一、電力系統自動化技術
(一)變電站自動化。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作,提高工作效率,擴大對變電站的監控功能,提高變電站的安全執行水平。變電站自動化的內容就是對站內執行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制,其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備;二次設備數字化、網絡化、集成化,儘量採用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監視實現計算機屏幕化;執行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站執行操作任務外還作爲電網調度自動化不可分割的重要組成部分,是電力生產現代化的一個重要環節。
(二)電網調度自動化 。電網調度自動化主要組成部分,由電網調度控制中心的計算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等,其主要是透過電力系統專用廣域網連結的,下級電網調度控制中心、調度範圍內的發電廠、變電站終端設備(如測量控制等裝置)等構成。電網調度自動化的主要功能是:電力生產過程實時數據採集與監控電網執行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制(省級電網以上)、自動經濟調度(省級電網以上)並適應電力市場運營的需求等。
(三)發電廠分散測控系統(DCS ) 。過程控制單元(PCU)由可冗餘配置的主控模件( MCU)和智能I /0模件組成。MCU模件透過冗餘的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產過程,接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈衝量等信號,經運算處理後進行執行參數、設備狀態的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執行機構,完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。
執行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機接口。 執行員工作站接收PCU發來的資訊和向PCU發出指令,爲運,行操作人員提供監視和控制機組執行的手段,工程師工作站爲維護工程師提供系統組態設定和修改、系統診斷和維護等手段。
二、變換器電路從低頻向高頻方向發展
隨着電力電子器件的更新,由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通晶閘管時,直流傳功的變換器主要是相控整流,而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代後,更多是採用PWM 變換器了。採用PWM方式後,提高了功率因數,減少 了高次諧波對電岡的影響,解決了電動機在低頻區的轉矩脈動問題。
但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上,使電機繞組產生振動而發出噪聲。爲了解決這個問題,一種方法是提高開關頻率,使之超過人耳能感受的範圍,但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關斷,開關損耗很大。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
1986 年美國威斯康星大學 Divan 教授提出諧振式直流環逆變器。傳統的逆變器是掛在穩定的直流母線上,電力電子器件是在高電壓下進行轉換的‘硬開關’,其開關損耗較大,限制了開關在頻率上的提高。而諧奪式直流環逆變器是把逆變器掛在高頻振盪過零的諧振路上,使電力電子器件在零電壓或零電流下轉換,即工作在所謂的'‘軟開關’狀態下,從而使開關損耗降低到零。這樣,可以使逆器尺寸減少,降低成本,還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此,諧振式直流逆變器電路極有發展前途。
三、當前電力系統自動化依賴IT技術向前發展的重要熱點技術
(一)電力一次設備智能化 。常規電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離,互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接,而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規二次設備的部分或全部功能就地實現,省卻大量電力信號電纜和控制電纜,通常簡述爲一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、 “智能化開關櫃”、“智能化箱式變電站”等。
電力一次設備智能化主要問題是電子部件經常受到現場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾,關鍵技術是電磁相容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協議標準等技術問題。
(二)電力一次設備在線狀態檢測 。對電力系統一次設備如發電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要執行參數進行長期連續的在線監測,不僅可以監視設備實時執行狀態,而且還能分析各種重要參數的變化趨勢,判斷有無存在故障的先兆,從而延長設備的維修保養週期,提高設備的利用率,爲電力設備由定期檢修向狀態檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術,開展在線狀態檢測技術研究和實踐並取得了一些進展,但由於技術難度大,專業性強, 檢測環境條件惡劣,要開發出滿意的產品還需一定時日。
(三)光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備,其作用是按一定比例關係將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值,以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大,設備體積和質量也越大;信號動態範圍小,導致電流互感器會出現飽和現象,或發生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器,國際電工協會已發佈了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發並取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度係數的影響而使穩定性不夠理想。另一關鍵技術是,光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多,一般是毫安級水平,不能像電磁式互感器那樣可以透過較長的電纜線送給測控和保護裝置,需要在就地轉換爲數字信號後透過光纖接口送出,模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這裏,電磁相容、絕緣、耐環境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。
四、結語
衆所周知,電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發前景的綜合性學科與衆多高新技術的合成。其應用範圍十分廣泛,幾乎滲透到國民經濟各個部門,隨着我國科技技術的發展,電氣自動化技術也隨之提高。