電力系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展方向
1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概述
電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成。通常將發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)、及輸電線(xiàn)路等設(shè)備稱(chēng)作電力系統(tǒng)的一次設(shè)備,為了保證電力一次設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行和電力生產(chǎn)以比較經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行,就需要對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)控、保護(hù)、調(diào)度控制等,電力系統(tǒng)中將這些測(cè)控裝置,保護(hù)裝置,有關(guān)通信設(shè)備,各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),(火)電廠(chǎng)、(水核能、風(fēng)能)電站及變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱(chēng)為電力系統(tǒng)的二次設(shè)備,其涵蓋了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要技術(shù)內(nèi)容。
1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化
1.2 變電站自動(dòng)化
1.3 發(fā)電廠(chǎng)分散測(cè)控系統(tǒng)
2、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)
當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴(lài)于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點(diǎn)有:
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測(cè)控裝置
電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后,與之相關(guān)的二次設(shè)備,如測(cè)控設(shè)備,繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、)*+轉(zhuǎn)換電路及部分信號(hào)處理電路,從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)是為滿(mǎn)足數(shù)值計(jì)算需要對(duì)相關(guān)的來(lái)自不同互感器的數(shù)據(jù)如
何實(shí)現(xiàn)同步采樣,其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。
2.5 特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開(kāi)發(fā)
“十五”后期,針對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求,電網(wǎng)企業(yè)在科技進(jìn)步方面的步伐明顯加快。在代表當(dāng)今世界輸變電技術(shù)最高水平的特高壓領(lǐng)域,國(guó)家電網(wǎng)公司的晉東南,南陽(yáng),荊門(mén)特高壓試驗(yàn)示范工程可行性研究已于-月下旬通過(guò)評(píng)審,有望年底開(kāi)工建設(shè),這項(xiàng)試驗(yàn)示范工程的特高壓輸電電壓為1000KV。
另外我國(guó)南方電網(wǎng)公司也準(zhǔn)備建設(shè)一條800KV的云廣特高壓直流輸電線(xiàn)路。
為特高壓輸電線(xiàn)路配套的一次和二次設(shè)備需要重新研發(fā)或從國(guó)外引進(jìn)。開(kāi)發(fā)特高壓輸電二次設(shè)備的主要技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電磁兼容、抗干擾能力、絕緣等特殊問(wèn)題的解決。
這么大的問(wèn)題
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