電力工程中電氣自動化技術(shù)國際貿(mào)易畢業(yè)論文
一、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)
(一)變電站自動化。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作,提高工作效率,擴(kuò)大對變電站的監(jiān)控功能,提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制,其特點是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化,盡量采用計算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機(jī)屏幕化;運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分,是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。
(二)電網(wǎng)調(diào)度自動化 。電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分,由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等,其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的,下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測量控制等裝置)等構(gòu)成。電網(wǎng)調(diào)度自動化的主要功能是:電力生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負(fù)荷預(yù)測、自動發(fā)電控制(省級電網(wǎng)以上)、自動經(jīng)濟(jì)調(diào)度(省級電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場運營的需求等。
(三)發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)(DCS ) 。過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件( MCU)和智能I /0模件組成。MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產(chǎn)過程,接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號,經(jīng)運算處理后進(jìn)行運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu),完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。
運行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機(jī)接口。 運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令,為運,行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運行的手段,工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。
二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展
隨著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(yīng)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(dāng)電力電子器件進(jìn)入第二代后,更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后,提高了功率因數(shù),減少 了高次諧波對電岡的影響,解決了電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。
但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動作用在定轉(zhuǎn)子上,使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。為了解決這個問題,一種方法是提高開關(guān)頻率,使之超過人耳能感受的范圍,但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導(dǎo)通或關(guān)斷,開關(guān)損耗很大。開關(guān)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(xué) Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上,電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開關(guān)’,其開關(guān)損耗較大,限制了開關(guān)在頻率上的提高。而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上,使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換,即工作在所謂的‘軟開關(guān)’狀態(tài)下,從而使開關(guān)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(fā)展前途。
三、當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點技術(shù)
(一)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)備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離,互相間用強(qiáng)信號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)計時考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實現(xiàn),省卻大量電力信號電纜和控制電纜,通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、 “智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。
電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強(qiáng)度電磁場干擾,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)問題。
(二)電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測 。對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運行參數(shù)進(jìn)行長期連續(xù)的在線監(jiān)測,不僅可以監(jiān)視設(shè)備實時運行狀態(tài),而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢,判斷有無存在故障的先兆,從而延長設(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)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù),開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實踐并取得了一些進(jìn)展,但由于技術(shù)難度大,專業(yè)性強(qiáng), 檢測環(huán)境條件惡劣,要開發(fā)出滿意的產(chǎn)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(shè)備,其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)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(shè)備體積和質(zhì)量也越大;信號動態(tài)范圍小,導(dǎo)致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,或發(fā)生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機(jī)化計量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器,國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)也有大專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通過較長的電纜線送給測控和保護(hù)裝置,需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出,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。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)難點之一。
四、結(jié)語
眾所周知,電氣自動化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿生機(jī)、最富有開發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。其應(yīng)用范圍十分廣泛,幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個部門,隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展,電氣自動化技術(shù)也隨之提高。
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