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電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展分析
展宗波,趙健
(京能集團(tuán)內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古涼城013700)
摘要:電力是人類社會(huì)主要能源,在生產(chǎn)生活中占據(jù)著重要位置,發(fā)揮著重要社會(huì)職能,不論日常生活,還是企業(yè)生產(chǎn)都離不開(kāi)電能,人類已對(duì)電能產(chǎn)生較強(qiáng)的依賴性,一旦停電,不論家用電器,還是機(jī)械設(shè)備都將無(wú)法正常使用,保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性具有重要意義。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,社會(huì)用電需求量越來(lái)越大,供電難度隨之提高,時(shí)常發(fā)生非計(jì)劃性停電,顯然傳統(tǒng)供電模式已不能滿足電力工業(yè)發(fā)展需求。而電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在電力工業(yè)中的融入,促進(jìn)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn),為智能電力系統(tǒng)建設(shè)提供了路徑。電力系統(tǒng)自動(dòng)化能大大提高供電穩(wěn)定性和可靠性,降低故障率與損耗率,非常值得推廣和應(yīng)用。本文將針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展展開(kāi)研究和分析。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);電力自動(dòng)化;發(fā)展分析;電氣工程及其自動(dòng)化
電能是科學(xué)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石,電力工業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),在社會(huì)發(fā)展建設(shè)中占有重要地位。隨著電力體制改革的不斷深入,電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇,且用戶對(duì)供電質(zhì)量要求越來(lái)越高。電力企業(yè)想要適應(yīng)新的市場(chǎng)環(huán)境,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),降低經(jīng)營(yíng)成本,就要加強(qiáng)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,以構(gòu)建自動(dòng)化電力系統(tǒng),提高供電質(zhì)量,保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、無(wú)人化供電,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)與排除,大幅度降低了供電人力物力消耗,提高了電力企業(yè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)了我國(guó)電力工業(yè)持續(xù)發(fā)展。
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科,涉及:電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多現(xiàn)代高新技術(shù)。其主要特征是強(qiáng)弱電結(jié)合、元件與系統(tǒng)相結(jié)合、軟硬件結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合[1]。該技術(shù)是電氣信息領(lǐng)域的新興科學(xué),誕生于二十世紀(jì)七十年代,九十年代后期電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)融入工業(yè)領(lǐng)域,使工業(yè)發(fā)展邁向了一個(gè)新階段,大大提高了工業(yè)生產(chǎn)率,改革了工業(yè)生產(chǎn)方式,有效促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)。二零零二年,該技術(shù)被評(píng)為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科學(xué),其技術(shù)水平越來(lái)越高,技術(shù)類型越來(lái)越豐富,技術(shù)體系被不斷完善,應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,迅速成為了工業(yè)生產(chǎn)核心力量,使工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)融入電力系統(tǒng)已成為現(xiàn)代電力發(fā)展的主流趨勢(shì),電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化、電力智能化的重要技術(shù)手段。南瑞電力公司、紫光電力公司、申瑞電力公司等電力企業(yè)都在基于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)自己的電力自動(dòng)化系統(tǒng)[2]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化不僅能提高供電質(zhì)量和效率,更保障了供電可靠性以及穩(wěn)定性和電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)性。許多西方發(fā)達(dá)國(guó)家早在七十年代,便已開(kāi)始了對(duì)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的研究。而我國(guó)一九八七年才首次對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行研究,且由于資金、技術(shù)限制,沒(méi)有獲得理想的研究成功,但該研究填補(bǔ)了中國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的學(xué)術(shù)空白[3]。九十年代后期,我國(guó)開(kāi)始投入大量資金對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行研究,并取得了顯著成果,開(kāi)發(fā)了電力自動(dòng)化系統(tǒng)。
二十一世紀(jì)后,我國(guó)電力自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)始正式進(jìn)入實(shí)用階段。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了:自動(dòng)化電力調(diào)度;自動(dòng)發(fā)電控制;自動(dòng)化安全分析;自動(dòng)數(shù)據(jù)采集;自動(dòng)發(fā)電兩控制;自動(dòng)電壓控制;動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)化控制。利用自動(dòng)化系統(tǒng)能對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行:自動(dòng)檢測(cè)、電能預(yù)估、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和管理,能大大提升電廠運(yùn)營(yíng)效率,降低發(fā)電成本和設(shè)備故障率[4]。發(fā)電過(guò)程中,很多工序都可以利用自動(dòng)化系統(tǒng)代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè),有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提升了作業(yè)效率。并且自動(dòng)化電力系統(tǒng)操作界面靈活,具有可視化特點(diǎn),操作簡(jiǎn)單方便。目前國(guó)內(nèi)很多新型電力系統(tǒng)都已開(kāi)始嘗試應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)。例如,目前電力調(diào)度自動(dòng)化建設(shè)中應(yīng)用的CC-2000、OPEN-2000、SD-6000等系統(tǒng)。這些自動(dòng)化電力系統(tǒng),功能強(qiáng)大,能適用于不同環(huán)境,滿足不同使用要求,提供不同數(shù)采集子系統(tǒng)。CC-2000系統(tǒng)已在三十多個(gè)電力工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,能提供VME總線控制機(jī)系統(tǒng)和終端服務(wù)器系統(tǒng),不僅靈活性及適用性強(qiáng),且穩(wěn)定性和可靠性也非常好,更采用了開(kāi)放式設(shè)計(jì),融入了事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)和封裝思想設(shè)計(jì)理論,具有較好的性能[5]。SD-6000系統(tǒng),具有非常強(qiáng)大的云圖功能和自動(dòng)回?fù)芄δ?,是近些年我?guó)電力部門重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,是當(dāng)前較為新型的電力自動(dòng)化系統(tǒng),功能豐富強(qiáng)大,集成了調(diào)動(dòng)投影功能,設(shè)計(jì)中使用了具有較強(qiáng)穩(wěn)定性和安全性的元件模型,融入了場(chǎng)站單線圖技術(shù),數(shù)據(jù)處理速度和響應(yīng)速度更快。OPEN-2000系統(tǒng)自開(kāi)發(fā)以來(lái)就備受關(guān)注,現(xiàn)已應(yīng)用到電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)中,采用雙網(wǎng)機(jī)制,供電效率被提升,系統(tǒng)運(yùn)行能力被提高,電量控制更精準(zhǔn)。
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在電力工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)供電及電力管理方式,促進(jìn)了電力工業(yè)持續(xù)發(fā)展,提高了供電效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)技術(shù)背景下,供電中易發(fā)生電壓偏差、波形突變、電壓波動(dòng)閃變、頻率偏低等現(xiàn)象,而這些現(xiàn)象都會(huì)對(duì)供電穩(wěn)定性與電能質(zhì)量造成負(fù)面影響,導(dǎo)致電能質(zhì)量不能得到保障。若電能質(zhì)量低,就會(huì)表現(xiàn)出電流偏低、電壓偏低等一系列的非正常供電狀態(tài)。而電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的融入,則能很好的解決這些問(wèn)題。通過(guò)自動(dòng)化電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及電壓監(jiān)測(cè)功能,能實(shí)時(shí)對(duì)電壓、電流、頻率進(jìn)行控制來(lái)提高電能質(zhì)量[6]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化除了能提升電能質(zhì)量,還能保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全,縮短故障維護(hù)時(shí)間。傳統(tǒng)技術(shù)背景下,電力系統(tǒng)故障通常需要停機(jī)維護(hù),會(huì)導(dǎo)致大面積停電,且故障點(diǎn)的查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率低下,所以停電時(shí)間較長(zhǎng),容易給人們的生活與工作帶來(lái)不便。并且這些故障的發(fā)生易對(duì)人員安全造成威脅或引起設(shè)備的損壞。電力自動(dòng)化系統(tǒng),在故障發(fā)生便能快速自動(dòng)將故障點(diǎn)隔離,切除故障點(diǎn),保障其他節(jié)點(diǎn)的在正常運(yùn)行,避免故障點(diǎn)的擴(kuò)大,保障了電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性。而且在故障發(fā)生時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成故障信息,發(fā)送到控制中心,維護(hù)人員通過(guò)故障信息便可確定故障點(diǎn),有效提高了維護(hù)效率和水平,實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。電力系統(tǒng)中應(yīng)積極融入電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù),加快電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程。
通過(guò)前文分析,不難看出電力系統(tǒng)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)和意義,對(duì)于提升電力工業(yè)發(fā)展水平有著很大幫助。近些年來(lái),我國(guó)投入了大量資金進(jìn)行了電力系統(tǒng)自動(dòng)化研究,技術(shù)類型和內(nèi)容越來(lái)越豐富,功能越來(lái)越強(qiáng)大,表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。下面通過(guò)幾點(diǎn)來(lái)分析電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù):
3.1電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)
電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)前世界電力系統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)展的主流方向,是我國(guó)電力工業(yè)研究的重要技術(shù)之一[7]。該技術(shù)應(yīng)用潛力非常大,解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)背景下難以解決的技術(shù)難題和復(fù)雜控制問(wèn)題,特別在具有不確定性系統(tǒng)及非線性等對(duì)適應(yīng)度要求高系統(tǒng)中的應(yīng)用,表現(xiàn)出了穩(wěn)定控制效果。
3.2柔性交流輸電系統(tǒng)
該系統(tǒng)是目前自動(dòng)化輸電系統(tǒng)的核心部分,涉及到遠(yuǎn)程遙感技術(shù)、傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)、微機(jī)處理技術(shù)等眾多高新技術(shù),同時(shí)更融入了大量新型節(jié)能技術(shù),其技術(shù)核心是:串聯(lián)補(bǔ)償、FACTS技術(shù)、SVC技術(shù),能對(duì)輸電系統(tǒng)主要參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化、智能花的控制及調(diào)節(jié),以保障輸電系統(tǒng)性能,使輸電更加穩(wěn)定和可靠,在大大提升輸電系統(tǒng)可控性和輸電效率的同時(shí),更降低了供電成本和損耗,實(shí)現(xiàn)了輸電節(jié)能。
3.3動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù),更是電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)和建設(shè)中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)包含:SCADA系統(tǒng)與監(jiān)視控制系統(tǒng)兩大子系統(tǒng),核心技術(shù)是自動(dòng)故障檢測(cè)技術(shù),能通過(guò)記錄電磁暫態(tài)分析故障錄波,檢測(cè)效果好,有效性強(qiáng),且能GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步傳輸,有效提高了監(jiān)控與維護(hù)效率[8]。另一方面,更解決了傳統(tǒng)故障錄波儀數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題,提升了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與可用性。
十二五期間國(guó)家電網(wǎng)投資五千億進(jìn)行電力自動(dòng)化研究,全面將電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)融入到了電力工業(yè)領(lǐng)域。雖然我國(guó)對(duì)于相關(guān)研究起步較晚,但也已經(jīng)取得一定成果,隨著研究的不斷深入,其功能和性能已得到明顯提高,已基本能滿足電力自動(dòng)化發(fā)展實(shí)際需求,顯然電力自動(dòng)化發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。從電力自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,電力自動(dòng)化技術(shù)將全面融入:輸配電、電能表、變電站、配電網(wǎng)、交互終端等多個(gè)領(lǐng)域。在變電站建設(shè)中的應(yīng)用,能實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化無(wú)人看守運(yùn)行,有效降低了變電站建設(shè)成本和人力物力消耗。通過(guò)電力自動(dòng)化系統(tǒng)就能對(duì)變電站內(nèi)一系列設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化協(xié)調(diào),完成變電站設(shè)備保護(hù)和自動(dòng)化故障診斷等作業(yè),且能夠采取自動(dòng)隔離措施,并生產(chǎn)故障記錄。而這些故障記錄能為變電站的定期維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在定期維護(hù)中,便可根據(jù)分析數(shù)據(jù),對(duì)多發(fā)故障點(diǎn),進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè),以降低故障率,提供故障檢測(cè)效率。在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行調(diào)度,降低了調(diào)度成本,能實(shí)時(shí)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控,避免電網(wǎng)超負(fù)荷后出現(xiàn)故障,未來(lái)自動(dòng)化電網(wǎng)調(diào)度將成為主流調(diào)度技術(shù)。此外,在電能表中的應(yīng)用,能夠?qū)崟r(shí)對(duì)用電負(fù)荷及用電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),必經(jīng)能提高計(jì)量的準(zhǔn)確性和真實(shí)性,還能夠?yàn)榉锤`電提供技術(shù)支持,避免電力企業(yè)遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。智能電能表能判斷出用戶的用電狀態(tài),若用戶存在竊電行為,便會(huì)發(fā)送警報(bào)信號(hào)到控制中心,保護(hù)了電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。我國(guó)在未來(lái)電力工業(yè)發(fā)展中應(yīng)積極應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù),進(jìn)行電力自動(dòng)化建設(shè)。
從世界電力工業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程來(lái)看,毫無(wú)疑問(wèn)電力自動(dòng)化將成為主流發(fā)展方向。而電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù),我國(guó)應(yīng)積極在電力工業(yè)領(lǐng)域中推廣和應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù),促進(jìn)電力工業(yè)發(fā)展,進(jìn)行電力工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)。
參考文獻(xiàn):
[1]白森予.智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化發(fā)展中的應(yīng)用及其分析[J]. 科學(xué)中國(guó)人,2015(29):13.
[2]胡文平. 基于智能信息融合的電力設(shè)備故障診斷新技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué),2013,10(02):121-122.
[3]吳京雷.基于遠(yuǎn)程控制方式的配網(wǎng)自動(dòng)化工程及其實(shí)施效益分析[D].華北電力大學(xué),2012,11(02):119-120.
[4]易永輝.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].浙江大學(xué),2014,14(14):123-125.
[5]仲崇山.勝利油田電網(wǎng)實(shí)施220kV變電站自動(dòng)化技術(shù)的研究[D].浙江大學(xué),2013,12(02):116-118.
[6]趙楊,丁寶峰,杜翠女,趙明.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].硅谷,2014(03):93-94.
[7]張惠剛,楊志超,韓念杭,鞠陽(yáng),李斌.電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)體系改革的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2013(04):56-60.
[8]申振宇.淺析新形勢(shì)下電氣工程及其自動(dòng)化存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略[J].山東工業(yè)技術(shù),2014(19):196.
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.167