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1.1水輪發電機組的自動控制
應用過程:機組監控設備將監測數據傳送至控制室計算機,計算機啟動預先設定的運行程序并判斷機組運行狀況,然后再依照相關邏輯規則發出控制(或調整)指令。應用內容:⑴實現機組開、關,調相轉發電,發電轉調相等項目的智能化控制。⑵實時計算最佳運行機組數并自動控制,在機組間智能分配負荷(包括自主調節有功和無功),從而維系水輪發電機的低成本運行。⑶當機組出現意外或者外部系統發生事故而導致頻率降低,預設程序通過啟動備用機組來維持系統穩定;反之,汛期來臨頻率過高時,預設程序會關閉一些機組。
1.2主要輔助設備運行狀態的監控
在水電站中,圍繞發電機組有一些主要的輔助設備,這些設備的運行工況同樣影響著電站的穩定生產。電氣自動化在這里有了廣泛的應用。應用過程:通過“監測設備——控制設備——控制節點”的方式,將輔助設備運行數據發送至計算機,計算機通過數據庫和預設規則比對,判斷輔助設備的健康狀態并相應控制設備的電氣參數。應用內容:⑴檢測定子和轉子回路是否正常;⑵檢測定子繞組的鐵芯溫度是否正常;⑶檢查機組度及變速系統、制冷系統等是否正常;⑷以上無論哪部分出現問題,電氣自動化系統都會迅速啟動應急程序和保護措施,同時將故障信息上傳警報。
1.3主要電氣設備的監控和保護
水力發電的輸出離不開變壓器、母線、開關柜、輸電線路等主要電氣設備。對這些設備的監控和保護成了水電站電氣自動化應用的必然內容。應用過程:通過PT、CT等設備采集到的電氣量,判斷設備是否有故障,并視故障情況作出反應。應用表現:⑴對不立即危害發電機組的異常情況(如機組冷卻水源中斷、機組溫度超限、油槽油面異常、推力軸承或者導軸承溫度升高等),只發警告以引起運行人員的注意;⑵對于超過保護整定限值的故障情況(如機組過速且調速器失靈、導水葉剪斷、銅管爆破等),電氣自動化系統不但跳開斷路器和,還同時關閉機組進水閘門。
1.4機組外輔助設備的監控
完整的水電站擁有數量眾多的水泵、空壓機、油泵等機組外電氣設備,以及浩大的水工建筑物。電氣自動化在這一塊的應用為:⑴控制水泵等設備的運行狀態,故障時及時投入備用設備;⑵檢測大壩閘門是否可正常啟動,檢測攔污柵是否堵塞,當水位過高過低時引發自動報警。
2、PLC技術應用展開
PLC即可編程控制器。在水電站電氣自動化中,可應用PLC來控制幾乎所有設備的生產過程。⑴在軸流槳式水輪機調速器中的應用。軸流漿式水輪機廠家一般會提供所謂“協聯曲線”(即描述不同水頭下漿葉轉角與導葉開度的關系的曲線),以指導電站生產。但實際運行時,上下游水位及水輪機水頭處于不斷變化之中,某些情況下會遠離廠家參數,因此按協聯曲線運行不一定能達到最佳狀態。采用PLC技術后,可先針對不同上、下游水位及水頭情況,手動協聯漿葉和導葉,在獲得最佳協聯曲線后修改原廠家曲線并輸人至PLC控制器,從而使機組能時時處在最佳狀態。⑵在水庫式電站調速器中的應用。水庫式電站的運行水頭波動范圍較大,其調速器與啟動開度一般按水輪機設計水頭確定。但當水頭降低或水頭遠高于設計標準時,為保證機組額定轉速,往往需要更換調速器控制芯片,改變開度指示儀電阻(串接或移除),工作量較大。在采用PLC技術后,則可依據水頭高低設計出相應程序,依照程序來自動改變啟動開度。
3、電氣自動化瓶頸
雖然電氣自動化給水電站自動運行帶來了方便,但其自身發展存在一定瓶頸,主要體現在:因電氣自動化的基礎是實現對設備的全面監測,因此整個自動化系統的監控模塊非常之多,這樣就導致通信網絡較為復雜且通信速度、通信質量面臨挑戰。隨著新技術(如光纖通信技術)的推進,相信電氣自動化瓶頸能夠得到解決。
4、結語
1.1配電自動化配電自動化
就是借助網絡,通過計算機系統可以實時了解電力的相關參數,并在此基礎上進行配電的設置。自動化技術的應用,一方面有利于降低勞動強度與投入資金,提高工作效率。配電自動化系統可以按照配電容量與規模分為三種:大型、中型以及小型配電自動化系統。通常說來,在進行智能配電自動化系統類型的選擇時,必須要與工程建設目標、要求以及未來的發展規模相結合,以確保其可擴展性、經濟性以及安全穩定性。配電自動化系統最為突出的優點表現在:具有非常好的靈活性,并且在建設初期,可選擇中型配電自動化系統建設類型,裝設主站、子站和終端。在今后的發展中,如果需要擴建配電系統,就需要對主站系統的數量有所增加,并且將其中一個主站當作中心站。在智能配電網自動化系統建設過程中,自動化系統的作用是非常大的,但也有很高的要求,如開關設備符合標準要求,又滿足管理操作系統,配電自動化系統建設過程中的相關技術指標,可參見標準文件。
1.2電網調度自動化電網調度自動化
就是利用計算機和網絡等一系列現代化高科技技術對電網進行自動的調控,所有操作通過軟件進行分析和決策,能夠做到比人工更加精準,同時也能避免一些意外事故的發生。我國的電網不僅能夠供應大量的電力,還要保障供電系統的穩定性和監管系統地安全性,因此電力自動化變逐漸扮演更重要的角色。
(1)SCADA應用系統SCADA系統即為數據采集和監視控制系統。在電力系統中,可以運行的SCADA系統的現場監控設備,實現數據采集、設備控制、測量、參數調整和各種報警信號等功能,即我們所說的“四遙”功能。遠程終端單元和饋線終端單元是SCADA系統的重要組成部分,在目前的變電站綜合自動化建設中起到了相當重要的作用。
()AGC應用系統應用AGC系統自動發電控制系統,能量管理系統是一個重要的功能。應用變頻調速系統AGC輸出模塊以滿足用戶不斷變化的需求,使電力系統經濟運行情況。AGC應用系統的基本功能有:負荷頻率控制、經濟調度控制和備用容量監視。AGC應用系統通過對電力系統安全運行的管控,可以對運行中的故障及時報警,然后運用數據采集與監視控制系統對電力的運行質量把關,以提高電力系統的運行質量和運行效果。
(3)仿真應用系統仿真應用系統,根據系統分析各要素之間的關系的基礎上,建立系統的體系結構可以描述的行為或過程的仿真模型。在計算機中,運用系統仿真技術創建模擬電網模型,提供仿真環境,可供電力調度工作人員使用。此外,利用仿真應用系統有利于工作人員積累實際經驗,提高操作技術。
(4)PAS軟件的應用PAS軟件主要是通過電網各種實時信息,分析電網運行狀態,從而為調度員提供科學的據側依據,使其制定出最優的電網運行方案,有利于進一步提高電網運行的經濟、可靠性。其中,電網各種實時信息主要包括了實時測量值、斷路器隔離開關的實時狀態等。
二電氣自動化的發展趨勢
1.平臺開放式的發展
電氣自動化發展的需要一個通用的平臺,先進的技術才可以發揮作用。電氣自動化的發展趨勢表明,使用標準化接口程序,按目前國家標準,規范使用IEC接口所有電氣設備和管理更加簡單方便,而且使設備運行編程過程縮短。標準化是電氣自動化具有統一接口和編程語法,以及利用互聯網技術在設備允許信息交流更容易。實際的操作方式為利用一個和外界相通的接口,實現對電力系統各個部件和相應系統的監視調節,實現有效的管理控制,是電力系統運動技術、信息管理方面的技術核心。
2.操作系統通用化發展
1.1智能化技術具有更完善的控制系統
在傳統的電氣工程自動化領域中,雖然能夠實現自動化,但卻不能實現人工智能,因此無法實現對數據的分析和處理,而智能化控制技術則能夠實現這一功能。通過人工智能技術對相關的數據進行分析和處理,針對不同的數據有不同的分析處理方法,進而獲得正確的、合理的分析結果,為控制決策提供依據。有此可以看出,智能化技術擁有更加完善的控制系統和更加先進的人工智能分析技術,能夠對數據進行快速、準確的分析,從而保證系統安全、穩定的運行。
1.2簡化電氣工程的控制流程
智能化技術的應用,使得傳統意義上繁瑣的電氣自動化控制流程得以簡化,在結構上更加趨于合理,在此基礎上促進電氣工程自動化系統運行效率的提升。在電氣自動化控制系統中,任何一個小小的參數發生變化,都會使得整個系統的運行受到較大影響,而且由于系統結構復雜,發生變化的參數很難及時的檢測,對于系統的維護造成了較大的困難。而智能化技術的應用,簡化了電氣工程自動化控制系統,而且能有效的提高系統運行效率,避免參數的變化。
2智能化技術在電氣工程自動化中的應用價值
2.1故障的診斷
智能化技術的應用,能夠極大的提高電氣工程自動化水平,尤其是在故障診斷效率方面將獲得大幅度提升。電氣設施故障本身具有一定的復雜性和隱蔽性,而且波動性也較大,使用傳統的故障診斷方法,不僅診斷效率較低,而且要浪費很多的人力和物力,對于很多隱蔽的故障無法及時的檢測出來。而應用智能化技術,則能夠提高故障診斷的準確性,而且降低了工人的勞動強度,當前廣泛應用的人工智能故障診斷技術主要有模糊邏輯診斷、神經網絡以及專家系統等。這幾個技術可以單獨使用,也可以聯合應用,比如將模糊邏輯與神經網絡進行結合,便可以通過智能技術對發電機的故障進行快速的測試和診斷,能夠在保證故障診斷模糊性的同時,提高故障診斷的準確性。
2.2優化電氣產品設計
電氣產品的設計領域中包含著廣泛的內容,而且產品設計受到多方面因素的影響,使得產品設計工作相對較為復雜,其中最為典型的就是理論知識體系與設計經驗的有效結合。在傳統的電器產品設計領域中,由于缺乏先進的設計理論體系的而支持,大部分的產品設計都是結合設計經驗進行試驗之后,才能進行新產品的開發,這種設計方式的工作量較大,而且成本較高,產品的使用效率和適用性相對不高。而隨著智能化技術在電氣工程領域中的應用,首先就可以將傳統的人工設計方式轉變為計算機輔助設計,能夠降低工人勞動強度,而且縮短了產品由設計到生產的時間差,促進產品設計效率的大幅提升。其次,智能技術的應用也能提高電氣產品的科技含量,在嚴峻的競爭形勢下,電氣產品的科技含量直接影響企業的綜合競爭力。目前廣泛應用的智能化設計手段,主要包括遺傳算法和專家系統。遺傳算法主要是對操作對象結構進行直接操作,有利于促進產品內在性能的運行能力,不需要進行各項要求的制定標準,可以自動生成符合產品運行的優化設計方案,因此其在電氣產品設計領域獲得了廣泛的應用。專家系統主要是集中了應用領域內的專家經驗,并且形成科學的信息資料系統,通過合理推理和判斷,模仿人類專家的決策過程,為電氣產品的開發提供相應的決策支持。
2.3人工智能控制技術
人工智能控制技術的應用是促進電氣工程自動化發展的重要技術,也是其發展的主要趨勢。當前,人工智能控制技術在電氣工程自動化領域中已經獲得廣泛的應用,其控制方式主要有專家系統的控制模糊的控制和神經網絡的控制,主要運用的方面是:人工智能控制技術用以采集及處理全部模擬量與開關量實時的數據,對各環節運作實現實時監控,收集整理成數據庫;記錄故障特征與頻率且實行在線分析;全程跟蹤并智能的監視各個主要的設施與系統運行的狀態;員工不需要直接到生產一線,只需通過鼠標或是鍵盤達到控制系統的目的。
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