【電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用研究4700字（論文）】

-PAGE2--PAGE1-電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用目錄TOC\o"1-2"\h\u3776電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用 15742摘要 1165961電氣自動(dòng)化概述 2130531.1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成 2100831.2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的接入 2196511.3電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則及特點(diǎn) 3274831.4電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3246032電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用 5230872.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用 5177062.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用 746113電氣自動(dòng)化在電氣工程中應(yīng)用的優(yōu)勢 8301563.1電力設(shè)備在線監(jiān)測優(yōu)勢 8205803.2電力設(shè)備運(yùn)行管理智能化優(yōu)勢 8163734結(jié)論 932681參考文獻(xiàn) 9摘要改革開放以來，我國的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)生了翻天覆地的變化，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展離不開科學(xué)研究與技術(shù)水平的提升，在電氣工程領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)的采用使得電力系統(tǒng)能夠高效、快速、高質(zhì)量的滿足用戶需求。本文主要對電網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)行討論，從自動(dòng)化技術(shù)的電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域到相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，在總結(jié)的基礎(chǔ)上得出其配置的應(yīng)用方式。文章的整體分成三個(gè)部分，包括了基礎(chǔ)講解、技術(shù)配置領(lǐng)域、應(yīng)用解析等三個(gè)方面，探討了電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；電氣工程；自動(dòng)化系統(tǒng)1電氣自動(dòng)化概述1.1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為對一次系統(tǒng)進(jìn)行控制優(yōu)化的系統(tǒng)，其構(gòu)成應(yīng)分為一次系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的采集模塊、一次采集數(shù)據(jù)的處理模塊、已處理數(shù)據(jù)的輸出模塊。從功能上來講，自動(dòng)化系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要調(diào)度控制中心與現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成，兩部分各司其職，分別在自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演不同角色，實(shí)現(xiàn)各自所需完成的任務(wù)。自動(dòng)化系統(tǒng)的兩個(gè)構(gòu)成部分在具體系統(tǒng)事件下，根據(jù)分工不同，通過一定的控制流程，可完成對一次系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)分析以及具體事件的控制。兩部分按照不同的分工可分為：首先由現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備完成一次系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及數(shù)據(jù)的采集，上送至調(diào)度控制中心；然后，調(diào)度控制中心根據(jù)從現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備收取的運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用軟件，對一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，做出控制決策；最終，調(diào)度控制中心將根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行解析甄別后得到的決策，將相應(yīng)的決策控制命令下發(fā)至現(xiàn)場自動(dòng)化終端設(shè)備，對一次系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整控制，最終完成系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。1.2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的接入計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的采用實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的有效接入，包括了微行、中微型計(jì)算機(jī)，通過通信系統(tǒng)的架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)連續(xù)的、準(zhǔn)確的在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行記錄，然后對采集記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最終反映至控制中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及信息化操作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的引入使得電力系統(tǒng)中對一次設(shè)備的參數(shù)采集、存儲(chǔ)以及處理具有更高的準(zhǔn)確性，減小了參數(shù)值得誤差，為電力自動(dòng)化系統(tǒng)正確、合理以及精準(zhǔn)確定系統(tǒng)行為狀態(tài)與采取的處理措施提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。電力系統(tǒng)自動(dòng)化作為未來電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，目前對自動(dòng)化技術(shù)的修整、優(yōu)化和研發(fā)都是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)的有效途徑。1.3電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則及特點(diǎn)1.3.1電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則是自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，電力自動(dòng)化設(shè)備的電氣參數(shù)等需首先滿足要求，這也是設(shè)計(jì)原則的前提，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，方案的經(jīng)濟(jì)、安全、可靠是設(shè)計(jì)的基本原則，滿足電氣設(shè)備與機(jī)械裝置的協(xié)調(diào)組合應(yīng)用。1.3.2電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有自身的特點(diǎn)，構(gòu)成電力自動(dòng)化設(shè)備的部件都是由不同廠商提供的，如測量、計(jì)量以及保護(hù)等部分，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)具體的應(yīng)用場景，選取部件，通過部件的組成實(shí)現(xiàn)所需功能。電力自動(dòng)化系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的加入，等同于對其配置了控制子系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)的參與，使得自動(dòng)化控制簡化、安全。1.4電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.4.1集中監(jiān)控方式設(shè)計(jì)集中監(jiān)控在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的采用，使得自動(dòng)化系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定、方便的運(yùn)行，相關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為簡單。集中監(jiān)控采取的是單處理器的配置方式，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)都是經(jīng)由配置的單處理器來完成，這種配置方式缺少備用處理器，單處理器的負(fù)載大，降低處理器的工作效率。由于伴隨著監(jiān)控信息的大量增加以及電氣設(shè)備監(jiān)控的全面性要求，隨之而來的是系統(tǒng)冗余下降、電纜數(shù)量增加，設(shè)施處理信息能力嚴(yán)重滯后，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。1.4.2現(xiàn)場監(jiān)控總線設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的高速發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中的采用規(guī)模也不斷變大，各種通信方式并行，例如工業(yè)以太網(wǎng)、無源光網(wǎng)絡(luò)、無線通信、現(xiàn)場監(jiān)控總線等在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中已得到了大量配置，電力自動(dòng)化設(shè)備可以方便的接入進(jìn)行通信。針對于具體工程應(yīng)用，現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)更有利于現(xiàn)場自動(dòng)化終端設(shè)備的合理布局與簡化配置?，F(xiàn)場各種自動(dòng)化設(shè)備通過接入現(xiàn)場監(jiān)控總線實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信，相互之間是獨(dú)立的單元，其中任一自動(dòng)化設(shè)備不能正常工作，只是相應(yīng)功能退出系統(tǒng)，不會(huì)產(chǎn)生對系統(tǒng)的重大影響。就目前來看，現(xiàn)場監(jiān)控總線由于具有獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)，其在電力系統(tǒng)自動(dòng)化配置最為廣泛，性能最為優(yōu)越。1.4.3遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)由于具有分布范圍廣、涉及內(nèi)容多等特點(diǎn)，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)，調(diào)度人員一般通過可視化的人機(jī)交互界面可掌握系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)處理各種突發(fā)故障。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)模式節(jié)約了系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的人力、物力，提高了調(diào)度人員的工作效率。2電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用2.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)中的配置首先體現(xiàn)在電能調(diào)度方面，系統(tǒng)作為生產(chǎn)輸送分配電能的整體，其對電能的供需由電能調(diào)度來調(diào)節(jié)，調(diào)度得當(dāng)與否直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性等相關(guān)的參數(shù)比例。系統(tǒng)通過相關(guān)裝置完成量測信息的采集，例如采樣值、計(jì)量電能等，人機(jī)接口功能，記錄事件順序，事故定位，事故波形錄制，安全評估，信息分析處理，遠(yuǎn)程操控等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)作的自動(dòng)化、信息化以及智能化。除去電網(wǎng)自動(dòng)化的保護(hù)下，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或安全事故時(shí)，電網(wǎng)難以迅速的做出反應(yīng)處理，可能會(huì)威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。配置自動(dòng)化技術(shù)的調(diào)度功能系統(tǒng)，稱作調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，其在整個(gè)電能生產(chǎn)消費(fèi)的系統(tǒng)中起著及其重要的作用，如果電網(wǎng)運(yùn)行過程中調(diào)度不得當(dāng)，則系統(tǒng)可能存在崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，因此，其自動(dòng)化安全運(yùn)行十分重要。2.1.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)與人體的中樞系統(tǒng)相似，調(diào)度功能協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)各方面的平衡，以維持電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，通過電能生產(chǎn)輸送過程中不間斷的調(diào)節(jié)與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提升電力用戶的電能服務(wù)質(zhì)量。其任務(wù)包括四個(gè)部分，確保產(chǎn)品質(zhì)量，保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，保證較高的安全水平，確保實(shí)施完善的事故處理方案。2.1.2電力系統(tǒng)的分區(qū)、分級調(diào)度配置自動(dòng)化技術(shù)的調(diào)度又有自己的獨(dú)特性，而整個(gè)電網(wǎng)又有巨大的覆蓋范圍，因此，我們通過分級實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。調(diào)度系統(tǒng)的分級也需要結(jié)合系統(tǒng)整體的構(gòu)成以及運(yùn)行的不同，通常來說是按照電壓的差異或架空電纜的不同進(jìn)行區(qū)分。對于大型電力系統(tǒng)，我國一般將調(diào)度劃分為三級。分級調(diào)度結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1分級調(diào)度結(jié)構(gòu)2.1.3電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的交互數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)信息的流向可分為模擬、狀態(tài)信號與控制信號，其中模擬、狀態(tài)信號由對一次設(shè)備監(jiān)控的自動(dòng)化終端裝置上送至調(diào)度中心，控制信號則是由控制人員通過前置計(jì)算機(jī)的操作通過通信網(wǎng)傳遞到現(xiàn)場裝置。對于系統(tǒng)非常重要的完成調(diào)度功能的系統(tǒng)，需配置具有雙重功能的且能高速處理采集的數(shù)據(jù)信息的電腦系統(tǒng)，第一是SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition），簡稱為電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)。如圖3-2所示為調(diào)度中心功能示意圖，調(diào)度中心對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視是由SCADA子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，SCADA子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集所轄范圍發(fā)電廠、電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能是由協(xié)調(diào)功能子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，協(xié)調(diào)功能子系統(tǒng)根據(jù)從SCADA子系統(tǒng)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立獨(dú)自的數(shù)據(jù)庫，或通過調(diào)度人員手工輸入資料，完成新型數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的控制功能是由SCADA子系統(tǒng)將控制信息發(fā)送至所轄范圍發(fā)電廠、電網(wǎng)完成。圖3-2EMS流程主線示意圖如圖3-2所示，包含了調(diào)度中心同遠(yuǎn)方發(fā)電廠與遠(yuǎn)方省級調(diào)度進(jìn)行通信的示意。在RTU實(shí)現(xiàn)功能的過程中，需標(biāo)準(zhǔn)化處理輸入以及輸出通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)具有容錯(cuò)能力，以最終完成對發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行狀況的上報(bào)。2.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用為使變電所處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)與合理管理的水平，在配置電力自動(dòng)化設(shè)備與計(jì)算機(jī)裝置的基礎(chǔ)上，同時(shí)完成長距離的測量、狀態(tài)告警、控制、調(diào)試等功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、控制、測量以及保護(hù)整個(gè)變電所內(nèi)的重要裝置與相關(guān)線路，這種技術(shù)稱作變電站自動(dòng)化技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、控制、測量以及保護(hù)整個(gè)變電所內(nèi)的重要裝置與相關(guān)線路，與調(diào)度進(jìn)行信息交互，采用計(jì)算機(jī)通信、電力電子以及信號處理等技術(shù)，整合設(shè)計(jì)站所內(nèi)對一次設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、保護(hù)、控制二次裝置的功能，例如互感器、保險(xiǎn)、傳感裝置等，這是在自動(dòng)化技術(shù)完善化配置站所過程中升級得打，目前，叫做綜合的自動(dòng)化技術(shù)。2.2.1變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本身的功能包括基本要素，實(shí)現(xiàn)這些基本要素的功能的系統(tǒng)稱為子系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)的組合構(gòu)成變電站綜自系統(tǒng)。分為監(jiān)控子系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)，集成控制電壓與無功功率子系統(tǒng)，備用電源自投入以及減負(fù)載控頻率子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)。2.2.2變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式電腦、IP網(wǎng)絡(luò)、控制手段以及微處理器等技術(shù)的更新，與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的升級換代存在不可割裂的相關(guān)性。在這些高新技術(shù)的更新過程中，變電站綜自系統(tǒng)在構(gòu)架上發(fā)生變革，這也提升了系統(tǒng)的性能、效率以及穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)形式按照國內(nèi)外粽子系統(tǒng)的更新?lián)Q代的歷程，可分為分布結(jié)構(gòu)、集中結(jié)構(gòu)、分布式集中結(jié)構(gòu)以及兩者相結(jié)合的方式。3電氣自動(dòng)化在電氣工程中應(yīng)用的優(yōu)勢3.1電力設(shè)備在線監(jiān)測優(yōu)勢隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，相關(guān)電力設(shè)備也得到了大量的應(yīng)用。對于增長的電力設(shè)備規(guī)模，已經(jīng)不適合采用單獨(dú)監(jiān)視，目前一般通過電力設(shè)備與在線監(jiān)測設(shè)備的匹配，實(shí)現(xiàn)整體監(jiān)視功能，包括采集一次電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)，并且能夠?qū)@些參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷狀態(tài)產(chǎn)生的原因，合理配置檢測周期，這不僅提高了系統(tǒng)效率，而且延長了電力設(shè)備的壽命。3.2電力設(shè)備運(yùn)行管理智能化優(yōu)勢在未采用自動(dòng)化技術(shù)之間，電網(wǎng)中的各種電力設(shè)備的檢測排查都是通過相關(guān)技術(shù)人員的定期工作完成，這需要大量的人力、物力、財(cái)力，無形中也造成了電網(wǎng)資產(chǎn)的浪費(fèi)。隨著電力自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，對一次電力設(shè)備進(jìn)行在線自動(dòng)監(jiān)視控制已經(jīng)成為一種趨勢。電力設(shè)備在匹配相關(guān)監(jiān)控設(shè)備后，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)一體化發(fā)展，在集中與分布監(jiān)控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行與管理。這不僅提高了電力設(shè)備的管理效率，同時(shí)也推動(dòng)電網(wǎng)的智能化發(fā)展。4結(jié)論隨著電力系統(tǒng)中電力相關(guān)設(shè)備配備數(shù)量的提升，對于這些電力設(shè)備的監(jiān)視控制已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題。自動(dòng)化技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅解決了大量電力設(shè)備的監(jiān)視控制問題，而且能夠通過系統(tǒng)的集成完成除去監(jiān)視控制功能以外的其他高級應(yīng)用的功能，例如系統(tǒng)故障恢復(fù)、狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷優(yōu)化等。目前，與自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的各行業(yè)也在飛速發(fā)展中，電力系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用已成為各界關(guān)注的熱點(diǎn)。但是，電力系統(tǒng)在發(fā)展的過程中關(guān)于自動(dòng)化技術(shù)的采用也遇到了許多技術(shù)瓶頸，涵蓋系統(tǒng)的各方面，從系統(tǒng)層面來講包括調(diào)度系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、發(fā)電廠系統(tǒng)在內(nèi)的電力子系統(tǒng)在采用自動(dòng)化階段也會(huì)遇到各種各樣的問題，例如系統(tǒng)負(fù)載過重處理、系統(tǒng)內(nèi)電磁干擾等問題，因此，我們需要同時(shí)在各個(gè)子系統(tǒng)中進(jìn)行不斷的探索研究，解決目前遇到的問題，不斷完善電力自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用于推廣。參考文獻(xiàn)[1]袁一鳴.電氣工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中國設(shè)備工程,2021(21):195-196.[2]