谈智能配电装置在电气自动化系统中的应用

时间:2017-08-29 论文范文 我要投稿

 论文关键词 智能配电装置 电气自动化系统 应用

  论文摘 要 本文探讨了智能配电装置能够得到发展的原因,包括智能配电装置的优点和电气自动化系统的发展趋势。并且深入地研究了智能配电装置在电气自动化系统(ECS)中的实际应用及效果。
  
  智能配电装置是采用先进的计算机技术、微电子技术、电力电子控制技术以及网络通信等技术设计制造,具有运行状态和电量参数自动检测、自动控制和自动故障应急处理能力、并具有网络通信能力的高性能、高可靠性的低压配电装置。
  随着发电机组向大容量、高参数方向的发展,电气控制系统(ECS)的自动化水平愈显重要。配电系统的性能在很大程度上保证了电网的正常运行、工业企业的连续供电及各种传动装置的可靠工作。随着计算机与通信技术的飞速发展,配电系统的构成己经从开始的模拟元件发展到今天的数字化、自动化、智能化控制单位,配电系统本身也发展成为智能装置组成的系统。这种智能化的配电装置实现了信息的采集、处理、就地控制、信息的传送与管理、系统的协调与优化的功能。
  
  一、智能配电装置能够发展的原因
  
  本文认为智能配电装置之所以能够在ECS中取得好的应用效果,这与其自身优势和电气自动化系统的发展趋势是密切相连的。
  (一)智能配电装置的优点
  1.自动化程度高。用计算机实现集中控制,使信息在计算机与设备间可以双向传输。
  2.安全性高。系统的操作只须通过键盘来改变设置,减少由于现场操作的不安全因素,也可对潜在事故进行预报警并及时处理。
  3.工作效率高维护费用少。系统可集中将所需各设备的参数以报表与图形的形式进行显示和打印。由于现场控制设备具有自诊断与故障处理能力,并通过数字通信将相关的诊断维护信息送往控制室,以便早期分析故障原因,并快速排除,缩短了停工时间,同时由于系统结构简化、连线简单而减少了维护工作量。
  4.可靠性、准确性提高。由于现场设备的数字化,系统从根本上提高了测量和控制的精度。同时由于系统的结构简化,设备和连线减少,提高了系统工作的可靠性。
  5.元件的数量减少。由于系统中分散在现场的智能(数字化)设备能直接执行多种传感控制、报警和计算功能,因而可减少变送器、调节单元及计算单元等。
  6.所有系统元件都能十分方便地预实验,从而缩短调试和投运时间。
  (二)ECS的发展趋势
  在常用的电气综合自动化系统拓扑结构中,现场总线结构以明显的优势成为了目前最具发展前途的方式。现场总线结构中智能设备就地安装,通过网络与主机相连,可以节约大量控制电缆,还能减少很多变送器、隔离设备和机柜。另外,系统中各装置的功能相对独立,装置之间仅通过网络连接,网络组态灵活,使整个系统的可靠性大大提高,任一装置故障仅影响相应的元件,不会导致系统瘫痪。现场总线技术、网络通讯技术和智能化设备是电气综合自动化系统的核心,智能化设备的选择与可靠故障判别是保证系统安全稳定运行的关键。
  正是由于智能配电装置具有的这些优点和ECS的智能化发展趋势,才导致了智能配电装置能够发展。
  
  二、智能配电装置在电气自动化系统(ECS)中的实际应用及效果
  
  本文认为智能配电装置在电气自动化系统(ECS)中的实际应用及效果包括以下4个大的方面:
  (一)带来了自动计量管理增强了ESC的实时监测
  自动计量管理能缓和需求增长和减少窃电。智能仪表装在家庭或商业区,通过用智能仪表收集不同时间的电力消费数据,帮助实现分时计价,鼓励消费者在高峰时间少用电能。分时电价受到各国政府的欢迎,因为它有助于减少高峰需求增长,推迟配电网络改造,保持电价稳定。另外,安装在配电网络上的智能仪表也能帮助供电企业确定窃电位置,从而减少企业损失。通过鼓励避峰消费,还能帮助平衡配电网络负载。
  (二)资产的远程监视与控制提高了ESC服务水平
  资产的远程监视与控制能够延长关键配电网络资产寿命和通过故障预测改善客户服务。传统的遥测网依赖于点对点的通信系统,设置在配电网络的故障指示器和开关连接到中央控制室,为了发送和接收信息,每个设备需要建立专门的通道许多设备完全不连接,大量的计量设备由现场工作人员人工读取,配电网络管理基于受限和时延的信息。设备投资基于年限和设备人工检查,运行人员通常在用户投诉时才发现故障。
  智能配电网的遥测提供更实时的状态检测,它废除了点对点的通信而支持标准的分组网络。简单的故障指示器被先进的状态传感器替代,能提供详细的设备状态信息,帮助运行人员确定设备何时将出现故障。智能配电网络不仅提供数据预测和帮助防止故障,而且也提供事故追忆。能够使控制中心准确地向故障所处位置派遣工程师。远程传感器能够监测配电网络运行和配电网络容量是否一致,当元件开始超出优化范围时可及时给运行人员警示。传感器能在配电网络开始发生局部故障时探测发现问题,
  (三)基于IP的SCADA与无线通信技术提高了ESC的运作效率
  配电网的数据采集及监控(SCADA)对象来自广大地域的配电线路、一次设备以及配电终端,它们大多运行在温度变化剧烈、环境污染、电磁干扰、存在外力破坏可能性的恶劣环境中,因此要求它们及连接它们的通信系统具有很高的可靠性。利用基于IP的SCADA,能削减通信成本,并提供一个健壮的、容错的体系结构,容易大规模跨通信网络支持传感器、智能仪表和远程个人数字助理(PDA,PersonalDigitalAssistant)的使用,超越原有通信基础设施的限制。基于IP的SCADA以标准互联网通信协议替代成本密集的专用SCADA系统。这种变化将从依赖设备生产厂商的私人通信协议中解放出来(转换时可保留现有设备),并提供更高的通信网络容错。
  无线通信技术不仅作为基于IP的SCADA系统的一部分得到蓬勃发展,同时,装备PDA和数字地图的工作组随时掌握由中央控制中心传来的信息,便于实现移动作业管理,有助于提高维护、修理速度和正确性,改善客户服务和树立企业良好形象。
  (四)提高了ESC的元件寿命、网络优化运行效率
  先进的配电网络装置在提高ESC元件寿命分析、ESC优化和ESC运行分析3个方面都有非常大的作用。
  1.ESC元件寿命
  有助于确定ESC元件何时被更新和当它们发生故障时如何维护。ESC元件(如变压器绝缘)伴随使用恶化,因相似的设备以相似的形式发生故障,通过数据挖掘,它们的寿命能基于历史使用模式进行分析,实现状态评估。
  2.ESC网络设计优化
  能降低ESC网络的运行成本和减少资金支出。没有来自智能ESC的详细信息,供电企业必须通过大面积改造ESC,以应对负荷增长的需求(假设每个用户都是大用户)。从另一方面说,单独用户负荷模式的分析,能够使供电企业避免在事实上不需要改造的地方改造线路。
  3.ESC运行分析
  能改善ESC网络的可靠性。通过实时监测伴随的故障电流,运行人员通过配电网络分解和开关转换来实现故障区域的隔离和运行方式的改变,以减少网损,增加系统安全性。
  
  参考文献
  [1]孙增.智能控制理论与技术.清华大学出版社,1996.
  [2]张军,李楠.浅谈电气控制系统(ECS)的应用和发展.自动化博览,2004,21(6):66-69.

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