【电力系统自动化技术的应用与发展9400字（论文）】

2电力系统自动化技术的应用与发展目录TOC\o"1-3"\h\u6421前言 -1-65261.1课题背景及研究的目的和意义 -1-91251.2课题研究现状 -1-126872自动化概述 -2-301122.1自动化系统的构成 -2-182202.2电气自动化技术应用原则及特点 -3-9532.2.1应用原则 -3-233452.2.2应用特点 -3-29092.3电气自动化控制系统设计 -3-320792.3.1集中监控方式设计 -3-280432.3.2现场监控总线设计 -4-87852.3.3远程监控设计 -4-113943自动化技术在电气工程中的应用 -4-106453.1电网调度自动化系统中的应用 -4-245383.1.1电网调度自动化系统的任务 -5-295003.1.2电力系统的分区、分级调度 -5-67753.2变电站自动化系统中的应用 -6-135273.2.1变电所综合自动化系统的功能 -6-227683.2.2变电所综合自动化系统的结构形式 -7-267923.3配电自动化系统中的应用 -7-11263.3.1配电自动化系统的分类 -8-214173.3.2配电自动化系统的功能 -9-135354电力系统自动化技术的应用优势与发展方向 -9-166224.1电力设备在线监测优势 -9-306214.2电力设备运行管理智能化优势 -9-177114.3自动化技术未来的发展方向 -10-166514.3.1智能技术电网的应用 -10-131714.3.2远程控制技术的应用 -10-29746参考文献 -12-摘要改革开放以来，我国的社会与经济发生了翻天覆地的变化，经济社会的快速发展离不开科学研究与技术水平的提升，在电气工程领域中自动化技术得到了越来越成熟应用，使得电气工程中相应系统的自动化控制与调节水平升高，确保了电力系统中对一次设备进行监控的终端电气设备的安全性、可靠性以及灵活性，自动化技术在电力工业中的应用助推我国工业化水平的不断提升，在我国进入发展新常态的大背景下注入新的动力。本文就电气自动化技术在电气工程领域里面的发展以及控制方面进行一定的介绍性说明。电气自动化在电力系统中的应用、电气自动化在电力系统中应用的优势进行合理说明。关键词：电气自动化；电气工程；电力系统1前言1.1课题背景及研究的目的和意义电力作为清洁能源已经成为国家所提倡的能源方向，随着我国电气化水平的不断提高，工业、农业、商业以及居民等对电力的需求大幅增长，促使电能供应的相关技术不断优化，电力系统中自动化技术的使用使得电能资源优化配置，供电质量得到提高，能够满足安全、可靠、不间断以及高质量的供电需求，同时也对我国电力工业的从业人员以及相关的专家学者提出了新的要求。因为，在电气工程领域采用更高级、更先进的电力自动化技术已经成为我们满足新要求的必要措施，电力自动化技术包含了计算机技术、信息通信技术以及控制远动技术，其在电力系统的成熟应用可满足电力发展需求。随着当今世界电气化水平的提高，电气工程领域也成为各国专家学者关注的热点领域，在大学教育中也作为一级学科出现。目前各行各业的日常生活都离不开电能，电能的存在使当今社会的运转更加方便、快捷、清洁，小到日常生活中骑行的电动自行车、驾驶的电动汽车，大到工业生产中用到的重型电气设备，电能已经深入到这个快节奏发展的社会的骨髓之中。随着全球能源的短缺，煤炭、石油、天然气等化石资源枯竭，电能已经成为代替这些化石能源的有效能源，不仅能够满足当今经济社会发展的需求，还提供了一种可靠、清洁、低碳、环保的能源，同时也提高了人们对电力系统提供高质量电能的需求，自动化技术的采用使得电力系统能够高效、快速、高质量的满足用户需求。1.2课题研究现状在目前提供电力的电力巨系统中配置自动化技术，不仅推进电气工程学科的发展，而且会使电力的整个系统结合更紧密。但是，电气自动化技术相关的研究还处于初级阶段，其与电气工程的深入融合还需要进一步探索。自动化技术的采用不仅仅是实现系统的自动控制，更重要的是使系统在自动化技术的助推下更安全、可靠、省时省力的运行。电力自动化技术在电气工程中的应用，需要世界各国电力工业从业人员以及相关专家学者在不断地应用中进行探索，促使电力自动化技术在电气工程中的成熟应用。随着电力系统一体化的进一步推进，国家对高层次、高技术的电力人才的需求将会进一步增长，目前国内电力相关专业的毕业生也逐年增加，两者相互促进，促使我国电力进入一个大发展的时期。电力自动化技术作为一种高新的集成技术，包括计算机领域、通信领域、微处理器领域等，其起步阶段也出现了迅猛的势头，其需要的不仅仅是电力专业的人才，同时也需求计算机专业、通信专业、软件编程等领域的人员，因此，自动化技术的配置需要的全社会多领域的专家人员共同合作。在中国处于电力改革的大背景下，自动化技术在电力系统的配置，为其提供了技术保障。目前关于自动化技术配置在电网系统的探索非常多，覆盖系统的方方面面，小到小型的配电台区，大到跨地区的能量输送系统，其中各个细节的相关研究也正在进行，就当前系统技术的研究来说，其特点包含有：（1）平台开放发展；（2）信息集约化；（3）分布控制型应用；（4）通信规约标准化。2自动化概述在电力工业生产过程中，采用计算机通信技术、控制技术以及电力终端，对全套生产程序进行采集、监视、控制、改善，实现可靠性、安全性的提升以及生产程序简化集成、效率增高、节能增效等目标，这种融合先进技术的电力工业控制方法叫电气自动化技术。系统的软件以及硬件是自动化技术不可或缺的组成部分，如今在电力工业领域采用了各种各样的硬件组成，例如终端装置、PLC设备、空气开关、隔离开关、真空断路器、继电装置、电子式互感器、工业级交换装置、发电装置、告警装置、系统计算机设备等，在硬件构成的基础上，电力系统自动化也形成了多种应用软件。2.1自动化系统的构成电气自动化系统作为对一次系统进行控制优化的系统，其构成应分为一次系统相关数据参数的采集模块、一次采集数据的处理模块、已处理数据的输出模块。从功能上来讲，自动化系统中自动化技术的实现需要调度控制中心与现场自动化设备构成，两部分各司其职，分别在自动化系统中扮演不同角色，实现各自所需完成的任务。自动化系统的两个部分可以完成基本系统的运行参数分析，并根据分工控制具体事件。按分工可分为两部分：一是现场设备自动化系统的数据采集，并发送至调度控制中心。然后，根据现场自动化设备的运行数据，利用调度控制中心的工作系统应用软件，分析系统的基本运行状态，做出控制决策。最后，调度控制中心对现场运行数据进行分析检查，做出决策，并向现场自动化设备发送相应的控制命令。对系统的基本状态进行了调整和控制，最终完成了系统的自动控制。在自动化技术中，信息和数据的传输不是在两个一对一的设备之间进行的，而是通过控制中心和现场设备等中间机制进行的。数据通信的传输功能包括远程测量、状态报警、控制调试等。通过传输电力系统现场采集的电压，将电源、电源等输入主站计算机，调度员根据应用界面显示的内容进行相应操作，完成主站设备的控制和调整。目前，已开发出更先进的控制系统，具有先进的应用功能，促进了技术进步。2.2电气自动化技术应用原则及特点2.2.1应用原则应用原则是实现自动化技术的基础，电力自动化设备的电气参数首先必须满足要求，这也是设计原则的基本要求。电气、经济、安全可靠的方案是满足机电设备协调组合应用的基本设计原则。随着经济和社会的发展，各个领域的电力自动化设备正在配置中。因此，电气设计必须考虑全面的合理性。设计要求，如原材料要求，制造工艺要求，方便管理和维护，需要考虑各方面的设计要求。在设计中，设备选型应遵循合理、安全、可靠的原则。在具体应用场合，应根据具体要求选择相应的电气设备，以满足自动化要求。2.2.2应用特点自动化技术在电力系统中的应用有其自身的特点。构成电力自动化设备的部件由不同的制造商提供，如测量、测量、保护等。因此，在电气设计中，根据具体的应用场景选择组件，并通过组件实现所需的功能。将计算机系统添加到电力自动化系统相当于配置一个控制子系统。在电力系统实施自动化技术之初，电力设备制造商是不同的，自动化技术的实施是相互独立的。最后，实现了设备制造商之间的合作和电力系统的自动化。2.3电气自动化控制系统设计2.3.1集中监控方式设计集中监控在电力系统自动化中的采用，使得自动化系统能够更稳定、方便的运行，相关控制系统的设计较为简单。集中监控采取的是单处理器的配置方式，整个系统自动化的实现都是经由配置的单处理器来完成，这种配置方式缺少备用处理器，单处理器的负载大，降低处理器的工作效率。由于伴随着监控信息的大量增加以及电气设备监控的全面性要求，随之而来的是系统冗余下降、电缆数量增加，设施处理信息能力严重滞后，影响系统的稳定性和可靠性。2.3.2现场监控总线设计集着计算机通信技术的飞速发展，其在电力系统中的应用规模越来越大，工业以太网无源光网络、无线通信、现场总线监测等技术在电力系统中得到了广泛的应用。自动化设备可以方便地访问通信。现场总线的设计更适合于现场自动化终端设备的合理配置和简化配置。各种现场自动化设备通过现场总线与监控中心进行通信。每个模块相互独立。任何自动化设备都不能正常工作，只有相应的功能退出系统，不会对系统产生重大影响。目前，现场总线由于其独立性，以其优越的性能在电力系统自动化配置中得到了最广泛的应用。2.3.3远程监控设计电力系统自动化系统由于具有分布范围广、涉及内容多等特点，采用远程监控的设计，调度人员一般通过可视化的人机交互界面可掌握系统的实时运行状态，并在系统发生故障时，能够及时通过远程监控系统处理各种突发故障。这种远程监控的设计模式节约了系统运行过程中所需要的人力、物力，提高了调度人员的工作效率。3自动化技术在电气工程中的应用3.1电网调度自动化系统中的应用自动化技术在系统中的配置首先体现在电能调度方面，系统作为生产输送分配电能的整体，其对电能的供需由电能调度来调节，调度得当与否直接影响系统运行的经济性、可靠性、安全性等相关的参数比例。系统通过相关装置完成量测信息的采集，例如采样值、计量电能等，人机接口功能，记录事件顺序，事故定位，事故波形录制，安全评估，信息分析处理，远程操控等实现系统运作的自动化、信息化以及智能化。除去电网自动化的保护下，电力系统发生短路故障或安全事故时，电网难以迅速的做出反应处理，可能会威胁到电力系统的安全稳定运行。配置自动化技术的调度功能系统，称作调度自动化系统，其在整个电能生产消费的系统中起着及其重要的作用，如果电网运行过程中调度不得当，则系统可能存在崩溃的风险，因此，其自动化安全运行十分重要。3.1.1电网调度自动化系统的任务与人体的中枢系统相似，调度功能协调整个系统各方面的平衡，以维持电网运行的稳定性，通过电能生产输送过程中不间断的调节与调控，实现系统各环节的协调、稳定、持续的运转，提升电力用户的电能服务质量。其任务包括以下四个部分：确保产品质量。首先，要保证系统生产和消耗之间的能量平衡，避免电力需求大于或小于电力需求的不稳定状态，使系统频率接近额定值；并使每个节点的电压接近相应的电压水平，以满足用户对高质量电源的需求。确保系统的经济运行。电力系统的规划设计对电力系统的经济运行有着重要影响，如电厂选址、输煤方式选择、走廊长度、线路长度等。系统运行过程的经济性主要由系统调度决定。确保高水平的安全。在电力系统的长期户外运行中，存在一定的事故概率。根据事故概率的不同因素，可分为内部因素，如内部设备隐患等外部因素和人员操作水平差等自然环境、雷雨、风、鸟等自然灾害。电力系统事故要求电力系统具有一定的抗事故冲击能力，其中输电线路的水平直接影响电力系统的抗事故冲击能力，通常称为提高抗事故能力，提高安全运行水平。配置计算机后，作业调度具有处理海量数据的能力，并能在负荷变化的情况下实现对预期事故的实时分析。确保全面事故处理计划的实施。改进事故处理计划的实施是电力系统发生重大事故后，系统调度员应采取的措施，应在系统瘫痪后尽快完成，为电力用户供电，减少影响设备的事故和损失范围。如果不符合标准操作规范，则事故的早期处理和预防是不可避免的。3.1.2电力系统的分区、分级调度配置自动化技术的调度又有自己的独特性，而整个电网又有巨大的覆盖范围，因此，我们通过分级实现两者的结合。调度系统的分级也需要结合系统整体的构成以及运行的不同，通常来说是按照电压的差异或架空电缆的不同进行区分。对于大型电力系统，我国一般将调度划分为三级。分级调度结构如图3.1所示。图3.1分级调度结构3.2变电站自动化系统中的应用为了使变电所在合理的管理水平下高效运行，在配置电力自动化设备和计算机报警、控制、调试等的基础上，同时完成远程状态测量，实现自动监测、控制、监控、监控、监控、监控、监控、监控、监控、监控、监控、监控等功能，整个变电站重要设备及相关电路的测量和保护。这种技术被称为变电站自动化技术。各种现场自动化设备通过现场总线与监控中心进行通信。监控中心和现场总线是独立的模块。旧变电站自动化设备与旧变电站自动化设备的主要区别在于，旧变电站自动化设备将被微机图形交互监控设备取代。随着变电站技术的发展，为实现各种应用功能而配置的变电站设备越来越多。该设备可以集成在连续的配置和安装过程中，使变电站自动化技术的发展达到更高的水平，促进了变电站综合自动化技术的发展。为了实现变电站内重要设备及相关电路的自动监视、控制、测量和保护，与信息传输接口相连，实现变电站、变电站及变电站传感器、传感器、，可通过计算机通信、电力电子、信号处理等进行集成。这是变电站自动化技术配置改进过程中的升级，目前称为综合自动化技术。3.2.1变电所综合自动化系统的功能变电站综合自动化系统本身的功能包括基本组件，实现这些基本组件的系统称为子系统。监控子系统监控子系统实现监控功能，包括采集测量信息，如采样值、电能测量、人机界面功能和记录顺序事件、事故现场、事故波形记录、安全评估、信息分析和处理，远程控制等监控子系统是变电站综合自动化系统的重要子系统。微机保护系统微机保护是在原有微机保护的基础上实现的，包括变电站电缆和主要设备的综合保护，可分为保护和备用保护，该保护部署在变电站的各个环节，如变电站和生产线、变电站母线、变电站主变压器和电力设备补偿等电压无功综合控制子系统。电网中的电压不能始终保持在额定值，系统中的无功功率难以平衡生产和消耗。因此，有必要对系统进行调整和控制，如改变变压器和无功补偿装置的配置等。电压无功综合控制子系统已经完成了控制的基本目标。备用电源；空载频率降低；当控制子系统不能满足用户的要求时，系统频率将降低。通常，通过消除负载，将系统频率控制在正常值附近。数据传输子系统当配置变电站综合管理信息系统时，包括内部通信和外部通信，通信通过数据传输过程完成。内部通信是指管辖范围内所有设备之间以及与上层之间的数据传输，主要实现各部分之间的数据交换功能。外部通信是指与上级环境管理系统的通信，可以发送综合管理信息系统（MIS）中包含的信息样本和管理系统的状态信息。环境，获取环境管理体系下达的命令序列，完成对核心设备的控制。功能与RTU设备类似，RTU的基本功能。3.2.2变电所综合自动化系统的结构形式电脑、IP网络、控制手段以及微处理器等技术的更新，与变电站自动化系统的升级换代存在不可割裂的相关性。在这些高新技术的更新过程中，变电站综自系统在构架上发生变革，这也提升了系统的性能、效率以及稳定性。其结构形式按照国内外粽子系统的更新换代的历程，可分为分布结构、集中结构、分布式集中结构以及两者相结合的方式。（1）集中式的结构形式包括长距离的测量、状态告警、控制、调试等功能，通过将现场采集的变电所的电压、电流、功率等信息上送至主站的计算机，然后调度工作员根据应用界面显示内容，执行相应操作，完成对现场一次设备的控制与调节，其中所有数据信息都是经过集中的处理。（2）分层式结构依据数据交互的对象不同，站所系统中不同设备具有不同的交互层次，通常来说，我们将站所层次分成站所控制、间隔保护、处理等部分。其中间隔层次是保护、测控部分，通常根据一次设备断路器进行区分；站控层次一般为信息数据的中转站，完成信息采集处理上送等功能；变电所中站控计算机与保护装置、监控终端以及控制装置之间通过局域网连接通信。3.3配电自动化系统中的应用电力系统按照电能传递的电压不同，可划分为各电压等级的系统，而其中配电系统作为电力资源传输分配的末端，其所匹配的电压水平通常来说是系统中比较低的环节，我们日常在主城区所见的一般属于配电系统。配电自动化（DA-DistributionAutomation）是电力自动化技术在配电网中应用，采用先进的微机网络技术，完成配电网络智能化监控。为了满足电力客户对高质量电能需求的增长，电力系统中的技术不断升级革新，其中配电网作为制约电能质量的瓶颈，成为了电力相关各方面人员的关注对象，自动化在配电中的配置也在不断发展。目前国内外已经大量应用配电自动化技术，用来提高电力行业的服务满意度。3.3.1配电自动化系统的分类采用配电自动化技术的配电系统，称作配电自动化系统DA（DistributionAutomation），这包括了系统中所有独立的功能以及相互配合的功能，被看做是整体概括。与调度自动化系统中的EMS相似，配电系统同样存在管理系统，称作配电管理系统（DistributionManagementSystem，DMS），可完成配电网系统的集中高效管理与调节。DMS依据实现的功能，可分为两大类别，包括：配电运行自动化系统与配电管理自动化系统，这两大类别又包括许多小的功能系统。（1）配网自动化系统配电运行自动化系统一般简称为配网自动化系统，所谓运行自动化即以自动化技术保障配电网安全、可靠、稳定的向用户配送电能。在SCADA系统所采集的采样值与状态值得基础上，实现多种应用功能。其中应用功能又分为基础应用和高级应用，基础应用包括了实时数据的监视、系统控制、馈线自动化等，高级应用包括电能管理、电压电流分析、快速决策等。集成式的发展成了现在的发展方向，采用先进的通信、微机技术，将测控保护集成至每个电网原件，完成一体化发展。（2）装置管理、地理信息、自动绘图系统装置管理的英文缩写为FM，地理信息的英文缩写为GIS，自动绘图的英文缩写为AM，其中GIS提供支撑平台，通过将自动化设备的信息及照片等资料的输入、管理、修改等，管理特定配电台区的自动化设备以及相应的功能。GIS除了作为平台之外，还可以进行独立的运行，通过与SCADA工作系统的通信，完成停电管理等高级功能，或者独自完成设备的离线管理功能。3.3.2配电自动化系统的功能与配电自动化系统分成两个大类子系统相同，配电自动化系统的功能同样分成两部分，一是运行方面功能，包括：配电线路实时监测，馈线自动化等功能，二是管理方面功能，包括事故、检修、设备、停电等事件的管理。电网运行方面功能有：与调度自动化类似，配电自动化还包括SCADA功能，即通过采集电力系统信息，实现远程测量、状态报警、控制和调试功能。将现场电压、电流和电源从主站传输至计算机，然后根据显示内容和现场主要设备的应用界面控制和调试，调整人员进行相关操作。自动故障识别、隔离和能量恢复（flisr）功能。目前，中低压配电网通常采用备用电源，用户可以通过两条或两条以上的线路，配电线路分为开关部分。本实用新型提高了供电质量，缩短了停电时间，有利于故障的快速处理和恢复。利用开发的软件，实现了配电系统无功优化，保证了电压质量，降低了网损率。在配电系统中，由于配电网是用户接入的最后一部分，连接结构复杂，难以从各支路节点采集数据，难以实现实时无功功率的自适应优化。通常会根据给定节点的电压和无功参数，采用现场自动化设备对变压器进行就地控制和功率补偿等就地调整措施。4电力系统自动化技术的应用优势与发展方向4.1电力设备在线监测优势随着电力系统规模的不断发展壮大，相关电力设备也得到了大量的应用，例如发电机、变压器、隔离刀闸、断路器等设备。对于增长的电力设备规模，已经不适合采用单独监视，目前一般通过电力设备与在线监测设备的匹配，实现整体监视功能，包括采集一次电力设备的运行参数与状态，并且能够对这些参数数据进行分析处理，判断状态产生的原因，合理配置检测周期，这不仅提高了系统效率，而且延长了电力设备的寿命，间接降低了系统成本。4.2电力设备运行管理智能化优势在未采用自动化技术之间，电网中的各种电力设备的检测排查都是通过相关技术人员的定期工作完成，这需要大量的人力、物力、财力，无形中也造成了电网资产的浪费。随着电力自动化相关技术的发展，对一次电力设备进行在线自动监视控制已经成为一种趋势。电力设备在匹配相关监控设备后，能够实现电力系统一体化发展，在集中与分布监控的基础上，实现系统的智能化运行与管理。这不仅提高了电力设备的管理效率，同时也推动电网的智能化发展。4.3自动化技术未来的发展方向4.3.1智能技术电网的应用人工智能可以通过计算机操作模式的优化进行分析，计算机智能可以通过计算机技术进行分析，计算机数据可以通过计算机技术模拟人脑的反应和操作，智能技术可以进行负向操作。人工智能是现代社会的主要特征，对我国具有重要意义。电力企业作为我国经济的主要支柱，应重视人工智能，不断提高自身的发展水平。应用于电力企业，可以提高企业的自动化水平，减少人力资源的浪费，降低设备的误报率，大大提高企业的工作效率。通过人工智能技术，不仅可以实现系统的智能化，还可以实现电力系统运行的自动化，大大减轻了人力资源的负担。此外，随着人工智能的合理应用，电力公司各部门的工作效率也得到了提高。在电力系统发生故障时，为了保证公司的正常运行，必须昼夜反复检查，问题就解决了。但是现在，有了人工智能，我们可以独立检查相关设备，反馈相关数据和信息。员工根据最终反馈信息进行分析判断，及时解决问题。实践证明，人工智能技术可以避免电力企业