踐當(dāng)中的具體應(yīng)用

4.1 監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)用

電力電氣自動(dòng)化可以針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)展開監(jiān)督管理，全面掌握監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，掌握電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)來講，主要包括站端、主站監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)客戶端，在各個(gè)區(qū)當(dāng)中，各監(jiān)控系統(tǒng)都會(huì)配備主站監(jiān)控中心，進(jìn)而結(jié)合電子地圖配備使使用人員獲得監(jiān)控信息服務(wù)，站端作用在于收集和處理相關(guān)數(shù)據(jù)。然后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、傳統(tǒng)系統(tǒng)展開有效對(duì)接，進(jìn)而使監(jiān)控系統(tǒng)整體運(yùn)行獲得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在使用網(wǎng)絡(luò)客戶端時(shí)，結(jié)合賬號(hào)密碼便能查看信息。

4.2 故障診斷當(dāng)中的運(yùn)用

電力電氣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以有效診斷檢測(cè)電力電氣工程當(dāng)中存在的設(shè)備故障，保證電力設(shè)備可以保持最佳性能狀態(tài)。在使用自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，如果將危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)出，發(fā)現(xiàn)其和閾值相比更大的情況下，會(huì)將信號(hào)向管理人員發(fā)出，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的有效處理。針對(duì)部分故障，可以展開自動(dòng)處理。如監(jiān)測(cè)排查電力電氣系統(tǒng)過程中，自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)用時(shí)，可以通過智能方式記錄保存故障數(shù)據(jù)，進(jìn)而使人工處理工作在開展時(shí)，獲得比較充分?jǐn)?shù)據(jù)支持。在監(jiān)測(cè)數(shù)值高于正常數(shù)值的情況下，系統(tǒng)便會(huì)將警報(bào)自動(dòng)發(fā)出，同時(shí)制定具有較強(qiáng)針對(duì)性的應(yīng)急方案。此種方式不僅可以在故障出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行診斷，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的事先診斷。

5 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展背景下，電力電氣自動(dòng)化這一系統(tǒng)進(jìn)行也相應(yīng)的獲得了發(fā)展，元件技術(shù)也有所更新，并且獲得了廣泛運(yùn)用。當(dāng)前使用的電力電子開關(guān)，已經(jīng)發(fā)展為全控型晶閘管，變換器電路也開始發(fā)展為高頻。在交流調(diào)速方面的控制理論也變得越發(fā)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(dòng)、安全地運(yùn)行。在今后研究工作開展時(shí)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)此類內(nèi)容的深入分析。