- 電力系統(tǒng)自動化
發(fā)布時間：2023-10-16 閱讀次數(shù)：128 電力系統(tǒng)自動化（Automation of Electric Systems）是我們電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向，它包括：發(fā)電控制的自動化（AGC已經(jīng)實現(xiàn)，尚需發(fā)展），電力調度的自動化（具有在線潮流監(jiān)視，故障模擬的綜合程序以及SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了配電網(wǎng)的自動化，現(xiàn)今最熱門的變電站綜合自動化即建設綜自站，實現(xiàn)更好的無人值班。DTS即調度員培訓仿真系統(tǒng)為調度員學習提供了方便）,配電自動化(DAS已經(jīng)實現(xiàn)，尚待發(fā)展).
結構
電力系統(tǒng)自動化對電能生產(chǎn)、傳輸和管理實現(xiàn)自動控制、自動調度和自動化管理。電力系統(tǒng) [1] 是一個地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡和用戶組成的統(tǒng)一調度和運行的復雜大系統(tǒng)。
電力系統(tǒng)自動化的領域包括生產(chǎn)過程的自動檢測、調節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動安全保護，網(wǎng)絡信息的自動傳輸，系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調度，以及企業(yè)的自動化經(jīng)濟管理等。電力系統(tǒng)自動化的主要目標是保證供電的電能質量（頻率和電壓），保證系統(tǒng)運行的安全可靠，提高經(jīng)濟效益和管理效能。
傳輸系統(tǒng)
電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng) 簡稱遠動系統(tǒng)。其功能是 [2] 實現(xiàn)調度中心和發(fā)電廠變電站間的實時信息傳輸。自動傳輸系統(tǒng)由遠動裝置和遠動通道組成。遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通信等多種形式。遠動裝置按功能分為遙測、遙信、遙控三類。把廠站的模擬量通過變換輸送到位于調度中心的接收端并加以顯示的過程稱為遙測。把廠站的開關量輸送到接收端并加以顯示的過程稱為遙信。把調度端的控制和調節(jié)信號輸送到位于廠站的接收端實現(xiàn)對調節(jié)對象的控制的過程，稱為遙控或遙調。遠動裝置按組成方式可分為布線邏輯式遠動裝置和存儲程序式邏輯裝置。前者由硬件邏輯電路以固定接線方式實現(xiàn)其功能，后者是一種計算機化的遠動裝置。
事故裝置
反事故自動裝置的功能是防止電力系統(tǒng)的事故危及系統(tǒng)和電氣設備的運行。在電力系統(tǒng)中裝設的反事故自動裝置有兩種基本類型。
繼電保護裝置：其功能是防止系統(tǒng)故障對電氣設備的損壞，常用來保護線路、母線、發(fā)電機、變壓器、電動機等電氣設備。按照產(chǎn)生保護作用的原理，繼電保護裝置分為過電流保護、方向保護、差動保護、距離保護和高頻保護等類型。
系統(tǒng)安全保護裝置：用以保證電力系統(tǒng)的安全運行，防止出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、失步解列、全網(wǎng)性頻率崩潰和電壓崩潰等災害性事故。系統(tǒng)安全保護裝置按功能分為4種形式：
一是屬于備用設備的自動投入，如備用電源自動投入，輸電線路的自動重合閘等；
二是屬于控制受電端功率缺額，如低周波自動減負荷裝置、低電壓自動減負荷裝置、機組低頻自起動裝等；
三是屬于控制送電端功率過剩，如快速自動切機裝置、快關汽門裝置、電氣制動裝置等；
四是屬于控制系統(tǒng)振蕩失步，如系統(tǒng)振蕩自動解列裝置、自動并列裝置等。
自動化分類
按照電能的生產(chǎn)和分配過程，包括電網(wǎng)調度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動裝置、供電系統(tǒng)自動化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動化等7個方面，并形成一個分層分級的自動化系統(tǒng)。區(qū)域調度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由?。ㄊ校┱{度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調度中心構成最高層次。而在每個層次中，電廠、變電站、配電網(wǎng)絡等又構成多級控制。
電網(wǎng)調度
現(xiàn)代的電網(wǎng)自動化調度系統(tǒng)是以計算機為核心的控制系統(tǒng)，包括實時信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端，位于調度中心的部分稱為調度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計、自動發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優(yōu)機組開停計劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。
火力發(fā)電
火力發(fā)電廠的自動化項目包括：
①廠內機、爐、電運行設備的安全檢測，包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報警、故障檢出等。
②計算機實時控制，實現(xiàn)由點火至并網(wǎng)的全部自動起動過程。
③有功負荷的經(jīng)濟分配和自動增減。
④母線電壓控制和無功功率的自動增減。
⑤穩(wěn)定監(jiān)視和控制。采用的控制方式有兩種形式：一種是計算機輸出通過外圍設備去調整常規(guī)模擬式調節(jié)器的設定值而實現(xiàn)監(jiān)督控制；另一種是用計算機輸出外圍設備直接控制生產(chǎn)過程而實現(xiàn)直接數(shù)字控制。
水力發(fā)電
需要實施自動化的項目包括大壩監(jiān)護、水庫調度和電站運行三個方面。
①大壩計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。
②水庫水文信息的自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調度計劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。
③廠內計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)：包括全廠機電運行設備的安全監(jiān)測、發(fā)電機組的自動控制、優(yōu)化運行和經(jīng)濟負荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。
發(fā)展過程
20世紀50年代以前，電力系統(tǒng)容量在幾百萬千瓦左右，單機容量不超過10萬千瓦，電力系統(tǒng)自動化多限于單項自動裝置，且以安全保護和過程自動調節(jié)為主。例如，電網(wǎng)和發(fā)電機的各種繼電保護，汽輪機的危急保安器，鍋爐的安全閥，汽輪機轉速和發(fā)電機電壓的自動調節(jié)，并網(wǎng)的自動同期裝置等。
50～60年代，電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦，單機容量超過20萬千瓦，并形成區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟調度和綜合自動化方面提出了新的要求。廠內自動化方面開始采用機、爐、電單元式集中控制。系統(tǒng)開始裝設模擬式調頻裝置和以離線計算為基礎的經(jīng)濟功率分配裝置，并廣泛采用遠動通信技術。各種新型自動裝置如晶體管保護裝置、可控硅勵磁調節(jié)器、電氣液壓式調速器等得到推廣使用。
70～80年代，以計算機為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA）開始出現(xiàn)。20萬千瓦以上大型火力發(fā)電機組開始采用實時安全監(jiān)控和閉環(huán)自動起停全過程控制。水力發(fā)電站的水庫調度、大壩監(jiān)測和電廠綜合自動化的計算機監(jiān)控開始得到推廣。各種自動調節(jié)裝置和繼電保護裝置中廣泛采用微型計算機。
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