电力系统自动化技术应用

(河南理工大学电气学院 河南 焦作 454000)



电力系统自动化技术应用

张锦辉杨金澍白宁波

(河南理工大学电气学院河南焦作454000)

在电力系统自动化技术中应用计算机技术与先进控制技术是一种全新也是适合时代发展需要的尝试,同时电力系统自动化也是计算机技术与PLC技术应用的一个重要领域。本文简单介绍了计算机与PLC技术在电力系统自动化中的应用,最后做出总结。

电力系统自动化；PLC；计算机

一、引言

电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向,它包括:发电控制的自动化,电力调度的自动化以及配电自动化。目前发电控制的自动化(AGC)与配电自动化(DAS)已经得以实现但是尚需进一步的发展[1]。电力调度的自动化要求具有在线潮流监视,故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现配电网的自动化,现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站,以实现更好的无人值班。

电力系统是一个地域分布辽阔,由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压),保证系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。下面就本人所工作的领域,结合自身的工作经验和体会,简要谈谈计算机技术与PLC技术在电力系统自动化技术中的应用。

二、计算机技术在电力系统自动化应用

随着计算机技术的飞速发展,使得电力系统自动化技术同时得到了快速地发展。由于电力系统中的发电、输电、变电、配电以及用电等重要环节都需要计算机技术的支撑。因此,计算机控制技术在电力系统中起到了至关重要的作用。

1.电网调度自动化。电力系统自动化中最主要的组成部分就是电网调度自动化,目前我国将电网调度自动化分为五级,从低到高分别是:县级、地区、省级、大区以及国家电网调度。其中各级电网的自动化调度都是与计算机技术的应用分不开的。其中最重要的组成部分就是电网调度控制中心的计算机网络系统,其他的主要组成部分有服务器、工作站、打印设备、大屏蔽显示器、调度范围内的发电场、变电站终端设备、通过电力系统专用广域网连结的下级电网调度控制中心和测量控制等装置。这些装置在计算机系统的连结下整个的结合起来,形成一个自动化的电网调度系统。计算机在电网调度自动化的作用不仅要实现实时数据的采集,还要实现对电网运行安全分析的监控,更要实现电力系统的状态估计、电力负荷预测等功能。

2.变电站自动化。变电站以及与之相关的输配电线路是为了联系发电厂与电力用户而存在的。变电站依赖计算机技术实现自动化,二次设备也随之实现数字化、网络化、集成化,在实现的过程中计算机也得到了充分利用,完全是采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆。变电站实现自动化,另外两个组成部分是操纵监视,实现计算机屏幕化以及运行管理和记录统计实现自动化,正是如此多的组成部分实现了计算机的自动化管理,所以变电站的整体自动化才得以实现。变电站自动化的实现,不仅是为了满足变电站的运行操作任务,更是组成电网调度自动化的一个重要组成部分[2]。可以说,要实现电力生产的现代化,一个重要的、不可缺少的环节就是实现变电站的自动化,而变电站的自动化的实现又是依托计算机技术的发展实现的。

3.智能电网技术。计算机技术与电力系统自动化技术结合所形成的一个最具典型性的技术,就是智能电网技术,它是针对整个全局进行智能控制的技术,涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户的各个环节。其中应用到计算机技术的系统可以说无处不在,比如说有稳定控制系统、调度自动化系统、变电站自动化系统、柔性交流输电等。目前这种数字化电网,建设实际上是我国建设智能电网的准备工作,一定程度上可以说是智能电网的雏形。智能电网在建设的过程中需要很多依托计算机的技术,典型的有智能电网的通信技术,需要先进的现代网络通信技术的应用,而且需要具备双向性、实时性、可靠性的特征;同时具有信息管理系统,该系统也是完全依托计算机技术而存在的,信息管理系统可以说是计算机技术中应用最为广泛的技术之一,在各行各业中都有应用,在智能电网中也不例外[3]。

三、PLC技术在电力系统自动化应用

PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令。该技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物,解决了传统控制系统内接线复杂、可靠性低、耗能高以及灵活性较差等缺点,因此近年来被广泛应用于电力系统自动化中。

1.顺序控制。火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制多为顺序控制和开关量控制两种。随着改革的深入以及国家对节能减排要求的逐步提高,该行业在生产过程中降低资源损耗和提高效益已成为各企业的管理最终目标。因此对类似企业辅助车间的自动控制水平也提出了更高的要求,近年来大型火电企业的辅助系统均已由PLC控制系统代替了原来的继电控制器,并且随着科技的进步采用PLC控制系统不仅可以单独控制某个工艺流程,并且可以通过信息模块与通信总线连接来协调全厂生产工作[4]。

2.开关量控制。开关量的逻辑控制是工业控制中应用最多的控制。PLC的输入和输出信号都是通/断的开关信号。对控制的输入、输出点数可以不受限制,从十几个到成千上万个点,均可通过扩展实现。用PLC进行开关量控制已遍及许多行业,如机床电气控制、电机控制、电梯运行控制、汽车装配线、啤酒灌装生产线等。

3.闭环过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换,并对模拟量进行闭环PID控制,可用PID子程序来实现,也可使用专用的PID模块。

4.数据处理。PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统。

四、结论

当前,电力系统的综合自动化,已经全面进入以计算机技术和监控技术开发为主要标志内的阶段。所以现阶段的主要研究任务是,要求我们将先进的计算机技术与控制技术应用到电力系统自动化当中,只有这样才能保证电力系统自动化技术得到快速的发展。

[1]杨蕊萍.对当前电力系统自动化的分析[J].电子技术与软件工程,2016,(04):138.

[2]南盟,李雪峰,栾旭,赵一飞.电力系统自动化控制技术的应用探索[J].中国高新技术企业,2015,(30):46-47.

[3]张莉.电气控制系统故障分析诊断及维修技巧[J].中国新通信,2015,(14):108-109.

[4]张清.电力系统自动化改造中继电保护的应用[J].通讯世界,2015,(01):91-92.

张锦辉(1994-)，男，汉族，河南商水人，河南理工大学电气学院自动化专业；杨金澍(1995-)，男，汉族，河南焦作人，河南理工大学电气学院电气专业；白宁波(1991-)，男，回族，河南民权人，河南理工大学电气学院自动化专业。