| 单词 | 电力系统自动化(自动控制) |
| 释义 | 【电力系统自动化(自动控制)】 电力系统是电能生产、变换、输送、分配、消费的各种设备，按照一定的技术和经济要求，有机组成的一个统一系统的总称。为了保证电力系统在统一的管理和监视下正常运行，适应电力系统规模和容量的不断扩大和系统结构、运行方式的变化；为了正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的电力系统运行情况；为了协调和控制电力系统各组成部分的运行方式，实现电力系统运行优质、安全和经济的目标，必须应用现代控制理论电子技术、计算技术、通信技术、图象显示技术等科学技术的最新成就来实现电力系统的自动控制。 电力系统自动控制的基本要求是：(1)迅速而正确地收集、检测和处理电力系统各元件、局部系统或全系统的运行参数；(2)根据电力系统的实际运行状态和系统各元件的技术、经济和安全要求，为运行人员提供调节和控制的依据，或者直接对各元件进行调节和控制；(3)实现全系统各层次、各局部系统和各元件间的综合协调，寻求电力系统质量、经济和安全的多目标的最优运行方式；(4)减少电力系统事故，延长设备寿命，全面改善和提高运行性能，特别是在发生事故时避免连锁性的事故发生和大面积停电。电力系统自动控制是在应用各种自动装置逐步取代人工操作过程中发展起来的。最先，工作人员在发电机组、开关设备等电力系统元件的旁边直接监视设备运行状态并进行手工操作和调节。这种工作方式往往不能及时而正确地对系统进行调节和控制，特别在发生事故时，可能因不能正确判断事故发生原因而进行误操作，反而使事故扩大。单个设备或单个过程(如发电机励磁系统)使用自动装置后，控制系统以运行参数的变化量作为输入信号，起动控制设备，控制设备的工作状态，如利用各种继电器检测系统发生故障情况时电流和电压的变化量，通过断路器断开故障线路。自动装置的组成元件也由最初的电磁型发展成无触点型的晶体管、集成电路，进而采用以微型计算机(或微处理器)为基础的可编程序控制器等先进设备。电力系统的发展，发电厂(发电机)及其他电力系统元件数量的增加，以及对安全、经济运行和供电质量的越来越高的要求，使得协调各元件间的控制成为必要。要求在发电厂、局部电力系统以至整个电力系统应用先进的计算机和通信设备来进行数据收集和处理，实现发电厂、局部电力系统以至整个电力系统的集中监视、决策和控制动作的执行。电力系统调度自动控制 为了合理监视、控制和协调日益扩大的电力系统的运行状态，及时处理影响整个系统正常运行的事故和异常现象，必须设立电力系统调度控制中心。在开始阶段由于通信设备等技术装备的限制(如只有电话)，调度人员需要花费很多时间才能掌握有限的表征电力系统运行状态的信息，电力系统的很大一部分监视和控制功能是由电力系统中所属发电厂和变电所的运行人员直接来完成的。远动技术和通信技术的发展，使电力系统的实时信息直接进入调度控制中心，调度人员可根据这些信息迅速掌握电力系统的运行状态，及时发现和处理发生的事故。电子计算机与相应的远动装置及通信设备组成的系统可用来完成电力系统运行状态的实时监视(包括信息的收集、处理和显示)、远距离开关操作、自动发电控制及经济运行，以及制表、记录和统计等功能，一般称为监视控制和数据收集系统(SCADA——Supervisory Control and Data Acquisition)。20世纪60年代后期国际上发生多起大面积停电事故，为了加强电力系统的安全监视、分析和控制，要求控制系统能在正常和发生事故的情况下及时而正确地作出控制的决策。这种包括SCADA功能、安全分析与控制功能以及其他调度管理和计划功能的系统称为能源管理系统(EMS——Energy Management System)。电力系统调度控制自动控制系统由下列4个子系统所组成。1．信息收集和执行子系统从各发电厂、变电所收集各种信息，并将其发送到调度控制中心。这个子系统能同时接受上级控制中心发来的操作、调节或控制命令，例如开关操作、起停机组、调节功率等。2．信息传输子系统是将收集到的信息通过传输媒介送到调度控制中心或反之，传输媒介有电力载波、微波、光纤、同轴电缆、公共话路等。3．信息处理子系统的主要组成部分是以电子计算机，子系统将收集到的信息进行处理、加工，分析计算的结果为运行人员提供控制决策的依据，或者直接实现自动控制。这种分析计算主要有：(1)为调节系统频率和电压的电能质量计算；(2)经济调度计算；(3)安全监视和安全分析计算。计算机还可用于完成日发电计划编制、检修计划编制、统计计算等工作。4．人机联系子系统是用于向运行人员显示和输出信息，同时也可用于输入运行人员的控制和操作命令。它包括图形显示器及其控制台和键盘、模拟盘、制表或图形打印机、记录器(仪)等。火电厂的自动控制 现代火电厂的发展趋势是采用高温、高压、中间再过热的大型单元式发电机组，其运行工况多变，控制的对象和参数多，所以对火电厂的自动控制程度提出了很高的要求。近十几年来已经应用计算机来代替常规调节仪表对单项参数进行控制；或者用一些相对独立的自动控制系统来完成局部设备的控制(如锅炉自动控制，喷燃器自动控制，汽轮机自动起动、自动同步等)；或者用电计算机协调和控制传统的仪表和控制器。其主要的功能有下列几方面。1．安全监视。利用计算机对发电机组的各种参数和各类设备的运行状态进行巡回和周期性的测量和检查。采集数据后进行必要的处理，例如判断数据的正确性，修正某些参数，进行参数滤波等。同时，进一步校验收集到的信息是否越限，并通过声光显示或打印输出向运行人员报告。还可以根据获得的数据进行计算，得出如功率总加、锅炉效率、厂用电率等性能指标。2．正常调节。正常运行时，对锅炉、汽机、发电机等主辅设备的一些被调参数(如汽压、水位、流量、风量等)进行直接或间接控制。最简单的是单回路调节系统。利用计算机可以同时控制若干回路，并考虑各参数的相关因素。3．机组起停。高参数和大容量机组的汽水系统、燃烧系统、辅助系统、除氧给水系统十分复杂，使得控制机组起停十分困难。为了保证安全起动设备，减轻运行人员的劳动强度，需要对各种参数和设备状态进行监视、判断和计算，然后对各调节器和程序控制回路发出指令，或者直接去调节和操作发电机组。4．事故处理。对生产过程进行趋热预报，报警分析。事故发生后，首先应通过事故识别程序查明事故性质及原因，然后转入相应的事故处理程序。如果事故继续发展，危及机组及系统安全，应采取紧急措施(如减负荷、停机)。在事故处理过程中，监视和记录设备的状态及主要参数，以供运行人员进行事故后的分析。水电厂的自动控制 水电厂除了按计划发电外，还在电力系统中起着调峰、调频和防备突然事故的作用，所以机组起动频繁，工况多变(如调相改发电，抽水蓄能发电厂的抽水改发电等)；同时水电厂还应考虑水力资源的综合利用。水电厂自动控制也是从单机自动控制开始的，首先实现的是机旁的仪表监视和报警，即操作和单个元件的自动控制，例如电气液压型的调速器，励磁调节器等。随着水电厂机组数量和单机容量的扩大，逐步实现了全水电厂中央控制室集中控制，巡回检测全厂运行状态，集中起停全厂主辅机，实现自动调频和有功及无功功率的成组调节，保证机组优化运行，监视和控制电力设备的稳定性(如切机、电气制动、低频自动起动机组等)。近十几年来，机组的基础自动控制装置逐步实现微机化，例如微机化的调速装置、励磁调节器、同步系统等。多微机的分布式计算机控制系统的应用，使水电厂实现全厂的安全监视、自动发电控制和经济运行、自动电压控制、事故顺序记录和水库经济调度等综合功能。在梯级开发的水系，还可进行全梯级水电厂的集中调度和控制。随着自动控制水平的提高，一些中、小型水电厂将可以实现无人值班和由中心调度所的远方监控。水电厂除了对本身机组及电气设备进行监视和控制外，还要考虑水力系统对水电厂的约束，实现水库长、中、短期的优化调度，以及在防洪、灌溉、航运、供水、养殖等方面的综合利用，所以，广义的水电厂自动控制还包括对水库的调节和管理，以及大坝的自动监视和管理。目前，先进的无线电通信手段和以微型计算机为基础的水库流域水情测报及防洪调度自动控制系统已经开始应用。配电网的自动控制 配电网自动控制的主要功能为：(1)对配电网的监视和自动控制，如通过远方投切供电网中联络断路器或分段路器，以便切除故障或调整潮流；(2)系统频率下降时，切除负荷，或者在电压变动时自动投切静电电容器或者调整变压器分接头；(3)通过对负荷的直接控制来调节负荷曲线和保持电能供需平衡。对工业用户可采取控制最大需电量、分时计价、按合同规定控制用电时间等办法进行控制。为了使负荷控制直接到每一用户，可采取工频、音频、载波、无线电等控制手段，由配电网调度所根据上级调度所的指令和系统的实际运行状态，直接发出控制信号，操作被控用户的断路器，对事先分门别类的负荷进行控制。近年来也开始在变电所内建立以微机为基础的综合自动控制系统，可以实现继电保护、安全监视、电压和无功综合控制等功能。(浙江大学韩陨祥撰) |
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