配電自動(dòng)化課程論文

1、配 電 自 動(dòng) 化 論 文題 目:配電自動(dòng)化技術(shù)對(duì)軌道交通的意義院 系 信息工程學(xué)院專 業(yè) 交通工程(軌道交通電氣化 學(xué) 號(hào) xxxxxxx學(xué)生姓名指導(dǎo)教師摘要 :配電自動(dòng)化具有很大的優(yōu)勢(shì),在軌道方面,配電自動(dòng)化是發(fā)展方向,研究 配電自動(dòng)化在軌道方面的應(yīng)用很必要。 為了更好地理解配電自動(dòng)化的概念、 功能、 優(yōu)勢(shì), 結(jié)合本人的設(shè)計(jì)的家庭安防系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。 同時(shí)又對(duì)軌道供電的技術(shù)進(jìn)行 講述, 說(shuō)明其工作原理、 特點(diǎn)及配電自動(dòng)化在軌道供電的應(yīng)用、 可靠性分析和展 望。關(guān)鍵詞 : 配電自動(dòng)化 ,軌道供電, scada一、配電自動(dòng)化技術(shù)的綜述本人對(duì)配電自動(dòng)化的直觀的理解:監(jiān)測(cè),出現(xiàn)固障,固障切除,供電恢

2、復(fù)。 它可以具體在電廠,開(kāi)關(guān)站,某區(qū)域的線路中利用。較具體的概念就是“技術(shù)” +“操作” 。也就是說(shuō),利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、 通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)等配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、 電網(wǎng) 結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成, 構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正 常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化 1。為了更好理解配電自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)組成, 本人結(jié)合自己的家庭安防系統(tǒng)來(lái) 說(shuō)明它。本家庭安防系統(tǒng)采用 STM32F103VE 處理器作為系統(tǒng)的主控芯片,通過(guò) NRF24L01與各傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信,同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)模塊和嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 LWIP , 將主機(jī)采集到

3、的信息發(fā)送到遠(yuǎn)程的安卓手機(jī)客戶端, 使用戶及時(shí)能夠及時(shí) 掌握家庭中的安全信息, 同時(shí)可以通過(guò)手機(jī)客戶端對(duì)家庭安防系統(tǒng)進(jìn)行配置和控 制。 三個(gè)從機(jī)模塊, 分別為是煙霧傳感和可燃?xì)怏w傳感模塊, 人體紅外傳感模塊, 射頻識(shí)別門(mén)禁模塊。 主控模塊可以對(duì)各個(gè)從機(jī)模塊的狀態(tài)顯示在 TFT 屏幕上, 也 可以通過(guò)觸摸屏對(duì)其進(jìn)行配置。系統(tǒng)總體框圖如圖 1所示。 圖 1家庭系統(tǒng)總體框圖配電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化包括配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 (SCADA 、 配電網(wǎng)電壓管理系 統(tǒng)、 故障診斷和斷電管理系統(tǒng)、 操作票專家系統(tǒng)等。 它是由中央處理機(jī)和運(yùn)動(dòng)裝 置等組成的配電網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 以輔助調(diào)度員做好配電網(wǎng)運(yùn)行工作 2。

4、 圖 2:SCADA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如圖 3:兩個(gè)系統(tǒng)共同的特點(diǎn)基本都是利用傳感器采集信息, 經(jīng)過(guò)分析和處理, 實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀 態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、管理的現(xiàn)代化。配電系統(tǒng)自動(dòng)化的主要功能有配網(wǎng)運(yùn)行和管理功能, 運(yùn)行計(jì)劃模擬和優(yōu)化功 能,運(yùn)行分析和維護(hù)管理功能,用戶負(fù)荷監(jiān)控和故障報(bào)修功能。 11配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視對(duì)配電的運(yùn)行監(jiān)視是指通過(guò)采集配電網(wǎng)上的狀態(tài)量(如開(kāi)關(guān)位置和保護(hù)動(dòng) 作和模擬量(電壓、電流和功率等及電能量,從而對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行 監(jiān)視。2配電網(wǎng)運(yùn)行的控制對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行控制是指在需要的時(shí)候,遠(yuǎn)方控制開(kāi)關(guān)的合閘或跳閘以及有 載調(diào)壓變壓器的分接頭, 以達(dá)到所期望的目的。 它包括

5、就地自動(dòng)控制和地區(qū)遙控。 3配電網(wǎng)的保護(hù)配電網(wǎng)的保護(hù)功能是指檢測(cè)和判斷故障區(qū)段, 并隔離故障區(qū)域, 維持正常區(qū) 域供電。4故障診斷分析與恢復(fù)供電它包括用戶故障信息的收集, 根據(jù)用戶故障報(bào)修對(duì)低壓電網(wǎng)的故障進(jìn)行診斷 與定位分析, 根據(jù)繼電保護(hù)及短路器動(dòng)作情況和故障檢測(cè)器動(dòng)作情況對(duì)中壓電網(wǎng) 的故障進(jìn)行診斷與定位分析,恢復(fù)供電操作和現(xiàn)場(chǎng)搶修的安排。5運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)及報(bào)告它包括維修資料、 運(yùn)行計(jì)劃資料和管理控制資料, 在配電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中的配 電運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中記錄和更新。1、在正常運(yùn)行情況下,通過(guò)監(jiān)視配電運(yùn)行工況,優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式。 2、當(dāng) 配電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí), 迅速查出故障區(qū)段及異常情況, 快速

6、隔離故障區(qū) 段,及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域用戶供電,縮短用戶停電時(shí)間,減少停電面積。 3、根 據(jù)配網(wǎng)電壓合理控制無(wú)功負(fù)荷和電壓水平,改善供電質(zhì)量,達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。 4、合理控制用電負(fù)荷,從而提高設(shè)備利用率。 5、自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi),保證抄表計(jì)費(fèi) 及時(shí)和準(zhǔn)確, 提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率, 并可為用戶提供自動(dòng)化的用電 信息服務(wù)等。 1二、軌道供電技術(shù)在這里主要介紹交直型的機(jī)車。 供電過(guò)程主要先從城市發(fā)電廠中獲得 220kv 的電能, 經(jīng)過(guò)城市主變所變成 110kv , 再輸給地鐵主變電站, 獲得 10kv 和 35kv , 經(jīng)過(guò)整流器得直流 1500v ,和降壓得交流 220v/380v。經(jīng)過(guò)饋電線把電

7、傳給接觸 網(wǎng),機(jī)車接收了電,機(jī)車就驅(qū)動(dòng)了。 圖 4:軌道供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 32.3 軌道供電特點(diǎn) 軌道供電系統(tǒng)中，機(jī)車是運(yùn)動(dòng)的，具有特殊性。與一般的電力系統(tǒng)有區(qū)別， 特點(diǎn)主要體現(xiàn)在 2 個(gè)方面： 1）電壓等級(jí)低，變電所結(jié)構(gòu)單一 從電力系統(tǒng)的角度看，軌道負(fù)荷屬于終端負(fù)荷，直接面對(duì)最終用戶，所以軌 道供電系統(tǒng)中絕大多數(shù)為 10kV 配電所和 35kV 變電所， 這取決于地方供電系統(tǒng)電 源的情況和軌道就地負(fù)荷的要求。 2）供電可靠性要求高。如果出現(xiàn)斷電問(wèn)題，輕側(cè)造成列車不工作，嚴(yán)重則 造成交通事故，嚴(yán)重危害乘客的安全，所以要求可靠性要很高。因此，軌道供電 系統(tǒng)采取多種方法來(lái)保證供電的可靠性。有的采用雙

8、電源供電，分散式供電、集 中式、混合式的供電方式4。 2.4 軌道供電存在問(wèn)題 1）對(duì)電網(wǎng)有一定的沖激，運(yùn)行的列車是一個(gè)帶電的運(yùn)動(dòng)體并且所帶的電流，電 壓較高。 2）有較多的諧波。這對(duì) scada 系統(tǒng)的通信有影響的。為減少諧波對(duì)電網(wǎng)的影響 和危害，一是采用 24 脈波整流機(jī)組。 3）據(jù)本人了解，我國(guó)軌道交通供電和通信方面的防雷有點(diǎn)不足。 三、配電自動(dòng)化技術(shù)在軌道供電中應(yīng)用 城市軌道交通供電系統(tǒng)由外部電源供電系統(tǒng)， 主變電所或電源開(kāi)閉所供電系 統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)，動(dòng)力照明供電系統(tǒng)，雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng) 六個(gè)部分組成。 也可以說(shuō)城市軌道交通供電系統(tǒng)由主變電所、牽引變電系統(tǒng)以及 變配電

9、系統(tǒng)三部分組成。 3.1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)軌道供電的可行性分析 相對(duì)軌道供電而言， 電力系統(tǒng)的配電自動(dòng)化技術(shù)比較成熟。而與軌道供電差 不多。 所以能將先進(jìn)技術(shù)在軌道供電系統(tǒng)中應(yīng)用。當(dāng)前鐵路供電系統(tǒng)的自動(dòng)化水 平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于電力系統(tǒng)， 采取電力系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，加快軌道供電系統(tǒng)的 自動(dòng)化改造， 不僅能夠大大改進(jìn)軌道供電系統(tǒng)自身的運(yùn)行和管理水平，提高勞動(dòng) 生產(chǎn)率，也對(duì)整個(gè)軌道系統(tǒng)的運(yùn)行大有益處。 3.2 配電自動(dòng)化技術(shù)在軌道供電的具體應(yīng)用及提升 配電自動(dòng)化最主要在軌道應(yīng)用具體體現(xiàn)在 scada 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四遙的功能。能 保證控制中心對(duì)主變電所、牽引變電所、降壓變電所等供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、 控制

10、和數(shù)據(jù)采集。 1）遙控功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方終端的控制，可控制某個(gè)軌道變電所和線路的開(kāi)關(guān)。 2）遙測(cè)功能，控制中心對(duì)各變電所的量值遙測(cè)。遙測(cè)的主要參數(shù)包括進(jìn)線、母 線、饋線的電壓、電流、有功電度、無(wú)功電度、有功功率、無(wú)功功率及主變壓器 溫度等。 3）遙信功能，變電所的各種實(shí)時(shí)信息，包括接觸網(wǎng)所處狀態(tài)、斷路器開(kāi)關(guān)的位 置、保護(hù)信號(hào)和預(yù)告信號(hào)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行?，并顯示在模擬屏上。 4）遙調(diào)功能，能對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置。 5）自動(dòng)重合閘。當(dāng)出現(xiàn)固障時(shí)，固障自動(dòng)切除，重合閘。與故障饋線連在同一 母線上的其他非故障饋線同樣斷電, 即牽引所兩側(cè)上下行全部斷電, 且斷電后需 人工排除故障斷路器, 再恢復(fù)非故

11、障線路供電, 這就需要較長(zhǎng)的時(shí)間, 因而將會(huì) 產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。 而在此引入了牽引供電系統(tǒng)饋線自動(dòng)化，能夠在斷路器失 靈情況下,自動(dòng)快速隔離故障斷路器及實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)自動(dòng)重組為目標(biāo)的開(kāi)關(guān)綜合 控制。 3.3 配電自動(dòng)化技術(shù)在軌道供電的提升 1）減少電網(wǎng)運(yùn)行與檢修費(fèi)有。 2）自恢復(fù)和自檢測(cè)功能。提高穩(wěn)定性。 3）實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)主變電所，牽引變電所進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn) 無(wú)人化管理，提高經(jīng)濟(jì)郊益。 3.4 配電自動(dòng)化技術(shù)在軌道供電的展望 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，配電自動(dòng)化技術(shù)會(huì)更好地利用在軌道供電上。不僅 能夠大大改進(jìn)軌道供電系統(tǒng)自身的運(yùn)行和管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，也對(duì)整個(gè) 軌道系統(tǒng)的運(yùn)行大有益處。本人也覺(jué)得以后無(wú)線輸電技術(shù)也用到軌道供電中，這 樣就可以不使用接觸網(wǎng)，更加安全、減少固障。同時(shí)也希望在過(guò)壓保護(hù)和通信方