自动化学术论文(2)
自动化学术论文篇二
浅析电力自动化
【摘 要】随着我国电力事业的快速发展，电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统的自动化技术的应用不但保证了供电的电能质量还保证了系统运行的安全可靠，提高了经济效益。本文分析了电力系统自动化的发展趋势，产生，对电力系统的智能化技术进行了探究。
【关键词】电力系统自动化智能化
中图分类号：F407文献标识码： A
电力系统自动化是对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。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。
一、电力系统自动化总的发展趋势
(一)当今电力系统自动控制技术的发展趋势
电力系统在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展;在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题;在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论;在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用;在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。
(二)整个电力系统自动化的发展趋势
由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制);由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统);由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展;由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展;装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变;追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制;由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。
二、电力系统的智能化技术
(一)变电站自动化
是在微机技术和网络通讯技术的基础上发展起来的。变电站自动化系统集保护、测量、控制、远传等功能为一体，采用微机化产品，并充分利用微机的数字通信的优势来实现数据共享的一套电力系统二次设备的自动化装置。它取代了常规的仪表盘、柜，以及一些中央信号装置，节省了变电站的占地面积，节省了电缆的投资。整个变电站要实现自动控制，一套优秀的监控软件是必须的。当操作人员进入变电站时，可以从自动化系统的当地监控软件上了解变电站当前的运行情况和历史记录。当地监控软件通过密码实现多权限多级管理，一般操作人员可以看主接线图、遥信遥控遥测表、特殊功能显示图、SOE等图表，系统管理员可以修改软件配置、各级权限范围、各种图表，操作员和监督员同时认可才能进行遥控操作。登入登出过程、执行操作后软件都会详细记录操作人姓名、密码、操作等信息。软件根据设定自动记录所需的四遥量并进行统计，形成曲线、棒图等。
(二)建立坚强、灵活的网络拓扑
坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡，为了缓解此现状所带来的不利影响，我国开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。如何进一步、优化特高压和各级电网规划成为需要解决的关键问题。随着电网规模的扩大、互联电网的形成，电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越严重，对主网架结构的规划设计要求也相应地提高了。只有灵活的电网结构才能应对自然灾害和社会灾害等突发灾害性事件对电网安全的影响。
(三)实现开放、标准、集成的通信系统
智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力：既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力，其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖，为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑，而不仅局限于对电网装备的监测。
(四)CAN总线技术在电力调度自动化系统的应用
CAN总线在电力调度的大系统中作为站点内部智能数据模块与计算机之间的通信网络，在通信速度、通信距离、抗干扰等方面完全能满足控制系统的要求。随着计算机科学的发展，现场总线控制系统在数据交换的实时性、准确性、快速性方面的突破性进展，为电力网系统经济、合理的调度运行提供了技术保证和技术支持。CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
在该电力调度系统，每个分站点均由工控机和若干测控接点组成。所有测控点都以“平等主体”挂接在总线上，每一点对应35kV回路或6kV回路的测控。测控点能够采集对应回路的遥信量及遥测量，能根据接收到的命令主动将数据发送到CAN总线，通过预先设定的验收码和验收屏蔽码可以控制该测控点从总线上接收哪些数据或命令。站点工控机通过CAN卡从CAN总线上接收各节点数据进行处理，再通过网卡到集团千兆网，转发到总调度中心。该智能测控节点的软件由两部分组成：一部分为初始化程序，包括对单片机本身的中断、定时器串行口等的初始化和CAN控制器的初始化;另一部分为测控供电回路电量参数的数据采集处理。CAN总线比其它形式总线在速度、抗干扰能力及高性能上有着巨大的区别，CAN总线设计灵活、可靠性高、布线方便，更加适合于工业领域到各种集散控制系统
(五)电力载波技术在自动抄表中的应用
目前在电能表远程抄收中，最适宜采用的方式为低压电力线载波与10kV电力线载波所组合而成的系统。其技术构成如下：
1.在硬件方面，为了减少各个电路部分相互之间的串扰，要合理划分弱信号电路，强信号电路;合理划分数字电路部分和模拟电路部分;对于模拟信号输出和输入口均采用磁路耦合方式进行隔离，同时对于输入信号使用具有高的带外衰减系数的无源带通滤波器;对于外部数字信号接口电路部分使用具有良好电磁兼容性能的集成电路;在各输入和输出端口添加相应的保护器件;另外，还要使用具有高稳定性、高抗干扰性的电源，进一步提高整体的抗干扰能力。
2.在软件方面，使用内置式看门狗，使之能够有效地监测软件运行故障，在合理的较短时间内从故障中恢复;在MCU软件设计中使用分布式软件陷阱，以监测软件的运行并从故障中恢复;对端口采样时，使用重复采样判别技术，防止慢上升速率信号中叠加的噪声对采样精度的影响。
3.在数据传输方面，为了提高传输的可靠性，克服信道中噪声对判决错误的影响，除了合理选择调制与解调方法外，还要采用差错控制编码技术(也称纠错编码)，最大限度地保证数据传输的可靠。
(六)配电网自动化
配电网长期以来只能采用手工操作进行控制，自90年代开始逐步发展实现了一批功能独立的孤岛自动化，今后的发展趋势必然走向基于先进通信技术的网络自动化。配电网自动化主要包括馈线自动化、自动制图、设备管理、地理信息系统及配电网分析软件，它是配电自动化的基础部分。与传统的孤岛自动化相比，基于信息技术的配电网自动化的关键在于以下三点：大量的智能终端、通信技术和丰富的后台软件。针对我国配电网的具体情况，配电网自动化应当分期分批逐步发展完善，最终实现对配电系统资源的综合利用。
三、结语
随着计算机技术，控制技术及信息技术的发展，电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域，而信息技术的发展，不仅会推动电力系统监测的发展，也会推动电力系统控制向更高水平发展。
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