淺談關(guān)于新形勢下的電力系統(tǒng)自動化的新技術(shù)及研究方向
摘要:隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)自動化面臨著空前的變革。多媒體技術(shù)、智能控制將迅速進(jìn)入電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域。
論文關(guān)鍵詞:新形勢;電力系統(tǒng)自動化;研究方向
電力系統(tǒng)自動化是我們電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向,它包括:發(fā)電控制的自動化(AGC已經(jīng)實現(xiàn),尚需發(fā)展)、電力調(diào)度的自動化(具有在線潮流監(jiān)視,故障模擬的綜合程序以及SCADA系統(tǒng)),實現(xiàn)了配電網(wǎng)的自動化,現(xiàn)今最熱門的變電站綜合自動化即建設(shè)綜自站,實現(xiàn)更好的無人值班。電力系統(tǒng)是一個地域分布遼闊,由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運行的復(fù)雜大系統(tǒng)。
一、電力系統(tǒng)自動化的概念
電力系統(tǒng)自動化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過程的自動檢測、調(diào)節(jié)和控制,系統(tǒng)和元件的自動安全保護(hù),網(wǎng)絡(luò)信息的自動傳輸,系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調(diào)度,以及企業(yè)的自動化經(jīng)濟管理等。電力系統(tǒng)自動化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量(頻率和電壓)、系統(tǒng)運行的安全可靠,提高經(jīng)濟效益和管理效能。
二、具有變革性重要影響的三項新技術(shù)
(一)電力系統(tǒng)的智能控制
電力系統(tǒng)的控制研究與應(yīng)用在過去的40多年中大體上可分為3個階段:基于傳遞函數(shù)的單輸入、單輸出控制階段;線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制階段;智能控制階段。智能控制是當(dāng)今控制理論發(fā)展的新階段,主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)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(yīng)性的復(fù)雜系統(tǒng)。
智能控制在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用方面具有非常廣闊的前景,其具體應(yīng)用于快關(guān)汽門的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)控制,基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的勵磁、電掣動、快關(guān)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),多機系統(tǒng)中的ASVG(新型靜止無功發(fā)生器)的自學(xué)習(xí)功能等。
(二)FACTS和DFACTS
1、FACTS概念的提出
電力系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要先進(jìn)的輸配電技術(shù)來提高電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性,一種改變傳統(tǒng)輸電能力的新技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術(shù)悄然興起。
所謂“柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)”又稱“靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)”,簡稱FACTS,就是在輸電系統(tǒng)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(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進(jìn)行調(diào)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(shù)、微機處理技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質(zhì)量,并可獲取大量節(jié)電效益的新型綜合技術(shù)。
2、FACTS的核心裝置ASVC的研究現(xiàn)狀
ASVC由二相逆變器和并聯(lián)電容器構(gòu)成,其輸出的三相交流電壓與所接電網(wǎng)的三相電壓同步。它不僅可校正穩(wěn)態(tài)運行電壓,而且可以在故障后的恢復(fù)期間穩(wěn)定電壓,因此對電網(wǎng)電壓的控制能力很強。與旋轉(zhuǎn)同步調(diào)相機相比,ASVC的調(diào)節(jié)范圍大,反應(yīng)速度快,不會響應(yīng)遲緩,沒有轉(zhuǎn)動設(shè)備的機械慣性、機械損耗和旋轉(zhuǎn)噪聲。并且因為ASVC是一種固態(tài)裝置,所以能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài),也能響應(yīng)穩(wěn)態(tài)變化,因此其控制能力大大優(yōu)于同步調(diào)相機。
3、DFACTS的研究態(tài)勢
DFACTS是指應(yīng)用于配電系統(tǒng)中的靈活交流技術(shù),它是Hingorani于1988年針對配電網(wǎng)中供電質(zhì)量提出的新概念。其主要內(nèi)容是對供電質(zhì)量的各種問題采用綜合的解決辦法,在配電網(wǎng)和大量商業(yè)用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
三、基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS和動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
(一)基于GPS統(tǒng)一時鐘的新一代EMS
目前應(yīng)用的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段,主要有側(cè)重于記錄電磁暫態(tài)過程的各種故障錄波儀和側(cè)重于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)。前者記錄數(shù)據(jù)冗余,記錄時間較短,不同記錄儀之間缺乏通信,使得對于系統(tǒng)整體動態(tài)特性分析困難;后者數(shù)據(jù)刷新間隔較長,只能用于分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。兩者還具有一個共同的不足,即不同地點之間缺乏準(zhǔn)確地共同時間標(biāo)記,記錄數(shù)據(jù)只是局部有效,難以用于對全系統(tǒng)動態(tài)行為的分析。
(二)基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)
基于GPS的新一代動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng),是新動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)與原有SCADA的結(jié)合。電力系統(tǒng)新一代動態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng),主要由同步定時系統(tǒng),動態(tài)相量測量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現(xiàn)的同步相量測量技術(shù)和光纖通信技術(shù),為相量控制提供了實現(xiàn)的條件。GPS技術(shù)與相量測量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物——PMU(相量測量單元)設(shè)備,正逐步取代RTU設(shè)備實現(xiàn)電壓、電流相量測量(相角和幅值)。
四、電力系統(tǒng)自動化的研究方向
(一)智能保護(hù)與變電站綜合自動化
對電力系統(tǒng)電保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究,將國內(nèi)外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應(yīng)理論、網(wǎng)絡(luò)通信、微機新技術(shù)等應(yīng)用于新型繼電保護(hù)裝置中,使得新型繼電保護(hù)裝置具有智能控制的特點,大大提高電力系統(tǒng)的安全水平。對變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行了多年研究,研制的分層分布式變電站綜合自動化裝置能夠適用于35-500kV各種電壓等級變電站。微機保護(hù)領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平,變電站綜合自動化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
(二)電力市場理論與技術(shù)
基于我國目前的經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r、電力市場發(fā)展的需要和電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟的具體情況,認(rèn)真研究了電力市場的運營模式,深入探討并明確了運營流程中各步驟的具體規(guī)則;提出了適合我國現(xiàn)階段電力市場運營模式的期貨交易(年、月、日發(fā)電計劃)、轉(zhuǎn)運服務(wù)等模塊的具體數(shù)學(xué)模型和算法,緊緊圍繞當(dāng)前我國模擬電力市場運營中亟待解決的理論問題。
(三)電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)
對電力負(fù)荷動態(tài)特性監(jiān)測、電力系統(tǒng)實時仿真建模等方面進(jìn)行了研究,引進(jìn)了加拿大Teqsim公司生產(chǎn)的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng),建成了全國高校第一家具備混合實時仿真環(huán)境的實驗室。該仿真系統(tǒng)不僅可進(jìn)行多種電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)實驗,提供大量實驗數(shù)據(jù),并可與多種控制裝置構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),協(xié)助科研人員進(jìn)行新裝置的測試,從而為研究智能保護(hù)及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供了一流的實驗條件。
五、電力系統(tǒng)運行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)
電力系統(tǒng)運行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)是針對我國電力企業(yè)職工崗位培訓(xùn)的迫切要求,將計算機、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的最新成果和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析理論相結(jié)合,利用專家系統(tǒng)、智能cai(計算機輔助教學(xué))理論,是進(jìn)行電力系統(tǒng)知識教學(xué)、培訓(xùn)的一種強有力手段。本系統(tǒng)設(shè)計新穎,并合理配置軟件資源分布,教、學(xué)員臺在軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上耦合性很少,且系統(tǒng)硬件擴充簡單方便,因此學(xué)員臺理論可無限擴充。
六、配電網(wǎng)自動化
在中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電子載波ndlc、配網(wǎng)的模型及高級應(yīng)用軟件pas、地理信息與配網(wǎng)scada一體化方面取得了重大技術(shù)突破。其中,ndlc采用了dsp數(shù)字信號處理技術(shù),提高了載波接收靈敏度,解決了載波正在配電網(wǎng)上應(yīng)用的衰耗、干擾、路由等技術(shù)難題;高級應(yīng)用軟件pas將輸電網(wǎng)ems的理論算法與配網(wǎng)實際結(jié)合起來,采用了最新國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850、IEC61970CIM公共信息模型;采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法進(jìn)行潮流計算;應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。
七、電力系統(tǒng)分析與控制
對在線測量技術(shù)、實時相角測量、電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制理論與技術(shù)、小電流接地選線方法、電力系統(tǒng)振蕩機理及抑制方法、發(fā)電機跟蹤同期技術(shù)、非線性勵磁和調(diào)速控制、潮流計算的收斂性、電網(wǎng)調(diào)度自動化仿真、電力負(fù)荷預(yù)測方法、基于柔性數(shù)據(jù)收集與監(jiān)控的電網(wǎng)故障診斷和恢復(fù)控制策略、電網(wǎng)故障診斷理論與技術(shù)等方面進(jìn)行了研究。在非線性理論、軟計算理論和小波理論在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面,以及在電力市場條件下電力系統(tǒng)分析與控制的新理論、新模型、新算法和新的實現(xiàn)手段進(jìn)行了研究。
八、人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要,開展了將專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及進(jìn)化理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規(guī)劃設(shè)計等方面的實用研究。在上述實用軟件研究的基礎(chǔ)上開展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究,以提高電力系統(tǒng)運行與控制的智能化水平。
九、現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機控制技術(shù)、動態(tài)無功補償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機變頻調(diào)速技術(shù)和新型儲能技術(shù)等方面的研究。
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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