自動化學術論文(2)
自動化學術論文篇二
淺析電力自動化
【摘 要】隨著我國電力事業的快速發展，電力系統的規模和技術水準已成為一個國家經濟發展水平的標志之一。電力系統的自動化技術的應用不但保證了供電的電能質量還保證了系統運行的安全可靠，提高了經濟效益。本文分析了電力系統自動化的發展趨勢，產生，對電力系統的智能化技術進行了探究。
【關鍵詞】電力系統自動化智能化
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
電力系統自動化是對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動化管理。電力系統是一個地域分布遼闊，由發電廠、變電站、輸配電網絡和用戶組成的統一調度和運行的復雜大系統。電力系統自動化的領域包括生產過程的自動檢測、調節和控制，系統和元件的自動安全保護，網絡信息的自動傳輸，系統生產的自動調度，以及企業的自動化經濟管理等。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量(頻率和電壓)，保證系統運行的安全可靠，提高經濟效益和管理效能。
一、電力系統自動化總的發展趨勢
(一)當今電力系統自動控制技術的發展趨勢
電力系統在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展;在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題;在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論;在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用;在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰。
(二)整個電力系統自動化的發展趨勢
由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制);由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統);由單個元件向部分區域及全系統發展，例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展;由單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展;裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變;追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制;由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統)在電力系統中的應用。
二、電力系統的智能化技術
(一)變電站自動化
是在微機技術和網絡通訊技術的基礎上發展起來的。變電站自動化系統集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，采用微機化產品，并充分利用微機的數字通信的優勢來實現數據共享的一套電力系統二次設備的自動化裝置。它取代了常規的儀表盤、柜，以及一些中央信號裝置，節省了變電站的占地面積，節省了電纜的投資。整個變電站要實現自動控制，一套優秀的監控軟件是必須的。當操作人員進入變電站時，可以從自動化系統的當地監控軟件上了解變電站當前的運行情況和歷史記錄。當地監控軟件通過密碼實現多權限多級管理，一般操作人員可以看主接線圖、遙信遙控遙測表、特殊功能顯示圖、SOE等圖表，系統管理員可以修改軟件配置、各級權限范圍、各種圖表，操作員和監督員同時認可才能進行遙控操作。登入登出過程、執行操作后軟件都會詳細記錄操作人姓名、密碼、操作等信息。軟件根據設定自動記錄所需的四遙量并進行統計，形成曲線、棒圖等。
(二)建立堅強、靈活的網絡拓撲
堅強、靈活的電網結構是未來智能電網的基礎。我國能源分布與生產力布局很不平衡，為了緩解此現狀所帶來的不利影響，我國開展了特高壓聯網工程、直流聯網工程、點對點或點對網送電等工程的實施建設。如何進一步、優化特高壓和各級電網規劃成為需要解決的關鍵問題。隨著電網規模的擴大、互聯電網的形成，電網的安全穩定性與脆弱性問題越來越嚴重，對主網架結構的規劃設計要求也相應地提高了。只有靈活的電網結構才能應對自然災害和社會災害等突發災害性事件對電網安全的影響。
(三)實現開放、標準、集成的通信系統
智能電網的發展對網絡安全提出了更高的要求，智能電網需要具有實時監視和分析系統目前狀態的能力：既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對已經發生的擾動做出響應的能力，其監測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋，為電網運行、綜合管理等提供外延的應用支撐，而不僅局限于對電網裝備的監測。
(四)CAN總線技術在電力調度自動化系統的應用
CAN總線在電力調度的大系統中作為站點內部智能數據模塊與計算機之間的通信網絡，在通信速度、通信距離、抗干擾等方面完全能滿足控制系統的要求。隨著計算機科學的發展，現場總線控制系統在數據交換的實時性、準確性、快速性方面的突破性進展，為電力網系統經濟、合理的調度運行提供了技術保證和技術支持。CAN總線是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。
在該電力調度系統，每個分站點均由工控機和若干測控接點組成。所有測控點都以“平等主體”掛接在總線上，每一點對應35kV回路或6kV回路的測控。測控點能夠采集對應回路的遙信量及遙測量，能根據接收到的命令主動將數據發送到CAN總線，通過預先設定的驗收碼和驗收屏蔽碼可以控制該測控點從總線上接收哪些數據或命令。站點工控機通過CAN卡從CAN總線上接收各節點數據進行處理，再通過網卡到集團千兆網，轉發到總調度中心。該智能測控節點的軟件由兩部分組成：一部分為初始化程序，包括對單片機本身的中斷、定時器串行口等的初始化和CAN控制器的初始化;另一部分為測控供電回路電量參數的數據采集處理。CAN總線比其它形式總線在速度、抗干擾能力及高性能上有著巨大的區別，CAN總線設計靈活、可靠性高、布線方便，更加適合于工業領域到各種集散控制系統
(五)電力載波技術在自動抄表中的應用
目前在電能表遠程抄收中，最適宜采用的方式為低壓電力線載波與10kV電力線載波所組合而成的系統。其技術構成如下：
1.在硬件方面，為了減少各個電路部分相互之間的串擾，要合理劃分弱信號電路，強信號電路;合理劃分數字電路部分和模擬電路部分;對于模擬信號輸出和輸入口均采用磁路耦合方式進行隔離，同時對于輸入信號使用具有高的帶外衰減系數的無源帶通濾波器;對于外部數字信號接口電路部分使用具有良好電磁兼容性能的集成電路;在各輸入和輸出端口添加相應的保護器件;另外，還要使用具有高穩定性、高抗干擾性的電源，進一步提高整體的抗干擾能力。
2.在軟件方面，使用內置式看門狗，使之能夠有效地監測軟件運行故障，在合理的較短時間內從故障中恢復;在MCU軟件設計中使用分布式軟件陷阱，以監測軟件的運行并從故障中恢復;對端口采樣時，使用重復采樣判別技術，防止慢上升速率信號中疊加的噪聲對采樣精度的影響。
3.在數據傳輸方面，為了提高傳輸的可靠性，克服信道中噪聲對判決錯誤的影響，除了合理選擇調制與解調方法外，還要采用差錯控制編碼技術(也稱糾錯編碼)，最大限度地保證數據傳輸的可靠。
(六)配電網自動化
配電網長期以來只能采用手工操作進行控制，自90年代開始逐步發展實現了一批功能獨立的孤島自動化，今后的發展趨勢必然走向基于先進通信技術的網絡自動化。配電網自動化主要包括饋線自動化、自動制圖、設備管理、地理信息系統及配電網分析軟件，它是配電自動化的基礎部分。與傳統的孤島自動化相比，基于信息技術的配電網自動化的關鍵在于以下三點：大量的智能終端、通信技術和豐富的后臺軟件。針對我國配電網的具體情況，配電網自動化應當分期分批逐步發展完善，最終實現對配電系統資源的綜合利用。
三、結語
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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