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電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)論文
電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)論文【1】
摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，電力系統(tǒng)所起到的作用越來(lái)越突出，在電力工程中加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用成為了電力系統(tǒng)趨勢(shì)和必然選擇。
本文主要針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和探討，為促進(jìn)電力工程的發(fā)展提供技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：電力工程;電氣自動(dòng)化;自動(dòng)化技術(shù)
近幾年來(lái)，隨著我國(guó)電力技術(shù)的不斷深入發(fā)展，所應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣泛，適用性越來(lái)越強(qiáng)，而電氣自動(dòng)化技術(shù)作為電力技術(shù)中重要的組成部分，成為了目前最活躍、最充滿(mǎn)生機(jī)、最富有開(kāi)發(fā)情景的綜合學(xué)科，通過(guò)多種高科技技術(shù)的合成，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)中都發(fā)揮著十分重要的作用，下面就電氣自動(dòng)化技術(shù)的一些發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合探討，為電力技術(shù)的更快、更好的發(fā)展提高依據(jù)。
1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)
�、抛冸娬咀詣�(dòng)化。
運(yùn)用全微機(jī)化的裝置替代電流信號(hào)電纜式設(shè)備，采用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，以計(jì)算機(jī)電纜或者光線(xiàn)替代電流信號(hào)電纜，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)控和操作，從而減少人力資源的浪費(fèi)，提高工作效率和運(yùn)行水平，保障變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
�、齐娋W(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。
通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制，使電力在生產(chǎn)的過(guò)程中能夠獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析、評(píng)估和電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)等操作，提高電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量，適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求。
�、前l(fā)電廠(chǎng)分散測(cè)控系統(tǒng)(DCS)。
能夠有效的對(duì)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和打印，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、控制盒聯(lián)鎖保護(hù)等功能，保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全。
2 電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)
⑴全控型電力電子開(kāi)關(guān)逐步取代半控型晶閘管。
晶閘管作為第一代電子電力器件，在我國(guó)電力工程發(fā)展中起著十分重要的作用，伴隨著電力技術(shù)的發(fā)展和提高，交流變頻技術(shù)的興起，第一代半控型晶閘管已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，以CTR/GTO/P-MOSEFT為代表的第二代全控式電力電子開(kāi)關(guān)逐步的被廣泛的研制和應(yīng)用。
根據(jù)各種器件的性能適應(yīng)于各個(gè)電流、電壓額等電力系統(tǒng)范圍中。
而由于第二代全控型器件必須要有較大的控制電流，使電流在控制方面難度增加。
而MOSFET作為一種電壓驅(qū)動(dòng)器件，其對(duì)驅(qū)動(dòng)電力要求簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)時(shí)間快，并且安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是其通態(tài)電壓額會(huì)隨著額定電壓的增加而倍增加，從而不利于P-MOSFET的推廣和應(yīng)用。
在這種背景下，作為新一代的復(fù)合型電力電子器件IGBT/MGT應(yīng)運(yùn)而生，IGBT擁有和MOSFET一樣的高輸入阻抗、高速特性和GTR大電流面密度特性的混合器件。
開(kāi)關(guān)速度快，通態(tài)電壓低，工作頻率高，并且具有寬而穩(wěn)定的安全工作區(qū)，工作效率高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，更符合現(xiàn)代化對(duì)電力器件的需求。
新一代的復(fù)合型電力電器件，隨機(jī)復(fù)合化技術(shù)的不斷提高，電器件生產(chǎn)范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用也不斷的深入，在電器復(fù)合化的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)電器向模塊化的發(fā)展，使電力電器件向更高要求發(fā)展。
�、谱冾l器電路從低頻向高頻方向發(fā)展。
在電力電子器件不斷更新的過(guò)程中，為了能夠適應(yīng)電力電子器件的需求，由它組成的變換器電路也在不斷的更新?lián)Q代中，以往的變頻器電力已經(jīng)不能滿(mǎn)足新一代電力電子器件的需求。
采用諧奪式直流環(huán)逆變器能夠有效的降低開(kāi)關(guān)損耗，保障開(kāi)關(guān)在頻率上的提高，把逆變器掛在高頻振蕩過(guò)零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換。
加強(qiáng)變頻器電力從低頻向高頻方向的發(fā)展不僅能夠有效的降低開(kāi)關(guān)損耗，并且節(jié)約成本，提高逆變器集成化，在電氣自動(dòng)化技術(shù)中具有廣闊的發(fā)展前途。
�、墙涣髡{(diào)速控制理論的日趨成熟。
隨著對(duì)交流調(diào)速控制理論的深入研究，將復(fù)雜的矢量變化與電動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，在對(duì)交流調(diào)速控制理論研究過(guò)程中，其控制思想獨(dú)特，具有創(chuàng)造性，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手法直接，對(duì)信號(hào)處物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，大大的提高了調(diào)速效率，形成一種高靜動(dòng)態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。
適應(yīng)現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的需求。
�、韧ㄓ米冾l器開(kāi)始大量投入使用。
隨著變頻器技術(shù)的成熟發(fā)展，高動(dòng)態(tài)性能矢量控制性開(kāi)始大量投入生產(chǎn)和實(shí)用中，它主要采用全數(shù)字控制，通過(guò)相關(guān)的軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)定和操作，提高變頻器的變結(jié)構(gòu)控制盒自適應(yīng)控制。
伴隨著技術(shù)的不斷提高，變頻器的可靠性、可維修性、可操作性等相關(guān)的功能在單片機(jī)控制動(dòng)技術(shù)的支持下不斷的提高。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著電力系統(tǒng)的深入發(fā)展和應(yīng)用，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中所起到的作用也越來(lái)越突出，電氣自動(dòng)化技術(shù)作為當(dāng)前最具有發(fā)展前景，最活躍，最具研究?jī)r(jià)值的綜合性學(xué)科之一，在電力工程發(fā)展和應(yīng)用中電氣自動(dòng)化技術(shù)起著十分重要的作用。
而電氣自動(dòng)化技術(shù)本身應(yīng)用范圍廣泛，幾乎是滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要技術(shù)依據(jù)，因此，在我國(guó)科技技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的提高成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的必然選擇。
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電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)論文【2】
摘要：電氣自動(dòng)化是電氣信息領(lǐng)域的一門(mén)新興學(xué)科，但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對(duì)比較成熟。
已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
本文中主要針對(duì)這類(lèi)電氣自動(dòng)化技術(shù)的一些發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：電力工程;電氣自動(dòng)化;自動(dòng)化技術(shù)
一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)
(一)變電站自動(dòng)化。
變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話(huà)人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。
變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜;操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化;運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
變電站自動(dòng)化除了滿(mǎn)足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
(二)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化 。
電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過(guò)電力系統(tǒng)專(zhuān)用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠(chǎng)、變電站終端設(shè)備(如測(cè)量控制等裝置)等構(gòu)成。
電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能是：電力生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制(省級(jí)電網(wǎng)以上)、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(省級(jí)電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求等。
(三)發(fā)電廠(chǎng)分散測(cè)控系統(tǒng)(DCS ) 。
過(guò)程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件( MCU)和智能I /0模件組成。
MCU模件通過(guò)冗余的I /0總線(xiàn)與智能FO模件通訊。
PCU直接面向生產(chǎn)過(guò)程，接受現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和打印以及輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。
運(yùn)行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機(jī)接口。
運(yùn)行員工作站接收PCU發(fā)來(lái)的信息和向PCU發(fā)出指令，為運(yùn)，行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的手段，工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。
二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展
隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。
應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動(dòng)則是交一直一交變頻器。
當(dāng)電力電子器件進(jìn)入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。
采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對(duì)電岡的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題。
但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出噪聲。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，一種方法是提高開(kāi)關(guān)頻率，使之超過(guò)人耳能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導(dǎo)通或關(guān)斷，開(kāi)關(guān)損耗很大。
開(kāi)關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
1986 年美國(guó)威斯康星大學(xué) Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。
傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線(xiàn)上，電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開(kāi)關(guān)’，其開(kāi)關(guān)損耗較大，限制了開(kāi)關(guān)在頻率上的提高。
而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過(guò)零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換，即工作在所謂的‘軟開(kāi)關(guān)’狀態(tài)下，從而使開(kāi)關(guān)損耗降低到零。
這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。
因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。
三、當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴(lài)IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點(diǎn)技術(shù)
(一)電力一次設(shè)備智能化 。
常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號(hào)電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號(hào)電纜和控制電纜，通常簡(jiǎn)述為一次設(shè)備自帶測(cè)量和保護(hù)功能。
如常見(jiàn)的“智能化開(kāi)關(guān)”、“智能化開(kāi)關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。
電力一次設(shè)備智能化主要問(wèn)題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場(chǎng)大電流開(kāi)斷而引起的高強(qiáng)度電磁場(chǎng)干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)問(wèn)題。
(二)電力一次設(shè)備在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè) 。
對(duì)電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢(shì)，判斷有無(wú)存在故障的先兆，從而延長(zhǎng)設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過(guò)度提供保障。
近年來(lái)電力部門(mén)投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù)，開(kāi)展在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)研究和實(shí)踐并取得了一些進(jìn)展，但由于技術(shù)難度大，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)， 檢測(cè)環(huán)境條件惡劣，要開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)意的產(chǎn)品還需一定時(shí)日。
(三)光電式電力互感器。
電力互感器是輸電線(xiàn)路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線(xiàn)路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測(cè)量。
其缺點(diǎn)是隨電壓等級(jí)的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大;信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號(hào)畸變;互感器的輸出信號(hào)不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。
因此不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國(guó)際電工協(xié)會(huì)已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)內(nèi)也有大專(zhuān)院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。
目前主要問(wèn)題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。
另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號(hào)比電磁式互感器輸出的信號(hào)要小得多，一般是毫安級(jí)水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過(guò)較長(zhǎng)的電纜線(xiàn)送給測(cè)控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過(guò)光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。
在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。
四、結(jié)語(yǔ)
眾所周知，電氣自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿(mǎn)生機(jī)、最富有開(kāi)發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。
其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，隨著我國(guó)科技技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也隨之提高。
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