【摘要】随着我国电气智能化技术水平的不断提高,不少电气设备的控制逐步走向专业化水平,其通信协议逐步向电气设备系统开放,最终使得各个系统相互融合。基于这一方面,本文主要对电力自动化控制实际应用及发展方向做了具体介绍。
【关键词】电力自动化;自动化控制;方向
一、电力系统中的自动化控制技术
1、电网调度自动化
电网调度自动化包括电网调度控制中心的计算机网络系统、服务器、工作站、打印设备和大屏蔽显示器等,主要是由电力系统的专用广域网连结的,调度范围内的发电厂、下级电网调度控制中心、变电站终端设备如测量控制等装置构成。电网调度自动化的功能主要包括:电力生产过程中实时数据的采集以及对电网运行安全的分析监控、电力负荷预测、电力系统状态估计、自动经济调度(省级电网以上)和自动发电控制(省级电网以上)等。
2、变电站自动化
变电站自动化的目的是代替电话人工操作和人工监视,以提高工作效率,增强对变电站的监控功能,提升变电站运行的安全水平。变电站自动化的主要内容就是对变电站内运行的电气设备进行有效控制和全方位的监视,其特点是全电脑化的装置代替各种常规性电磁式设备;二次设备网络化、数字化、集成化,尽量用计算机电缆或者光纤替代电力信号电缆;其操作监视实行计算机屏幕化,记录统计和运行管理实现自动化。变电站自动化除满足变电站的运行操作任务外,作为电网调度自动化不可或缺的重要组成部分,也是电力生产现代化非常重要的一个环节。
3、发电厂分散测控系统(DCS)
发电厂分散控制系统(DCS)一般采用分层布局结构,由 (PCU)、工程师工作站(ES)、运行员工作站(0S)和冗余的高速数据通讯网络即以太网组成。过程控制单元由智能I/0模件和可冗余配置的主控模件(MCU) 组成。MCU模件则通过智能FO模件与冗余的I/0总线通讯。过程控制单元直接面向生产过程,并接受热电偶、现场变送器、电气量、热电阻、脉冲量、开关量等信号。经运算处理后进行运行设备状态、参数的实时显示以及打印以及输出信号直接驱动执行机构,完成对生产过程的控制、监测和联锁保护等功能。
工程师工作站(ES) 和运行员工作站(0S)提供了人机接口。运行员工作站接收过程控制单元发来的信息和向过程控制单元发出指令,为运行操作人员提供控制和监视机组运行的手段,工程师工作站为维护工程师提供系统诊断、系统组态设置和修改和维护等手段。
二、电气自动化在变配电所的应用
1、通信功能
通信的功能是实现遥控、遥调、通信、故障录波数据上报等。除此之外,通信功能还能够作为调度自动化系统数据的转发节点,向调度主站转发其他自动化装置的数据,从而实现上通下达。
2、远动功能
变配电所的实时监控,即远动功能,该功能主要包括遇信、遥测和遏调及数据统计、故障报警和计算、图形、生产报表、曲线等的描绘。
3、管理功能
变配电所的管理功能,主要包括信息、运行状态、变量、事件的监视、存档、记录、打印等功能。保护管理功能,主要包括运行参数的修改、读取、下载、存储等。操作管理功能,主要包括操作记录、操作闭锁、操作管理等。设备管理功能,主要包括设备运行状态监视、维修记录及统计等。
三、电气自动化在建筑中的应用
智能化建筑的发展必然离不开电气自动化,随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展,高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备,在资源方面,人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低,防干扰要求高,是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷,应该设计为一级防雷建筑物,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。
四、电气自动化在净化空调设备中的应用
净化空调系统控制自动监控装置,可以设计成单个系统的测量、控制系统,也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面,净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100,与设定点比较,用比例加积分、微分运算进行控制,输出相应电压信号,控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,控制回风温度应保持在18-16度之间,从而使得洁净室温度符合GMP要求。在湿度控制方面。装设在同风管内的湿度传感器所检测的湿度,送往控制器与设定湿度比较,用比例加积分运算控制,输出电JK信号,控制蒸汽电动调节阀的动作,控制回风湿度应该保持在45%-65%之间,这样洁净室湿度方能满足GMP要求。
五、电力自动化研究方向
1、变电站综合自动化与智能保护
该理论主要是将国外最新的综合自动控制理论、人工智能、自适应理论、网络通信、微机新技术等用于新型继电保护装置中,使新型继电保护装置具有了智能控制的特点,进而全面提升了电力系统的安全水平。通过对变电站自动化系统的多年研究,研究人员发现分层分布式变电站综合自动化装置可用于45kv~550kv的各种电压等级变电站。
2、电力市场技术与理论
基于目前我国的电力市场发展的需要、经济发展状况以及电力工业技术经济的具体情况,我国电力部门做了以下工作:第一,对电力市场的运营模式进行了认真研究,并深入探讨和明确了电力运营过程中各步骤的具体流程和规则;第二,提出了符合我国现阶段电力市场运营模式的转运服务、期货交易等模块的具体算法和数学模型;第三,紧紧抓住当前我国电力市场运营中一些亟待解决的理论问题。
3、电力系统分析与控制
对在线测量技术研究电力系统稳定控制理论与技术、实施相角测量、探讨电力系统的振荡机理和抑制方法、选择小电流接地的选线方法、电网调度的自动化仿真、研究发电机调速控制和跟踪同期技术、研究基于柔性数据收集和监控的电网故障诊断及恢复控制策略、电力负荷预测方法、电网故障诊断理论及技术等。在小波理论和非线性理论在电力系统中的应用方面,以及在电力市场条件下电力系统的控制与分析的新模型、新理论、新的实现手段和新算法进行了研究。
4、配电网的自动化
在中低压网络数字电子载波和配网的模型以及高级应用软件、地理信息和配网一体化等方面取得了重大技术突破。其中,低压网络数字电子载波采用了DSP数字信号处理技术,大大提高了载波接收灵敏度,真正的解决了载波在配电网应用的衰耗和干扰等技术难题;高级应用软件及高级应用软件配网的模型将输电网的配网实际运行与理论算法结合起来,并采用了最新的国际标准公共信息模型。
六、单片机、集成电路及工业控制计算机的发展
以MCS一51代表的8位机虽然仍占主导地位 但功能简单,指令集短小,可靠性高,保密性高,适于大批量生产的PIC系列单片机及GM$97C(二系列单片机等正在推广,而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外,单片机的开发手段也更加丰富,除用汇编语言外,更多地是采用模块化的C语言、PL/M 语言。
在集成电路方面,需要重点说明的是集成模拟乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制系统中运用很广。在电机控制方面,还有专用于产生PWM 控制信号的HEF4752、TL494、SLE4520和MA81 8等应用也相当广泛。