分析电力系统自动化技术

第一篇：分析电力系统自动化技术

分析电力系统自动化技术

摘 要: 随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。关键词:电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器

1.引言

现今,创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程,并确保过程运行的可靠及安全,为先进的维护策略打造了相应的基础。

电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术,包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等,大大提升了过程系统的效率和安全性能。

2.电力自动化的发展

我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实。然而,技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统即将出现。

3.电力自动化的实现技术

现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有,人们对电网的安全要求也越来越高,现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。

4.无线技术

无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线,因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系,并实现信息共享。此外,无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步,正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题,并由此在电力流程工业领域及资产管理领域,开创一个激动人心的新纪元。

尽管目前存在多种无线技术汉阳科技,但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性,还有成本,都因无线技术网络的不同而不同。因此,很多用户都倾向于“依据具体的应用场合,来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自组织网络等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快,这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。

5.信息化技术

电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点,大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先,目前电力调度自动化的各种系统,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省电力调度机构全部建立了SCADA系统,电

网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说,早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力,从国产1 2 1机到1 7 6机,再到176双机,华北电力调度局全用过,到1978年已经基本实现了电网调度自动化。

6.安全技术

电力是社会的命脉之一,当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的,因此电力系统最重要的是运行的安全性,但这个问题在全世界均未得到很好解决,电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重,我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求,电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施,我国必将出现世界上最大规模的电力系统。

7.传动技术

实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一,在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言,在未来三十年,变频器,尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显,变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。

在业内,以ABB为首的电力自动化技术领导厂商,ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来,公司多次参与国家重点电力建设项目,凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品,包括:PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。

8.人机界面

发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备,随着科学技术的不断发展,搜企网,单片机技术的日趋完善,电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求,直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备,直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电源的作用,同时提供给高压开关及断路器的操作电源,因此直流电源

屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行,直流电源屏的发展已经经历了很长的时间,从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等,至目前直流电源屏已很成熟。直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术,将工频交流经过多级变换,最后形成稳定的直流输出,直流电源屏系统控制的核心部件是V80系列可编程控制器PLC,它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理,最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。

9.结束语

电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的发展,电气自动化技术也随之提高。

第二篇：电力系统及其自动化

电力系统及其自动化专业硕士研究生培养方案

（学科专业代码：080802）

一、主要研究方向及其学术队伍 研究方向一：风电控制与继电保护技术

本研究方向的主要研究内容、特色和意义

风能的利用，关键在风能转化为电能的设备—风力机制造技术，而风力机的检测与控制技术是风力机制造及风力机有效运行的基本保证。

风力机的检测技术与自动化装置是以风能领域内的检测和控制系统为主要研究对象，采用现代数学方法和计算机技术、电子与通讯技术、测量技术等来研究系统的检测、控制、设计和实现的理论、方法和技术。在实际应用中，尤其是风力机制造及风力机有效运行中，由于检测及被控对象的严重非线性、数学模型不确定、系统的工作点变化剧烈等因素，以使传统的检测和控制方法难以满足要求。由于传统检测和控制往往只考虑控制系统和受控对象所组成的“独立”体系，而忽略了环境所施加的影响，而现代大型风力机复杂的检测、控制和决策问题，必然把外界环境和对象以及检测、控制系统作为一个整体来进行分析和设计。另外对于控制任务或控制目标，传统控制只着眼于用数学语言进行描述。实际上检测与控制任务或目标有多重性和时变性，而且还包括任务所含信息的处理过程，即任务的集合处理。面对复杂的对象、复杂的环境和复杂的任务，用传统的检测与控制理论和方法去解决是不可能的，为使我国的风能利用及风力机制造技术朝着大型化、高度智能化方向发展，就必须研究和使用新的检测和控制手段。

电力系统继电保护装置是保护电力网用电设备安全的重要设施，随着电力系统的发展, 电网规模的不断扩大,输电线路的故障如不能快速准确地切除而引起故障扩大甚至系统失稳所带来的经济损失和社会影响是难以估量的。因此对继电保护装置的性能要求越来越高。为了提高保护的可靠性, 对继电保护在线路故障时的动作特性进行预先分析仿真、研究, 以及事故后进行准确的校验、分析都是十分必要的。

研究方向二： 电力系统稳定控制与保护

本研究方向的主要研究内容、特色和意义

首先，本研究方向主要研究电力系统自动化技术，提高电网运行的自动化水平，重点研究适合于互联电网和电力市场环境下的调度自动化技术和配电自动化系统以及先进的变电站自动化系统；完善高速数据网络和电网调度自动化系统，基本建成电力系统的信息安全体系，研究发电厂监控和优化运行技术，状态检修技术，提高电厂的生产自动化水平和现代化管理水平，在吸收国内外先进技术的基础上，研究具有新疆特色的科学、实用、先进的配网自动化系统、电力调度自动化、配电网综合自动化、继电保护与运行自动化、电力系统综合自动化、无人值班变电站自动化、电力系统安全运行自动化。

再则，风能以其无污染，可再生，蕴量丰富的优势，在电力行业得到了广泛的重视，无论国外还是国内，都在对风力发电进行探索、研究。随着风机容量的不断增加，风力发电场也由陆地拓向了海洋。这使得传统电力系统分析的方法需要一定的修改。风力发电机大部分采用多种形式的发电机，风能具有随机性、受季节影响的特点。风力发电对所接入的电网冲击如何，影响有多大，是否会导致电力系统不稳定等因素都是必须考虑的。因此，含风力发电的自动化系统研究也势在必行。

新疆风能资源丰富，风电装机容量也位于全国之首，就风电系统稳定性而言，风力发电的原动力是

--０--

风。风机由于其自身机械强度的限制，若风速在其允许范围内，风机则可以投入电网进行发电，若风速超出其限制，则要停止风机运行，这种风机的投切对电网是一种干扰，当风机的容量达到相当规模时，这种干扰则比较严重，同样风机故障也会对电网造成影响，因此迫切需要对风机的投切和风机的故障对电网造成的影响进行分析研究，以便找到风电在电网中的最佳配置容量及改造风电控制设备和配置相应的继电保护，以使对电网干扰达到最小，为风电场规划和风电系统安全稳定运行提供依据和指导。

研究方向三：电力系统优化与仿真

本研究方向的主要研究内容、特色和意义

随着电力系统的发展, 电网规模的不断扩大,如何有效降低网损，减少无功设备投资，降低燃煤耗量，电网经济运行越来越重要，但是电力网结构复杂,设备众多,覆盖面广,必须针对现场实际特点找到有效的优化控制方案,首先进行计算机分析计算仿真，再应用于实际电网.因电网覆盖面大，必须全网综合考虑，不能盲目投资和改造设备，为此进行电力系统理论推导和优化计算、分析仿真，可以节约资金，避免浪费和无谓的投入。同时也可尽快缩短与国内外技术水平的差距，尽快实现新疆电网高质量高水平的安全稳定经济的运行。

主要应用国内外大型软件或编制软件进行优化仿真计算，根据潮流计算、灵敏度分析的结果进行优化控制方案制定。同时将供热系统在运行过程中，如何实现按需供热，并使热量按需分配运用电力系统优化理论和潮流优化算法软件进行模拟类比仿真。

二、培养目标

1.培养目标

为适应我国国民经济发展和社会主义建设的需要，培养德、智、体全面发展的电气工程学科高层次专门技术人才，本学科培养的硕士研究生应满足以下要求：

（1）努力学习和掌握马列主义和毛泽东思想的基本原理，掌握科学的方法论；坚持四项基本原则，热爱祖国，品行端正，遵纪守法；积极为社会主义现代化建设服务。

（2）在电气工程学科领域内掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识；熟悉所从事研究方向及相近研究方向的科学技术发展动向。

（3）在电气工程学科领域内具有独立从事科学研究工作的能力；具有实事求是、科学严谨的治学态度和工作作风。

（4）第一外国语要求熟练地阅读本专业的外文资料，并具有一定的写作能力和听说能力。（5）积极参加体育锻炼，身体健康。2.培养方式

（1）结合硕士研究生的特点进行政治思想教育和党的方针政策教育，进行爱国主义、革命传统和道德的教育，进行社会主义与法制教育。

（2）采用理论学习和科学研究相结合的方法，使硕士研究生在电气工程学科领域内掌握坚实而宽广的理论基础和系统深入的专门知识，在本学科范围内具有独立从事科学研究工作的能力。

（3）硕士生的课程学习在硕士生培养工作中占有重要地位。硕士生应通过课程学习加深理论基础，扩大知识面。硕士生的课程学习一般应以授课和自学相结合。

（4）硕士学位论文工作是硕士生培养的关键和核心。硕士学位论文要由硕士生独立完成，导师的作用在于指导研究方向，启发硕士生深入思考、正确分析与判断，充分发挥硕士生的创

造能力和开拓进取精神。

（5）在指导上采取以指导教师为主、导师负责和硕士点集体培养相结合的方法。也可和其他高校、研究单位或工厂企业联合培养，吸收具有高级职称的人员参加指导。

（6）导师应以高度的责任心，全面关心研究生的成长，对研究生严格要求，严格管理，既要教书又要育人。导师应根据本方案的要求并结合研究生的特点，认真制定培养计划，检查并督促研究生的课程学习，并指导研究生论文选题、文献查阅、调研、科研工作、学位论文撰写和答辩。导师应注意在各个环节上培养研究生严谨的治学态度，实事求是的工作作风。

（7）导师所在硕士点在研究生培养计划的制定、硕士学位论文选题、论文工作及论文撰写、答辩等各个环节上应积极发挥集体培养的优势并起到质量监控的作用，以提高研究生的培养质量。电气工程学院学位分委员会应充分发挥对研究生质量把关的作用。

3.学习年限：

一般为三年（在职人员为三至四年）。

三、本专业硕士研究生课程学习及学分的基本要求

总学分：38学分其中： 公共学位课

专业外语 基础学位课 专业学位课

须修 3门； 8学分 须修 1门； 1学分 须修 4门； 9 学分 须修 3门； 6学分

前沿讲座(含讨论班)须参加12次；2学分 教学实践或社会调查（学术活动）2学分 跨一级学科课程 专业选修课程

须修 1门； 2学分 须修 4门； 8学分

四 — 1本专业硕士研究生课程设置

四 — 2硕士研究生前沿讲座课(含讨论班)的基本要求

1.讲座课或讨论班的基本范围或基本形式

（1）学院组织的由在读研究生公开发表的论文和研究成果为主的学术报告和讨论会（2）聘请国内外名校专家和教授举行的科技讲座。2.次数、考核方式及基本要求

硕士生在校期间除了必要的课程学习，还须完成讲座选听必修环节2学分，要求硕士生应选听12次以上学术讲座（含讨论班）并提交心得体会，学位论文选题报告1次，要求硕士生应在2年内完成选题报告，并按规定填写选题报告表。

五、本专业硕士研究生文献阅读的主要经典著作、专业学术期刊目录

六、学位论文的基本标准

1.硕士学位论文工作是硕士生在校期间的主要工作之一。硕士论文的质量反映了硕士生是否掌握坚实而宽广的理论基础和系统深入的专门知识，是否具有独立从事科学研究工作的能力，是硕士生能否被授予硕士学位的关键。

2.硕士学位论文应在导师的指导下，由硕士生本人独立完成。论文应有较强的系统性和完整性，应在电力科学或电力专门技术上作出具有一定创新的研究成果，并在理论上或实际上对电力学科的发展和社会主义建设有较大的意义。为保证论文质量，论文工作必须有一定工作量，用于论文工作的实际时间一般应不得少于一学年。

3.学位论文工作一般包括文献阅读、科研调查、选题报告、理论分析、软件设计、实验工作、论文撰写、论文答辩等环节。选题的准备工作在第2学期课程学习的同时就应着手进行。力争在第3学期末，最迟在第4学期应正式做选题报告并提交论文工作计划。硕士生所在硕士点应组织开题答辩并对选题进

行审查和把关，硕士论文基本完成后，修改并正式提交论文，方可报学院批准进行论文评阅和学位论文答辩。

七、本专业硕士研究生须具备的科研能力与水平的基本要求

1．硕士生应参与本学科的某一研究方向提出的对电工科学技术的发展或国民经济具有较大理论意义或实用价值的课题，或者是高水平的横向课题。培养科研能力。

2.硕士生在正式撰写硕士学位论文前，在进行学位论文的研究工作期间应尽可能多地在国内外期刊上发表论文，或者积极参加科研项目。硕士学位论文应是在硕士生已发表的有关论文和待发表的有关论文或已取得的科研成果的基础上进行的汇总、概括、深化和提高，论文或成果应达到学校规定的条件。

八、本专业硕士研究生实践能力培养的基本要求

实践能力培养应在第2学期开始课程学习的同时就应着手进行。由硕士点负责助教实践安排和助岗实践安排，由导师负责科研培训并安排工作计划。第4学期末提交实践及科研培训报告。

第5学期开始到电力现场和内地高校及研究所调研并进行科学研究和硕士论文的撰写。

第三篇：电力系统自动化

第一章发电机的自动并列

1并列操作的原因：①随着负荷的波动，电力系统中运行的发电机组台数也要不断变动②当系统发生故

障时要求将备用电机迅速投入电网运行。

2同步发电机组的并列方法分为：准同期并列、自同期并列。

准同期并列：设待并发电机组G已加上了励磁电流，其端电压为∪G，调节发电机组 ∪G 的状态参

数，使之符合并列条件，并将其投入系统的操作，称为准同期并列。

准同期并列的理想条件：FG=FG（频率相等）, UG=UX（电压幅值相等）, e=(相角差为零)3同步发电机组并列时应遵循以下原则：

①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小，其瞬时最大值一般不应超过1~2倍的额定电流。②发电机组并入电网后能迅速进入同步运行状态，起暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。4 电压差检测:电压差的检测可直接用UG和UX的幅值进行比较，两电压分别经变压器、整流桥和一个电压

平衡电路检测电压的绝对值，当电压值小于允许值时发出“电压差合格允许合闸”的信号。

5滑差检测：利用比较恒定超前时间电平检测器和恒定超前相角电平检测器的动作次序来实现滑差检测。

第二章 同步发电机励磁自动控制系统

1同步发电机的励磁系统组成：励磁功率单元、励磁调节器

2同步发电机励磁系统的任务：①电压控制 ②控制无功功率的分配 ③提高系统运行的稳定性

④改善电力系统的运行条件⑤实现强行减磁

3同步发电机励磁系统种类：直流励磁机励磁系统，交流励磁机励磁系统，静止励磁系统

4励磁调节器的功能：保证发电机端电压不变，保证发电机间无功电流的合理分配

5励磁调节器基本的控制有测量比较、综合放大及移相触发单元组成第三章

1自动发电控制系统四个基本任务：①使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配 ②将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率为额定值 ③控制区域间联络的交换功率与计划值相等，以实现各个区域内有功功率和负荷功率的平衡 ④在区域内各发电厂之间进行负荷的经济分配

2调频器的控制信号有：比例、积分、微分三种形式

第四章

1电力系统的无功功率电源有哪几种：同步发电机、同步调相机及同步电动机、并联电容器、静止无功功

率补偿器、高压输电线路的充电功率

2电力系统电压控制措施：发电机控制调压、控制变压器变比调压、利用无功功率补偿设备调压、利用串

联电容器控制调压。

3AGC的基本功能：①使发电自动跟踪电力系统负荷变化。②响应负荷和发电的随机变化，维持发电频

率为额定值。③在各区域间分配发电功率，维持区域间功率交换为计划值。④对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率。⑤监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求。

第五章 电力系统调度自动化

1电力系统调度的主要任务

①保证供电的质量优越②保证系统运行的经济性

③保证系统运行的安全水平④提供强有力的事故处理措施

2RTU的任务：数据采集、数据通信、执行命令、其他功能（当地功能、自动诊断功能）

3远动技术的主要内容是“四遥”------遥测、遥信、遥控、遥调

4SCADA子系统包过：数据采集、数据传输与处理、计算机控制、人机界面及警告处理

5通信规约：为保证通信双方能正确有效地进行数据传输，在通信的发送和接收过程中有一定的规定，以

约束双方进行正确协调的工作，我们将这些规定成为数据传输规程，简称通信规约。

包括：循环式规约、问答式规约

6通信信道：电力载波通信、光纤通信、微波中继通信和卫星通信

7按照系统负荷预测的周期电力系统的负荷预测可分为：超短期、短期、中期、长期负荷预测。8微增率：输入耗量微增量与输出功率微增量的比值

9SCADA采集的数据的缺点：数据不齐全、数据不精确、受干扰时回出现不良数据、数据不和谐

第六章

1能连管理系统（EMS）是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于大区级电网的调度中心。根据能量管理系统发展的配电管理系统（DMS）主要针对配电和用户系统，用于10kV以下的电网。

2配电管理系统DMS的通信方案：①主站与主站之间使用单模光纤 ②子站与FTU之间，使用多模光纤

③TTU与电量集抄系统的数据转发。

3配电网自动化系统远方终端有：①馈线远方终端 ②配电变压器远方终端 ③变电所内的远方终端。4远程自动抄表系统构成：具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机、中央信息处理机。5远程自动抄表系统的典型方案：①总线式抄表系统 ②三级网络的远程自动抄表系统③采用无线电台的远程自动抄表系统

第七章

1变电所综合自动化系统的基本功能：①监控子系统 ②微机保护子系统 ③电压、无功综合控制子系统

④低频减负荷及备用电源自投控制子系统 ⑤通信子系统。

2变电所综合自动化的结构形式：集中式、分散集中式、分散与集中相结合式、全分散式

第四篇：电力系统自动化作业

电力系统自动化作业

1、电力自动化SCADA 的功能是什么？

2、什么是电力系统RTU 的四遥功能？如何实现？

3、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。又为何要检查并列合闸时的滑差？

4、用什么方法来测量ZZQ-5 型装置中的导前时间？并分析准确度。

5、ZZQ-5型装置中，若频差要求控制在0.2Hz，试说明整定的方法、步骤。

6、ZZQ-5型装置中，若接入ug 时极性反接或者将ug 和us 两者接错，试分析装置的行为？此时会出现什么现象和结果？

7、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些？

8、对同步发电机励磁控制系统的基本要求有哪些？

9、简述交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。

10、何谓同步发电机励磁控制系统静态工作特性？何谓发电机端电压调差率？

11、何谓滑差、滑差周期？与ug 和us 的相角差δ有什么关系？

12、某电力系统总有功负荷为6000 MW(包括电网的有功损耗)，系统的频率为50 Hz，若KL ∗ =1.8，求负荷频率调节效应系数KL的值。

13、某电力系统中，有40%的机组容量已被充分利用，其余40%为火电机组，有10%的备用容量，单位调节功率为20；20%为水电机组，有15%的备用容量，单位调节功率为30；系统的有功负荷的频率调节效应系数为1.5。试求：

(1)系统的单位调节功率；

(2)当负荷功率增加5%时系统的稳态频率；

(3)当系统频率降低到48 Hz 时，系统承担的负荷增量是多少？

14、某电力系统有两台额定功率为200 MW的发电机，每台发电机的调速器的调差系数为0.04，额定频率为50 Hz，系统总负荷为320 MW，负荷的频率调节效应系数KL=20 MW/Hz，在额定频率运行时，若系统增加负荷60 MW，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。

(1)两台机组原来平均承担负荷；

(2)原来一台机组满载，另一台带120 MW 的负荷。说明两种情况下频率变化的不同原因。

第五篇：电力系统自动化论文

电力系统自动装置应用

班级：20094091学号2009409141姓名：武晨宇

摘 要:应用摄像技术和计算机构成的视觉信息自动化系统具有一系列的优点,它能对不宜接触、危险隐蔽等场合进行大范围、多自由度,可移动的临近报警。

关键词:CCD摄像机隔离开关断路器。

引言

电力系统自动化的信息采集主要包括两大部分,一是将电气量和非电气量转变为弱电的模拟量或数字量;二是将设备的状态变为“0”或“1”的开关量,这一传统的模式基本上解决了自动化的需要。但是,有些问题依靠上述信息量仍无法解决,需要另辟途径。笔者研究发现,利用工业电视提供的视觉信息,应用计算机图像识别技术,将有可能迅速地辨别图像或将多个相关图像进行综合判断,及时发出处理指令,进一步扩大电力系统自动化的功能,提高电力系统自动化的水平。本文将对此做一些探讨。基本构思

在发电厂和大型变电站中,特别是112开关结线的枢纽厂(站)中,有大量的继电保护压板,有的数百甚至上千个,这些压板的联通或开断位置随变电站和电网运行方式的变化而改变。运行规程中规定,值班人员应掌握并保证压板位置的正确性。由于值班人员难以熟记而造成的错误甚至酿成继电保护误动作和事故的情况时有发生。建议采用电视摄像方法,直接摄录压板盘面,应用计算机图像识别技术,判别各个压板的位置是否符合规程要求,继而发出语音、图文警报。解决了被判别的器件难以引出电信息的困难，原因为：

a.摄像镜头可以选择在适当位置,采取旋转方式,水平或上下移动方式,必要时可设多个镜头,再加焦距的自动调整等,可获得较满意的效果。

具体到检查压板,可设计成小车推动的方式。

b.摄像镜头的防雨防尘问题,目前生产的工业电视系统已给解决。

c.被监视物可考虑适当的颜色,还应设参考点CK或条形码等,便于识别。

d.多媒体技术的发展,十分有利于此项工作的开展。

e.包括相同与不同作用的多个摄像头,可以进入已有的分布式监控网路,也可以形成独立的监控网路。必要时,可以实现自动控制功能。

f.每判别一次,可打印存档备查,保存图像记录。

从以上论述可以描述出一种电力系统自动化的视觉信息辨识监控方法。利用CCD摄像机、经视频放大,高速图像数字采集,计算机处理,输出监控信号,打印报警控制等构成视觉信息辨识监控系统(如图3)。其核心是:将系统各部分采集的实时监控视觉信息输入计算机,与事先存入计算机系统中各部分的正常或极限状态的基准视觉信息进行比较辨别,以及对各相关信息的逻辑推理判断。

近几年来,工业电视在电力生产过程中的应用已开始兴起,如锅炉火焰、水位,输煤系统、变电站以及施工现场的监视等等。无论哪一种,都只是将远距离的现场画面集中传送到值班室,便于人们监视,这是普通的工业电视,与以往不能及时看到现场情况相比,无疑是进了一大步,但很明显还存在问题,一是它依赖于人们频频的调视和长时间监视画面,实际上是难以做到的,二是不能快速地将各个相关画面信息进行综合判断。按本文前述的设计思想就解决了这些问题。因此它也可称为智能型工业电视。视觉信息在电力系统中的应用

a.视觉信息能够识别断路器和隔离开关的开合状态,据此就可绘出实时的一次运行方 1

式结线图,通过屏幕显示器显示或打印,它无需依靠辅助接点,相对独立于现行的自动化系统。

b.利用视觉信息实现五防功能,防止误分误合断路器;防止带负荷拉合隔离开关;防止带电挂(合)接地线(地刀);防止带接地线(地刀)合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。前四种防误操作,主要是判别断路器和隔离开关、接地刀闸的开合状态,然后进行逻辑推理判断,进而达到防误操作目的。第五项是防止误入带电间隔,此项主要在检修工作期间防止检修人员和值班人员误入非检修的带电间隔进行工作和操作。这些功能是可以利用视觉信息来实理的,能够做到跟踪值班人员操作的全过程,识别人员进入操作的部位是否正确,操作的步骤是否正确。当人员走近某隔离开关时,即可判别是否该隔离开关有操作任务,还可以根据其时断路器的位置判别能否操作。并及时发出语音报警。它不同于现行的“五防”装置,不给值班人员增添更多的操作,如携带钥匙进行操作等,它不依赖于众多的辅助接点,且实现了更大范围的“五防”功能。当然,“五防”中不一定全部采用视觉信息,如接地刀闸与隔离开关紧邻,利用机械互锁既简单又可靠,应该保留。

c.电厂的输煤系统,利用视觉信息,实现重点部位监视,遇有故障,诸如发生堵煤,皮带跑偏等,立即自动报警。

d.煤场储煤量的自动辨识计算。任意形状的煤堆,可以应用计算机对图像信息加以处理计算。

e.对锅炉的水位,可进行自动识别报警。

f.对于变压器的油面、风扇运行状况,阻波器、结合电容器引线等均可以摄像自动监视。

g.根据需要,可对设备的某些部位以及人员不能进入的较隐蔽部分进行监视,异常或故障时自动识别报警。

h.重要场所的火灾、防盗等自动报警。

i.继电保护和系统自动装置中压板、重要的切换开关位置正确性的监视检查。

j1现场发生事故时,自动启停录像数据,实现事故图像自动记忆,捕捉到现场发生事故过程的全部录像,可获得分析事故所需的宝贵资料。

k.如果配合红外技术、语音识别技术,发挥多媒体的优势,还可实现更多新的功能。从以上可看出,利用视觉信息可以实现很多的自动化功能。当然,研究的过程中,肯定会遇到各种具体问题和困难,相信都是可以逐个解决的。例如:并不是每个监视对象都要设置一个CCD摄像头,选取合适的位置安装,扩大视角,或者研究某种方法经转换成为集中的被视信息,则一个摄像头可监视多个对象,就可以减少CCD的数量。某些情况下可以外加光源,特殊情况下可应用红外光源等等。结论

应用摄像技术和计算机构成的视觉信息自动化系统具有一系列的优点,它能对不宜接触、危险隐蔽等场合进行大范围、多自由度,可移动的临近报警。

a.它无需在设备上直接连接传感器,也无需从传感器上连接大量的电缆。

b.对设备的一些重要监视信息,可以代替值班人员进行巡视,还可做到准确的定期巡视,自动记录文字和图像,在一些恶劣天气下不受影响。

c.及时捕捉到事故全过程的录像,这是迄今为止尚未解决的一个问题。

d.除了独立发挥作用外,某些方面这一系统可以作为现行自动化系统的补充和备用,显示出相得益彰的效果。用不同的信息源描绘出的实时运行方式结线图,比用同一信息源的双重化要好得多。

e.视觉信息可以跟踪人的某些行为,必要时给予提醒或告警,发挥重要的监护作用。f.关于投资问题,应分成两部分看,一是工业电视系统,二是上升到图像识别的智能型系统。已经安装工业电视系统的,再增加视觉信息自动化部分,其投资是不大的。实际上, 2

即然要搞工业电视,就应该使其发挥更大的作用。

参考文献：

[1]陈伯时，电力拖动自动控制系统，机械工业出版社，1995.[2]User’sGuideforMentorIIDCDrivers,ControlTechniques,1998.[3]I-7017,I-7044,I-7021User’sManual,ICPDAS,2001.[4]尹征琦，伺服系统的功率输出能力和功率匹配，电气传动，1998（2），38-44.[5]汤蕴缪，电机学－机电能量转换，机械工业出版社，1986.