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淺議電力系統自動化

來源:UC論文網2019-04-04 14:23

摘要:

  【摘要】電力系統是一個巨維數的典型動態大系統,它具有強非線性、時變性且參數不確切可知,并含有大量未建模動態部分。現代社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優質”等各項指標的要求越來越高,相應地,電力系統也不斷地向自動化提出更高的要求。  【關鍵詞】電力系統;系統自動化  作者:左健  一、自動化控制技術分析  分層分布式自動化系統從軟硬件上分層分級考慮了變電站的控制與防誤操作,提高了變電站的可控...

  【摘要】電力系統是一個巨維數的典型動態大系統,它具有強非線性、時變性且參數不確切可知,并含有大量未建模動態部分。現代社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優質”等各項指標的要求越來越高,相應地,電力系統也不斷地向自動化提出更高的要求。


  【關鍵詞】電力系統;系統自動化


  作者:左健


  一、自動化控制技術分析


  分層分布式自動化系統從軟硬件上分層分級考慮了變電站的控制與防誤操作,提高了變電站的可控性及控制與操作的可靠性。綜合自動化站可采用遠方、當地、就地3級控制,而常規站只能通過控制屏KK把手控制;常規站電氣聯鎖設計聯系復雜,在實際使用中,設備提供的接點有限且各電壓等級間的聯系很不方便,使得閉鎖回路的設計出現多余閉鎖及閉鎖不到的情況。綜合自動化站可方便地實現多級操作閉鎖,可靠性高。


  1.常規站,人是整個監控系統的核心,人的感官對信息的接受不可避免地存在誤差,其結果就會導致錯誤的判斷和處理。人接受信息的速度有一定限制,對于變化快的信息,有時來不及反應,可能導致不正確的處理。而且個人的文化水平、工作經驗、責任心等因素都會影響信息的處理,可以說常規站人處理信息的準確性和可靠性是不高的。運行的實踐證明,值班人員的誤判斷、誤處理常有發生。綜合自動化站的核心為系統監控主機,用成熟可靠的計算機系統實現整個變電站的控制與操作、數據采集與處理、運行監視、事件記錄等功能,可靠性高且功能齊全。


  2.變電站自動化系統簡化了變電站的運行操作,可方便地實現各種類型步驟復雜的順控操作,且操作安全快速,對于全控的變電站,線路的倒閘操作幾分鐘便可完成;而常規站實現同樣的操作往往需要幾個小時,且仍存在誤操作的隱患。


  3.常規變電站控制一般采用強電一對一的控制方式,信息及控制命令都是通過控制電纜傳輸。計算機監控系統控制命令的傳輸由模擬式變成數字指令,提高了信息傳輸的準確性和可靠性。特別是分層分布式自動化系統,各保護小間與主控室之間采用光纜傳輸,提高了信息傳輸回路的抗電磁干擾能力。分散式布置,控制電纜長度大為縮減,在相同控制電纜截面時,斷路器控制回路的電壓降減少,有利于斷路器的準確動作。規劃院最近將全國5個500kV站作為綜合自動化的試點,也從側面反應電力系統業內人士對自動化監控系統可靠性的認同。


  二、我國電力系統綜合自動化的發展方向


  我國電力系統綜合自動化的發展方向就是全面建立DMS系統,通過DMS系統,一,可以提高電氣綜合管理水平,適應現代電力系統技術發展的需要;二,使電氣設備保護控制得到優化,消除大面積停電故障,提高供電系統的可靠性;三,能夠建立快速電氣事故處理機制,使故障停電時間減到最短,對生產裝置的影響也可以大大降低;管理人員可以隨時掌握整個電力系統運行情況以及電流。電壓、電量、功率等各種運行參數,實現電力平衡、負荷監控、精確計量和節約用電等多種功能;四,改變了現行的運行操作及變電值班模式,實現了真正意義的無人值守變電站管理方式,達到大幅度減員增效的目的。


  三、對電力系統綜合自動化的幾點思考


  電力系統綜合自動化是一個集傳統技術改造與現代技術進步于一體的技術總體推進過程。雖然,當前電力系統的綜合自動化已經進入以計算機技術和監控技術開發為主要標志內的階段,但對于我國這樣一個電力需求大、電網建設復雜而電力系統綜合自動化改革開始較晚的國家來說,在追趕先進技術的同時,還必須要注重對傳統技術和設備的改進,只有這樣才能保證電力系統綜合自動化的早日全面實現。


  四、具有變革性重要影響的新技術


  1.電力系統的智能控制


  電力系統的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段:基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制階段;智能控制階段。電力系統控制面臨的主要技術困難有:


  (1)電力系統是一個具有強非線性的、變參數(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態大系統。


  (2)具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。


  (3)不僅需要本地不同控制器間協調,也需要異地不同控制器間協調控制。


  智能控制是當今控制理論發展的新的階段,主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統。


  智能控制在電力系統工程應用方面具有非常廣闊的前景,其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制,基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統結構,多機系統中的ASVG(新型靜止無功發生器)的自學習功能等。


  2.FACTS和DFACTS


  (1)FACTS概念的提出


  在電力系統的發展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統穩定性的時候,一種改變傳統輸電能力的新技術——柔性交流輸電系統(FACTS)技術悄然興起。


  所謂“柔性交流輸電系統”技術又稱“靈活交流輸電系統”技術簡稱FACTS,就是在輸電系統的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠,具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統,以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質量,并可獲取大量節電效益的新型綜合技術。


  (2)FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現狀


  各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發生器。


  ASVC由二相逆變器和并聯電容器構成,其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓,而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓,因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比,ASVC的調節范圍大,反應速度快,不會發生響應遲緩,沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲,并且因為ASVC是一種固態裝置,所以能響應網絡中的暫態也能響應穩態變化,因此其控制能力大大優于同步調相機。


  (3)DFACTS的研究態勢


  隨著高科技產業和信息化的發展,電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感,電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說,信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。


  DFACTS是指應用于配電系統中的靈活交流技術,它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。


  五、結束語


  隨著計算機技術,控制技術及信息技術的發展,電力系統自動化面臨著空前的變革。多媒體技術、智能控制將迅速進入電力系統自動化領域,而信息技術的發展,不僅會推動電力系統監測的發展,也會推動電力系統控制向更高水平發展。


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