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隨著人工智能的發(fā)展,智能化技術(shù)被應(yīng)用到電氣工程及其自動(dòng)化中,主要用于控制器以及機(jī)器的智能化。智能化技術(shù)的應(yīng)用可以通過故障診斷、智能控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)、PLD技術(shù)這幾方面來描述。
1.1故障診斷
電氣工程設(shè)備的工作時(shí)間長(zhǎng),難免會(huì)發(fā)生故障,由于電氣設(shè)施故障的非線性、復(fù)雜性及不確定性,一旦發(fā)生故障,往往需要大量的時(shí)間排查故障,效率低、準(zhǔn)確率低。而智能化技術(shù)能夠有效解決這一問題。在故障發(fā)生前,一般儀器會(huì)出現(xiàn)一些人們很難發(fā)現(xiàn)的預(yù)兆,通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài),在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警并提示故障位置,在故障真正發(fā)生前避免故障,能夠在極大程度上減少維修時(shí)間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進(jìn)行故障診斷,確定故障發(fā)生的范圍,并通過各種手段逐步縮小范圍,從而確定故障位置并提示派遣人員及時(shí)檢修。同時(shí),智能化裝置可以記錄故障問題,為以后的故障診斷提供參考,使故障診斷更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化的控制過程自動(dòng)化,實(shí)現(xiàn)無人化管理和遠(yuǎn)程管理,提高管理的高效性。尤其對(duì)于一些高危險(xiǎn)、高難度的工作,如高壓控制,智能控制是必不可少的。相對(duì)于傳統(tǒng)的控制器,智能控制器的靈活性更好,更易調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的控制器在設(shè)置時(shí)需要精確考慮控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)方程,而實(shí)際涉及到的控制環(huán)境往往很復(fù)雜,存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題,因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)時(shí)并不涉及控制對(duì)象的模型。并且智能化控制器可以根據(jù)對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)(如魯棒性變化、響應(yīng)時(shí)間、下降時(shí)間)的分析隨時(shí)調(diào)整系統(tǒng),調(diào)整后智能控制器的性能會(huì)大大提高,調(diào)整的過程并不需要專業(yè)人士在場(chǎng),這樣就減少了大量的人力。以風(fēng)力發(fā)電廠智能化升壓站系統(tǒng)為例。智能化升壓站系統(tǒng)通過對(duì)過程層和間隔層設(shè)備升級(jí),將一些模擬量和開關(guān)量數(shù)字化,有效運(yùn)用光纖設(shè)備,實(shí)現(xiàn)間隔層和過程層的通信。站控層由系統(tǒng)主機(jī)、工作站、VQC等設(shè)備組成,是全站監(jiān)控、管理、調(diào)度中心。系統(tǒng)通過智能化控制,自動(dòng)完成信息的采集、測(cè)量、控制、保護(hù)等功能,相比于傳統(tǒng)的升壓站系統(tǒng)在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3優(yōu)化設(shè)計(jì)
電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)工作相當(dāng)繁瑣,需要綜合運(yùn)用成套設(shè)備、電路、電機(jī)與電氣、電磁場(chǎng)、變壓器等學(xué)科的知識(shí),并結(jié)合過去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn),手工完成設(shè)計(jì),方案的達(dá)標(biāo)率非常低,修改難度大,成本高,產(chǎn)品的開發(fā)周期也很長(zhǎng)。應(yīng)用智能化技術(shù)能夠有效提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量,縮短開發(fā)周期。智能化技術(shù)在這方面的應(yīng)用主要有專家系統(tǒng)和遺傳算法。其中,專家系統(tǒng)依據(jù)該領(lǐng)域的專家提供的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),建立數(shù)據(jù)庫(kù),在決策前模擬專家決策過程,做出合理決策,該技術(shù)比較前沿,目前尚處于研發(fā)階段,尚未得到大量應(yīng)用。遺傳算法是一種借鑒進(jìn)化論的隨機(jī)化搜索方法,被廣泛運(yùn)用于信號(hào)處理、組合優(yōu)化、自適應(yīng)控制等領(lǐng)域,在電氣設(shè)計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)化上性能優(yōu)越。
1.4PLC技術(shù)
PLC(可編程邏輯控制器)具有高可靠性和抗干擾能力,廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域。在一些大型的電力企業(yè)的輔助系統(tǒng)中,PLC已經(jīng)代替了一般的繼電控制器。PLC技術(shù)使用內(nèi)存,用程序方式存儲(chǔ)控制邏輯,并用半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)。PLC技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的自動(dòng)切換,用軟繼電器取代了實(shí)物器件,使供電系統(tǒng)更加安全可靠。并且,它能使用復(fù)雜的工作環(huán)境,具有良好的發(fā)揮性能,穩(wěn)定性強(qiáng)。
2.智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用前景
2.1優(yōu)勢(shì)分析
智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有巨大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)需要建立控制模型,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析,建立動(dòng)態(tài)方程,但由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)出現(xiàn)無法預(yù)料的問題,很難達(dá)到預(yù)期的效果。智能化系統(tǒng)可以從根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),通過監(jiān)測(cè)響應(yīng)時(shí)間、下降時(shí)間等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),使系統(tǒng)性能大大提高。因此,智能化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的控制器更能適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境。另外,智能化技術(shù)擁有很強(qiáng)的一致性。在輸入不同的數(shù)據(jù)時(shí)具有同樣可靠的估計(jì)能力,有廣泛的適用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是電氣工程及其自動(dòng)化的關(guān)鍵指標(biāo)。在電力系統(tǒng)中采用智能高速處理器芯片,同時(shí)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng),能夠改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性,提高系統(tǒng)的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)這兩個(gè)方面。對(duì)于群控系系統(tǒng),必須按照生產(chǎn)流程的具體要求設(shè)計(jì)系統(tǒng),使系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大的作用,完成信息流和物料流的動(dòng)態(tài)調(diào)控。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng),其強(qiáng)大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括設(shè)計(jì)用戶圖形界面、可視化計(jì)算、多媒體技術(shù)方面的發(fā)展。目前的操作系統(tǒng)一般都采用圖形界面,具有良好的人機(jī)交互性。在智能化系統(tǒng)中采用圖形化界面,通過窗口和菜單實(shí)現(xiàn)編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能,能夠降低操作者的門檻,方便非專業(yè)人士操作。通過可視化技術(shù),信息的表達(dá)不再是呆板的文字和數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表,能方便操作者分析數(shù)據(jù),也可以高效地處理和解釋數(shù)據(jù)。同時(shí),采用無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等技術(shù),將可視化和虛擬環(huán)境相結(jié)合,能夠更加有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。多媒體技術(shù)一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸,如果將多媒體技術(shù)應(yīng)用于智能化系統(tǒng),可以更加綜合化、智能化地處理信息,能帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。
2.4體系結(jié)構(gòu)
通過集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展和完善??梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥?、大規(guī)模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運(yùn)行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度,減小器件體積,更加方便安裝和使用。將智能化技術(shù)模塊化,各模塊之間通過接口通信,這樣有助于技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和集成,也可以運(yùn)用模塊的增減將智能化產(chǎn)品分級(jí)別銷售。將智能化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使得人們能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,隨時(shí)掌握系統(tǒng)狀況,使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備上控制其他設(shè)備,進(jìn)行編程等操作。對(duì)于較小的電力系統(tǒng),遠(yuǎn)程控制能夠節(jié)約電纜的增加數(shù),材料以及安裝費(fèi)用,并且可靠性高、靈活性強(qiáng);但是在通訊量大的系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制會(huì)比較困難。
3.結(jié)語
鋼鐵冶煉系統(tǒng)中,節(jié)能技術(shù)的問題,主要表現(xiàn)在方法單一上。我國(guó)鋼鐵冶煉行業(yè)運(yùn)營(yíng)中,節(jié)能一直是社會(huì)關(guān)注的問題,雖然鋼鐵冶煉行業(yè)積極提倡節(jié)能,但是其在實(shí)際節(jié)能中,仍舊采用的是單一的節(jié)能技術(shù),無法在根本上降低鋼鐵冶煉的能源消耗,很難提高鋼鐵冶煉生產(chǎn)的效率。鋼鐵冶煉系統(tǒng)中,如果要引入先進(jìn)的節(jié)能途徑,就要以冶煉系統(tǒng)的整體為主,需要消耗大量的資金,如果缺乏資金支持,鋼鐵冶煉系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù),就無法落實(shí)到位。鋼鐵冶煉行業(yè),綜合考慮到鋼鐵利用率、節(jié)能減排指標(biāo)等,已經(jīng)注意到成本投入在冶煉系統(tǒng)節(jié)能中的重要性,關(guān)鍵問題是,社會(huì)對(duì)鋼鐵的利用率,不能為鋼鐵冶煉行業(yè)帶去足夠的資金效益,進(jìn)而阻礙了節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展,增加了鋼鐵冶煉系統(tǒng)的節(jié)能壓力。
2電氣工程及其自動(dòng)化中存在的問題
2.1能耗大。雖然電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)為人類的發(fā)展進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn),但是我們不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,擺在當(dāng)前最為棘手的問題就是對(duì)于能源的消耗過大。在電氣工程自動(dòng)的發(fā)展系統(tǒng)本身帶有復(fù)雜性,被應(yīng)用的范圍逐步擴(kuò)大,對(duì)于能源的需求量也與日俱增。電氣自動(dòng)化是以消耗電能為主,作為當(dāng)下最為先進(jìn)的技術(shù)之一,對(duì)其本身最為基礎(chǔ)的要求就是要做到在運(yùn)作過程中保證誤差小,并且準(zhǔn)確有效,所以,就需要大批量的電氣設(shè)備共同運(yùn)作,如此,對(duì)于電能的消耗可謂是不計(jì)其數(shù),與我們國(guó)家提出的走綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路存在差距。2.2質(zhì)量水平較低。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言,電氣工程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到的飛速的提升,但縱觀整體發(fā)展情況而言,其質(zhì)量水平還處在發(fā)展低端。尤其是最近幾年,人們對(duì)于生活追求的品質(zhì)不斷攀升,相應(yīng)地也加大了對(duì)電氣自動(dòng)化水平的要求,但是我國(guó)對(duì)這一領(lǐng)域研究的時(shí)間還不是很長(zhǎng),對(duì)于相應(yīng)的管理流程和先進(jìn)的發(fā)展模式還不能很好的予以把控,特別是在自動(dòng)化工廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié),相關(guān)人員只關(guān)心結(jié)果而忽略過程中的質(zhì)量問題。但是,眾所周知的是,如果電氣的生產(chǎn)質(zhì)量得不到有效的保證,就會(huì)發(fā)生一系列的用電事故,嚴(yán)重的會(huì)造成爆炸、火災(zāi)等重大安全事故出現(xiàn),需要引起人們的深思。2.3集成化程度低?!☆櫭剂x,集成化的主要運(yùn)作原理就是把所有需要的東西做還集合工作,上文已經(jīng)提到過,雖然電氣工程自動(dòng)化近年來的發(fā)展勢(shì)頭迅猛,但由于起步過晚, 雖然在努力的向集成化方面靠攏,確切的來說,現(xiàn)在還處于自動(dòng)化階段,技術(shù)水平發(fā)展有限,集成化技術(shù)還不成熟,各個(gè)體系和功能之間還無法做到有效的集成連接。所以,還達(dá)不到及時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的有效共享,在一定程度上影響了電氣自動(dòng)化功能的發(fā)揮,使電氣自動(dòng)化工程技術(shù)滯后。
3對(duì)電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)
3.1減少線路傳輸產(chǎn)生的耗損。由于無法對(duì)線路上的電流做出改變,所以也只能通過減少電阻來有效降低電能在傳輸中產(chǎn)生的耗損。所以,可以從這幾方面做起,減少導(dǎo)線電阻:(1)使用功率較小導(dǎo)線;(2)使用相對(duì)較短的導(dǎo)線。這樣做可以避免在布線過程中少走彎路,減少人員的工作量,有效減少電能耗損,同時(shí)在安裝變壓器時(shí)候與負(fù)荷中心保持較短的距離,也是減少供電的距離;(3)使用截面積大較大的導(dǎo)線,如果條件允許,可以選用較大截面積的導(dǎo)線,有效減少電阻產(chǎn)生的耗損。3.2無功補(bǔ)償。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,配電設(shè)備中的無功功率占有較大的容量,所以存在較為嚴(yán)重的電能耗損的情況,不僅影響到電壓,還對(duì)整個(gè)電能的質(zhì)量造成不良的影響。對(duì)使用者來說,無功功率主要表現(xiàn)在功率低,尤其是當(dāng)功率過低的時(shí)候,用戶需要向相關(guān)部門繳納一定的罰款,因此如果說能夠使用合適的無功補(bǔ)償設(shè)備,就可以保證功率的平衡,有效提高供電質(zhì)量。工作人員在操作中要盡量減少對(duì)電能不必要的耗損,從而確保電氣工程的安全運(yùn)行。如果導(dǎo)線受到電阻的影響,那么由電機(jī)產(chǎn)生的電能就不能被變壓器更好的吸收,同時(shí)沒被吸收的那些電能在電流傳輸?shù)倪^程中會(huì)被釋放出來。同時(shí)由于無功功率產(chǎn)生了一定的作用,因此可以讓電容器和無功功率進(jìn)行抵消。利用電氣相關(guān)設(shè)備在進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)候,有幾處要格外注意:(1)利用電容器在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候,一定要根據(jù)電壓容量,電壓負(fù)荷,自然功率,目標(biāo)功率等參數(shù)來確定電容器的容量,同時(shí)如果在無功補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了諧波,需要通過串聯(lián)定量電抗器來消除諧波;(2)以參數(shù)的物理量來確定無功的電流,功率的參數(shù),從而有效避免投切振蕩現(xiàn)象。
4結(jié)束語
綜上所述,電氣自動(dòng)化對(duì)于節(jié)能設(shè)計(jì)的要求是為了響應(yīng)綠色生產(chǎn)的理念,也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求,同時(shí)也是時(shí)展的必然趨勢(shì)。雖然我國(guó)現(xiàn)階段在電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)中取得了顯著的進(jìn)步,但是隨著社會(huì)的發(fā)展,電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)仍然需要進(jìn)行不斷完善和發(fā)展,不斷優(yōu)化配電設(shè)計(jì),在科學(xué)利用電力資源的同時(shí),還需要不斷提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,并最終達(dá)到節(jié)能的目的。
作者:吳尚坤 單位:山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司
參考文獻(xiàn)
[1]陸偉.電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2015(07).
集中化設(shè)計(jì)理念由于電氣工程處理多采用相同處理器進(jìn)行集中處理,其工作任務(wù)相對(duì)較為繁重,且處理效率低,而隨著處理對(duì)象的增多,電纜數(shù)量也需進(jìn)行不斷增加,這樣不但加大了主機(jī)的處理任務(wù),降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性,增加了故障發(fā)生率,同時(shí),還大幅度提高了投資成本,而為了改變這一現(xiàn)狀,在電氣工程中融合電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中,充分將集中化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用其中,有效的解決了以上問題,給電氣工程運(yùn)行提供了更可靠的保證,現(xiàn)場(chǎng)總線式設(shè)計(jì)理念現(xiàn)場(chǎng)總線式設(shè)計(jì)主要是結(jié)合電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)具體情況,對(duì)不同的間隔,選擇不同的功能,更具有針對(duì)性,同時(shí),還使設(shè)備間隔、模擬量、端子柜進(jìn)行更合理的分配,避免了不必要的浪費(fèi),大大降低了投資成為,為電力工程發(fā)展提供了更好的經(jīng)濟(jì)方案。遠(yuǎn)程化設(shè)計(jì)理念遠(yuǎn)程化設(shè)計(jì)在保證電氣工程運(yùn)行穩(wěn)定及安全的情況下,有效減少電纜的使用量,大大的降低了投資成本,但遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)在具有優(yōu)勢(shì)的同時(shí),也有著許多的缺點(diǎn),電氣通訊量增加就是其中之一,因而,遠(yuǎn)程化設(shè)計(jì)只能用于小規(guī)模電氣工程中。
二、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的融合
1.電氣自動(dòng)化在電氣工程繼電保護(hù)裝置中的應(yīng)用繼電保護(hù)裝置相當(dāng)于電氣工程中的報(bào)警裝置,當(dāng)電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí),繼電保護(hù)裝置會(huì)在第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào),并將線路進(jìn)行切斷。而在繼電裝置中融入電氣自動(dòng)化技術(shù),可對(duì)電氣工程中的線路運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并予以遠(yuǎn)程控制,以便及時(shí)對(duì)電氣工程中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),有效解決繼電裝置中反應(yīng)不及時(shí)或誤跳情況。另外,繼電自動(dòng)裝置保護(hù)還能對(duì)電氣工程中的所有線路及設(shè)備進(jìn)行異常檢測(cè),如檢測(cè)到異常情況,繼電自動(dòng)裝置會(huì)根據(jù)異常情況自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)措施,有效的減少故障發(fā)生概率,提高了電氣工程運(yùn)行穩(wěn)定性。電氣自動(dòng)化在電氣工程變電站中的應(yīng)用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)充分運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及通信技術(shù)進(jìn)行緊密融合,并通過依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合系統(tǒng)監(jiān)控,并根據(jù)電氣工程實(shí)際運(yùn)行情況,將自動(dòng)化裝置、機(jī)電保護(hù)裝置、信號(hào)管理系統(tǒng)及測(cè)量設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化重組,以便對(duì)電氣工程運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量、通信、及控制。由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、維護(hù)方便、且具有智能化及集成化特點(diǎn),因而,它給電氣工程發(fā)展運(yùn)行,創(chuàng)造了更多的優(yōu)勢(shì)。
2.電氣自動(dòng)化在電氣工程中發(fā)電廠分散控制中的應(yīng)用發(fā)電廠分散控制主要有工作站、太網(wǎng)、控制單元及通訊網(wǎng)四大部分組成,在發(fā)電生產(chǎn)過程中,采用分層結(jié)構(gòu)方式,結(jié)合直接應(yīng)用控制單元,從而現(xiàn)實(shí)電氣設(shè)備之間的信號(hào)及數(shù)據(jù)傳遞,并對(duì)電氣工程中的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控、控制,從而實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)。電氣自動(dòng)化在電氣工程中電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用電網(wǎng)調(diào)度主要是通過調(diào)度服務(wù)器及電氣自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),而電氣自動(dòng)化在電網(wǎng)調(diào)度中應(yīng)用主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度,充分確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。為電網(wǎng)故障檢測(cè)提供準(zhǔn)確、可靠的相關(guān)數(shù)據(jù),充分提高電網(wǎng)故障查詢速度,以便及時(shí)對(duì)電網(wǎng)故障點(diǎn)進(jìn)行排除。為電網(wǎng)電力負(fù)荷檢測(cè)顯示、提供有效的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。
三、結(jié)束語
電氣自動(dòng)化有更高校的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益,工作的可靠性及環(huán)境條件都得到了顯著的提升。電氣自動(dòng)化是企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的一項(xiàng)有力的支持。目前的電氣自動(dòng)化正處在飛速進(jìn)步的階段,在發(fā)展中仍存在一些問題需要改進(jìn)。
1電氣工程自動(dòng)化現(xiàn)在的狀況
(1)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)集成性不強(qiáng)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)集成是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功能提升的必經(jīng)之路,我國(guó)目前一些電氣自動(dòng)化還處在多島自動(dòng)化的層次,多島自動(dòng)化具有互不連接、功能單一、信息獨(dú)享的缺陷,不能充分發(fā)揮電氣機(jī)動(dòng)化的功能和作用。
(2)電氣自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架不統(tǒng)一。電氣自動(dòng)化的發(fā)展方向是建立高效、快捷的電氣工程師及自動(dòng)化系統(tǒng),但目前很多企業(yè)自身網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架不盡相同,使得依托于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而發(fā)展的電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展受到了阻礙。另外不同企業(yè)和商家在軟、硬件產(chǎn)品交換過程中,因?yàn)槌绦蚪涌诘牟灰恢拢绊懫髽I(yè)數(shù)據(jù)和信息的傳輸交流,進(jìn)而阻礙了企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的共享,使電氣工程及自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中無法發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng)。
(3)電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用過于受主觀支配。不同的企業(yè)在對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和開發(fā)中,由于技術(shù)人員思想理論及技術(shù)掌握程度的不同,過分根據(jù)技術(shù)人員主觀習(xí)慣和意識(shí)支配,系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)各有不同,進(jìn)而導(dǎo)致電氣工程及自動(dòng)化的實(shí)際設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)中的程序和成本增加,增加了系統(tǒng)整體的運(yùn)行費(fèi)用和負(fù)擔(dān)。
2電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)對(duì)和改進(jìn)措施
(1)從科技化方面,科技化是指電氣自動(dòng)化的發(fā)展應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)實(shí)用性新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品。本著自主創(chuàng)新的思想,以節(jié)能降耗為切入點(diǎn),積極推廣應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)、新方法、新工藝,在材料的使用,技術(shù)的使用等方面力求創(chuàng)新,采用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)等高新技術(shù),研發(fā)新產(chǎn)品。
(2)從信息化方面,信息化則是指信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化的地位應(yīng)更加突出。電力設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行中廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)優(yōu)化與仿真技術(shù),人工智能分析的廣泛應(yīng)用以及電氣工程中廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),都充分展現(xiàn)了信息技術(shù)愛電氣自動(dòng)化中起到的重要作用。
(3)從開放化方面,開放化則是要與外界建立一個(gè)接口,實(shí)現(xiàn)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)交換和共享的重要基礎(chǔ)設(shè)施,也是實(shí)現(xiàn)管理、決策、設(shè)計(jì)、控制和制造一體化的關(guān)鍵,它已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各元件和局部系統(tǒng)的管理、監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制上,是電力系統(tǒng)信息管理、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)、調(diào)度自動(dòng)化等方面的核心。
二、電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)
(1)選擇合適的變壓器。變壓器會(huì)因銅損、鐵損、空載損耗和負(fù)載損耗等因素造成許多電能的浪費(fèi),但是變壓器在供配電系統(tǒng)中的運(yùn)用又非常廣泛,所以變壓器選擇得好可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)??偟膩碚f,選擇變壓器可以從以下幾個(gè)方面考慮:首先是要將變壓器自身的消耗降到最低,這就是選用單相的自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備,使流經(jīng)的三相電電流保持平衡,消除或降低負(fù)載的不平衡性,從而實(shí)現(xiàn)變壓器自耗最??;其次是要選擇有較好節(jié)能特征的變壓器,進(jìn)一步減少變壓器有功功率的耗能。
(2)減少電能在傳輸中的消耗。電能在進(jìn)行傳輸?shù)耐局?,?dǎo)線里的電阻就會(huì)造成一定有功功率損耗,這是無法避免的。但是,整個(gè)途中線路上的電流是保持不變的,因此要想減少電能在途中的浪費(fèi),只能使導(dǎo)線所帶的電阻盡可能的小。由電阻的推導(dǎo)公式可知它和電導(dǎo)以及導(dǎo)線的長(zhǎng)度是正比關(guān)系,和導(dǎo)線的橫截面積是反比關(guān)系,所以可以通過以下的途徑來減少導(dǎo)線的電阻:第一,合理的布局,避免導(dǎo)線走彎路或回頭路,盡可能降低導(dǎo)線的長(zhǎng)度;第二,選擇電阻率比較小的材料制成導(dǎo)線;第三,同等條件下要選擇一些橫截面面積比較大的導(dǎo)線,這樣可以有效降低電阻;第四,使變壓器和負(fù)載中心盡量靠近,使供電的距離減少。
(3)使用有源濾波器。在實(shí)際的操作中常常會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作,所以要消除諧波來避免或減少電氣設(shè)備的誤操作,而最高效的方法就是運(yùn)用濾波器。造成誤動(dòng)作的因素主要就是越來越多的電氣設(shè)備,其帶來的諧波也隨之增加,但是產(chǎn)生的諧波與基波在電網(wǎng)阻抗上會(huì)重疊,從而使電壓形成畸形,由此導(dǎo)致電氣設(shè)備誤動(dòng)作的產(chǎn)生。
(4)采取無功功率補(bǔ)償。整個(gè)供配電系統(tǒng)是由升降壓變壓器、輸配電線路、用戶電力負(fù)荷以及配電變壓器等多個(gè)環(huán)節(jié)形成。電能通過電流的形式流動(dòng)于整個(gè)電力系統(tǒng),為終端客戶提供電能的同時(shí)必不可免的會(huì)有能量的浪費(fèi),其中無功功率占據(jù)著比較大的比例,不僅降低了整個(gè)電路的電壓,而且會(huì)影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和降低電能的輸送質(zhì)量。而無功功率在終端客戶那里最直觀的反映就是功率因數(shù)降低。若其功率因數(shù)低于0.9,那用戶就要繳納罰款,從而增加了用戶用電的成本。所以實(shí)際操作時(shí)可以選用合適的無功補(bǔ)償設(shè)備來增加功率因數(shù),讓無功就地實(shí)現(xiàn)平衡,從而使電力系統(tǒng)的電壓能夠保持相對(duì)穩(wěn)定,進(jìn)一步提高電能的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的,還可以使經(jīng)濟(jì)效益提高并為社會(huì)效益提供支撐與保證。在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),若使用無功功率補(bǔ)償,就要達(dá)到如下要求:首先就是后來的投切開關(guān)和在舊的補(bǔ)償電容里的循環(huán)投切要按比例進(jìn)行分配,這些都沒有辦法達(dá)到理想補(bǔ)償效果;其次是電容器的容量大小,要參照配電電壓容量以及自然功率因素等參數(shù),并且加以計(jì)算而得來,若在補(bǔ)償時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波,就要串聯(lián)相應(yīng)數(shù)量的電抗器,借此來消除線路中的諧波;最后就是在確定投切參數(shù)的時(shí),最好是選用無功功率,這是為了能有效地避免過度補(bǔ)償、無功倒送和投切震蕩。目前使用較多的模糊投切就取得了很好的效果,不僅能有效調(diào)節(jié)平滑,并且跟蹤準(zhǔn)確性很高,應(yīng)用范圍很廣。
三、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
要想實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化節(jié)能的目標(biāo),最重要也是最先要完成的就是要很好的完成電氣工程的電氣設(shè)備以及安裝工藝的設(shè)計(jì)。只有完成了這些才能在未來成功的利用電氣自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
(1)提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)作效率。在選擇電氣系統(tǒng)的設(shè)備時(shí),最好選用那些節(jié)能設(shè)備,這是為以后節(jié)能減排做好了基礎(chǔ)和鋪墊。同時(shí)實(shí)際操作中還可以運(yùn)用補(bǔ)償無功、均衡負(fù)荷和降低電路損耗等途徑來實(shí)現(xiàn)在電氣系統(tǒng)運(yùn)作過程中的節(jié)能目標(biāo)。比如說,可以在配電設(shè)計(jì)過程中,利用適當(dāng)?shù)恼{(diào)整負(fù)荷以及選用合理的設(shè)計(jì)系數(shù)等方法來達(dá)到目的。通過這種途徑能確保電力系統(tǒng)在安裝以及運(yùn)作的過程中,有效提升電源的綜合利用率并提高設(shè)備的運(yùn)作效率,從而實(shí)現(xiàn)減少電能損耗的目的。
(2)優(yōu)化配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。電力系統(tǒng)的服務(wù)宗旨就是為安裝此電氣系統(tǒng)過程中要用電的設(shè)備提供所需的動(dòng)力。所以,在整個(gè)配電設(shè)計(jì)過程中首先要實(shí)現(xiàn)的最低要求就是要將電力系統(tǒng)的適用性充分考慮在內(nèi)。適用性,簡(jiǎn)單來說就是能對(duì)電氣設(shè)備的有效控制做出相應(yīng)的保障,還要達(dá)到用電設(shè)備對(duì)供電設(shè)備以及負(fù)荷容量等因素可靠性的要求。其次是電容器的容量大小,要參照配電電壓容量以及自然功率因素等參數(shù),并且加以計(jì)算而得來,若在補(bǔ)償時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波,就要串聯(lián)相應(yīng)數(shù)量的電抗器,借此來消除線路中的諧波;最后就是在確定投切參數(shù)的時(shí),最好是選用無功功率,這是為了能有效地避免過度補(bǔ)償、無功倒送和投切震蕩。目前使用較多的模糊投切就取得了很好的效果,不僅能有效調(diào)節(jié)平滑,并且跟蹤準(zhǔn)確性很高,應(yīng)用范圍很廣。
四、結(jié)語
關(guān)鍵詞:電氣自動(dòng)化技術(shù) 電力系統(tǒng) 應(yīng)用
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與日俱增。目前,電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)主要涉及以下3個(gè)方面:變配電站集中監(jiān)控、繼電保護(hù)和遠(yuǎn)程調(diào)度管理部分。我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究起步較晚,近年來雖取得了一定的成績(jī),但與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍存在較大的差距。因此,對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用展開研究迫在眉睫,我們必須在結(jié)合本國(guó)實(shí)情的基礎(chǔ)上,研究和開發(fā)出更加符合我國(guó)國(guó)情的電氣自動(dòng)化綜合技術(shù)化系統(tǒng)。
一、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究方向
目前我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)開展的研究,主要可以概括為以下4個(gè)方面:
(一)對(duì)電力系統(tǒng)智能保護(hù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)開展的研究
我國(guó)對(duì)智能保護(hù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)的相關(guān)原理展開了大量研究,將先進(jìn)的綜合自動(dòng)化控制理論、人工智能理論、自適應(yīng)理論、微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等引入到電力系統(tǒng)的自動(dòng)化保護(hù)裝置中,使得保護(hù)裝置更加智能化,極大地提高了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。經(jīng)過多年努力所研制成功的分層式綜合自動(dòng)化裝置,突破了傳統(tǒng)裝置所受的限制,能夠廣泛應(yīng)用于各種電壓等級(jí)的電站,極大地拓寬了綜合自動(dòng)化裝置的應(yīng)用范圍。
(二)對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)開展的研究
我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)開展了大量的研究,主要表現(xiàn)在配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字、信息配網(wǎng)一體化、高級(jí)應(yīng)用軟件等方面的突破。其中,高級(jí)應(yīng)用軟件將配電網(wǎng)的實(shí)際情況和輸電網(wǎng)的理論算法結(jié)合在一起,使用最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公共信息模型,利用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法對(duì)潮流進(jìn)行計(jì)算,利用人工智能灰色神經(jīng)元算法對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè),極大地提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
(三)對(duì)電力系統(tǒng)人工智能技術(shù)開展的研究
我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)人工智能技術(shù)開展了大量的研究,主要體現(xiàn)在將模糊邏輯、專家系統(tǒng)和進(jìn)化理論等先進(jìn)理論運(yùn)用到電力系統(tǒng)及其設(shè)備的故障分析、運(yùn)行分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面,確保了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性,并能及時(shí)診斷各種故障信息,將損失降低到最小,提高了電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。
(四)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真技術(shù)開展的研究
我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真技術(shù)開展了深入的研究,重點(diǎn)研究了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模和負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性建模,同時(shí)將國(guó)外先進(jìn)的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)引入到國(guó)內(nèi),構(gòu)建了基于混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)不但能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)進(jìn)行試驗(yàn),而且能夠聯(lián)合多種控制裝置,形成閉環(huán)系統(tǒng),從而確保科研人員能夠完成對(duì)新裝置的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。
二、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)思想
(一)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的選型原則
電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的選型原則,主要從遠(yuǎn)程調(diào)度和自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控這兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置一般優(yōu)先選用微機(jī)保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng),電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化的選型接線比較簡(jiǎn)單,通常以常規(guī)繼電保護(hù)裝置為主,選用性能可靠且價(jià)格合理的智能化開關(guān)。
(二)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則
電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:
1.電氣主接線方式按照原設(shè)計(jì)來執(zhí)行,要將采用監(jiān)控系統(tǒng)后所增加的設(shè)備種類和數(shù)量(如電力監(jiān)控器、電量變送器等的數(shù)量)在單線系統(tǒng)圖的設(shè)備型號(hào)說明中加以標(biāo)注;
2.凡是需要利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作的開關(guān),一定要使用具備遠(yuǎn)程分閘和合閘功能的智能開關(guān),從而確保遠(yuǎn)程遙控操作功能得以實(shí)現(xiàn);
3.運(yùn)行狀態(tài)需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)控狀態(tài)的開關(guān),通常需要使用一對(duì)獨(dú)立的常開接點(diǎn)引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),此外,低壓自動(dòng)開關(guān)還需多選用一對(duì)常開輔助接點(diǎn);
4.對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),供電系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)先考慮使用變壓保護(hù)和綜合電氣自動(dòng)化技術(shù)。
三、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究趨勢(shì)
我國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究還存在很多不足,未來的研究工作還有很多。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究趨勢(shì),主要包括以下3個(gè)方面:
(一)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模推廣和使用
近年來電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)有了廣泛的應(yīng)用,但是由于電氣自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)廠家眾多,導(dǎo)致這些設(shè)備的信息共享和相互操作間存在諸多障礙。為滿足不同廠家所生產(chǎn)設(shè)備的兼容性,電子工業(yè)協(xié)會(huì)制訂了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn),作為站端與站間進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的無縫通信。我國(guó)要大力推廣和使用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn),并基于此標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品。
(二)將測(cè)量、保護(hù)和控制工作融合為一體
長(zhǎng)期以來,受電力行業(yè)專業(yè)分工、人員配置和運(yùn)行機(jī)制的影響,我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要通過站內(nèi)監(jiān)控采集相關(guān)數(shù)據(jù)、單獨(dú)進(jìn)行保護(hù)的工作模式。這種工作模式雖然能對(duì)事故進(jìn)行清晰的分析和處理,但是增加了工作量,降低了設(shè)備的利用率。為了減少設(shè)備的重復(fù)配置率和操作人員的工作量,提高事故的處理效率,必須將測(cè)量、保護(hù)和控制工作融合在電氣自動(dòng)化綜合系統(tǒng)中。
(三)以太網(wǎng)技術(shù)的使用
隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)電力的需求與日俱增,加之電網(wǎng)系統(tǒng)越來越復(fù)雜化,其涉及的數(shù)據(jù)和信息也越來越多。在這種背景下,電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所需要采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)日益龐大,對(duì)通訊的實(shí)時(shí)性和傳輸速度提出了更高的要求。以太網(wǎng)具有傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸數(shù)據(jù)快的優(yōu)勢(shì),能夠滿足電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展需求,因此,以太網(wǎng)在電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中必然會(huì)有更多的應(yīng)用。
四、現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)
電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要內(nèi)容有電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、火電場(chǎng)自動(dòng)化、水電廠自動(dòng)化等?,F(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)上的發(fā)展主要以“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓、高度自動(dòng)化”為特征來描述。21世紀(jì),信息科技革命的到來,使得數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,它們?cè)陔姎夤こ贪l(fā)展過程中的引進(jìn)日益提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。同時(shí),潔凈煤技術(shù)、水電開發(fā)、核電的發(fā)展也越來越得到重視;新能源的開發(fā)利用,特別是可再生能源的開發(fā)利用也是現(xiàn)代電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。因此,建立健全的電力市場(chǎng)機(jī)制是提高效率、降低成本,促進(jìn)電力資產(chǎn)的合理利用與發(fā)展的有效保證。
五、結(jié)語
電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要組成部分。伴隨著科技的進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展,自動(dòng)化技術(shù)作為一門綜合性技術(shù),它在電力系統(tǒng)中起到的作用越來越顯著,電力體制改革等新形勢(shì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)既提出了新的挑戰(zhàn),也提供了前所未有的機(jī)遇。未來調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)及系統(tǒng)將會(huì)有更快更大的發(fā)展,但也需要付出艱辛的努力。
參考文獻(xiàn)
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論文摘要:介紹了西南交通大學(xué)建成的教學(xué)用模擬變電所實(shí)訓(xùn)基地的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)、實(shí)踐項(xiàng)目。使用表明,該基地具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平,完善的教學(xué)、培訓(xùn)和科研的綜合功能。由于采用最新的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù),該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術(shù)改造的參考。
0引言
西南交通大學(xué)有部分直接服務(wù)于鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè),其中“鐵道電氣化”專業(yè)作為教育部、鐵道部的重點(diǎn)特色專業(yè)而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所,是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國(guó)電氣化鐵路和城市軌道交通的發(fā)展,變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高,對(duì)從事牽引變電所設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理等方面的專業(yè)技術(shù)人才的需求數(shù)量增加,同時(shí)對(duì)其掌握知識(shí)的廣度和深度特別是具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力方面提出了更高的要求。因此,在教學(xué)環(huán)節(jié)中,應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力的培養(yǎng)。在教育部“示范性教學(xué)實(shí)踐基地”基金支持下,2002年西南交大在峨眉校區(qū)建成一座集教學(xué)、實(shí)習(xí)、培訓(xùn)和科研為一體的模擬變電所實(shí)訓(xùn)基地。
1模擬變電所簡(jiǎn)介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實(shí)際變電所相同的開關(guān)控制屏柜和繼電保護(hù)屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設(shè)計(jì)的模擬負(fù)載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網(wǎng)或電氣化鐵路的環(huán)境下,一個(gè)調(diào)度中心使用遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)控制的五個(gè)變電所,圖2是這五個(gè)模擬變電所的一次接線圖。該項(xiàng)目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所,且負(fù)載的大小和相位均可調(diào)節(jié),其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機(jī)保護(hù)裝置、WKH-891型電鐵饋線微機(jī)保護(hù)裝置、DQWC-03牽引變電所二次設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)。
模擬變電所中被監(jiān)控設(shè)備的位置狀態(tài)信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、事故信號(hào)等遙信信號(hào)通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠(yuǎn)方終端)的開關(guān)量輸人/輸出模塊相連接,電流、電壓等遙測(cè)信號(hào)將通過信號(hào)變送器柜,輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發(fā)的遙控命令,通過以太網(wǎng)傳輸,實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控的功能。遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結(jié)構(gòu)的Momentum,其編程軟件Con-cept是一個(gè)基于Microsoft Windows環(huán)境的編程軟件套件,具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、可擴(kuò)展性;主站組態(tài)軟件iFix支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),具有開放性、可組態(tài)性、兼容性及可開發(fā)性。
為了比較和研究,我系的教師正在進(jìn)行一系列的科研開發(fā),其目標(biāo)是在模擬變電所二次系統(tǒng)中采用測(cè)控、保護(hù)一體化的分布式控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)變電所自動(dòng)化管理,其結(jié)構(gòu)圖如圖4。
2教學(xué)實(shí)踐基地的開發(fā)
1)校內(nèi)學(xué)生及現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員,可對(duì)照變電所各種屏柜,提高閱讀二次系統(tǒng)接線圖、安裝施工圖的能力,通過開閉操作、設(shè)置故障等項(xiàng)目的訓(xùn)練,可以培養(yǎng)他們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障的分析和處理能力,包括一次設(shè)備的故障范圍的判斷、二次系統(tǒng)的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目n個(gè)。如斷路器結(jié)構(gòu)、原理;斷路器參數(shù)的測(cè)量與調(diào)整;變電所二次接線、電纜的數(shù)字編號(hào)法以及“相對(duì)標(biāo)志法”的識(shí)別;二次接線盤后安裝圖及實(shí)際安裝技術(shù);變壓器控制、保護(hù)盤結(jié)構(gòu)、接線、檢測(cè)、調(diào)試及整套保護(hù)聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(包括整定計(jì)算);在以上各盤設(shè)置不同故障(可達(dá)幾百種)練習(xí)查找及消除故障的方法等。
3)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)遙測(cè)、遙信信號(hào)源接線的校正及采集的遙測(cè)量的精度實(shí)驗(yàn)。
4)利用便攜式計(jì)算機(jī)對(duì)遙控設(shè)備進(jìn)行合、分實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是如何驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備動(dòng)作。
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網(wǎng)頁(yè),實(shí)時(shí)了解該P(yáng)LC的運(yùn)行、通信等狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)。
6)上位機(jī)各種功能的校核實(shí)驗(yàn)。通過該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解調(diào)度員的工作職責(zé)、工作內(nèi)容、iFix軟件的各種功能的使用,從而對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)有更深層的了解。
7)利用組態(tài)軟件Concept對(duì)PLC進(jìn)行配置,使學(xué)生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號(hào)及設(shè)計(jì)要求對(duì)PLC進(jìn)行配置;利用Concept對(duì)PLC遙控、遙信和遙測(cè)功能的編程,使學(xué)生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動(dòng)化組態(tài)軟件iFix系統(tǒng)的安裝,熟悉掌握iFix系統(tǒng)軟件的運(yùn)行環(huán)境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統(tǒng)新增6#模擬變電所的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解iFix系統(tǒng)的可組態(tài)性及可擴(kuò)展性。
10)進(jìn)行繼電保護(hù)單體測(cè)試及數(shù)據(jù)管理。
11)進(jìn)行繼電保護(hù)盤上測(cè)試及數(shù)據(jù)管理。
12)微機(jī)保護(hù)裝置的調(diào)試與特性實(shí)驗(yàn)。
3實(shí)踐意義
模擬變電所實(shí)訓(xùn)基地自1998年投入使用后,至今已連續(xù)培訓(xùn)了五屆畢業(yè)生和一批現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員,經(jīng)總結(jié),其實(shí)踐意義在于:
1)為學(xué)生提供專業(yè)技能訓(xùn)練的條件與場(chǎng)所。能完成供變電工程、繼電保護(hù)、變電所二次接線、微機(jī)監(jiān)控技術(shù)等幾乎全部專業(yè)課程的大量綜合性實(shí)驗(yàn),以及電氣設(shè)備的實(shí)際操作技能、檢修調(diào)試技術(shù)、查找故障及排除方法的實(shí)際訓(xùn)練。而且充分利用學(xué)校具有的學(xué)科優(yōu)勢(shì),以模擬變電所為基地,配合學(xué)生專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí),開發(fā)如電工理論、電氣裝備、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通訊等領(lǐng)域的多個(gè)應(yīng)用性、研究性實(shí)驗(yàn);同時(shí)由于人員和設(shè)備的集中,能夠按項(xiàng)目組織學(xué)生進(jìn)行綜合性實(shí)訓(xùn),盡可能使學(xué)生參與以教師為主導(dǎo)的科研活動(dòng)。
2)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)和施工人員,很重要的一點(diǎn)就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝,能查找和處理運(yùn)行故障和設(shè)計(jì)缺陷。通過實(shí)地培訓(xùn),能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓(xùn)和考核職工283人,取得良好的效果。
3)目前西南地區(qū)鐵路已完全實(shí)現(xiàn)電氣化,全區(qū)擁有牽引變電所200多座,其中大都為上世紀(jì)70~80年代所建,技術(shù)水平落后。而我校模擬變電所實(shí)訓(xùn)基地的建成,對(duì)其技術(shù)改造具有借鑒的意義,在應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備和進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新方面起到示范的作用。
關(guān)鍵詞 電氣化鐵路;牽引變壓器;接線方式
中圖分類號(hào)U224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1674-6708(2010)26-0112-02
0 引言
近幾十年來,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的完善,我國(guó)的電氣化鐵路發(fā)展迅猛,鐵路線總里程不斷加長(zhǎng),列車載重量不斷增加,鐵路牽引變壓器需求數(shù)量隨之越來越多,需求容量也越來越大。我們知道,電氣鐵路的27.5kV(BT制)或55kV(AT制)的單相牽引電網(wǎng)是通過牽引變電所從常規(guī)三相電網(wǎng)獲取電能的,牽引變電所的主要作用便是將110kV或220kV三相交流電變換成27.5kV或55kV單相交流電,并供電給電牽引網(wǎng)和電力機(jī)車。根據(jù)供電方式和具體要求的不同,牽引變壓所采用的牽引變壓器種類也不同,主要有:單相牽引變壓器,V/V接線變壓器,普通三個(gè)繞組對(duì)稱的三相變壓器,三相―兩相平衡牽引變壓器。本文擬從接線原理、負(fù)序和零序影響、容量利用率等方面對(duì)兩種特殊接線形式的牽引變壓器加以總結(jié)和評(píng)述,以期對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的研究有所幫助。
1 Le Blanc結(jié)線變壓器
1.1 接線原理分析
Le Blanc變壓器繞組結(jié)構(gòu)如圖所示,其初級(jí)繞組與普通三相變壓器繞組相同,基于電氣化鐵道的不同要求,它們可以為型或Y型,本文僅分析 型,以防由于不平衡負(fù)荷產(chǎn)生的諧波(主要是三次諧波)進(jìn)入系統(tǒng)。在二次側(cè)有5個(gè)將三相電源轉(zhuǎn)化為兩相電源的非對(duì)稱繞組,其接線如圖1所示。
1.2 負(fù)序和零序影響
二次側(cè)各繞組的變比如下
當(dāng)k=1時(shí),由接線原理圖和繞組匝數(shù)關(guān)系可得電流關(guān)系式:
根據(jù)對(duì)稱分量法,電壓平衡關(guān)系得一次側(cè)各相的正負(fù)零序電流:
當(dāng)Iα=Iβ時(shí),原方三相線電流完全對(duì)稱,無負(fù)序電流存在,故該接線也具有將兩相對(duì)稱負(fù)荷轉(zhuǎn)換為原方三相對(duì)稱負(fù)荷的能力[1]。
1.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析
1)其料利用率稍高,最關(guān)鍵的是其制造工藝要求上容易實(shí)現(xiàn);
2)與斯科特變壓器相比,中性點(diǎn)也是不接地,低壓側(cè)兩相輸出依然沒有電的聯(lián)系;
3)在具有相等容量的情況下,和平衡變壓器相比,體積小、價(jià)格低[2]。
2 阻抗匹配牽引變壓器
2.1 接線原理分析
阻抗匹配平衡變壓器的接線如圖2所示。高壓側(cè)采用星型接線,每相繞組匝數(shù)為W1 ;低壓側(cè)采用三角形接線,每相繞組匝數(shù)為W2 ,并且還在ab繞組的兩端各接一個(gè)外延繞組,其匝數(shù)為W= 0.336 W2,這樣可使兩供電臂的電壓Uα和Uβ形成90°的相位差。
副邊繞組三角形結(jié)線結(jié)構(gòu)即在非接地相增設(shè)兩個(gè)外移繞組 。內(nèi)三角形接線的一角c與軌道,接地網(wǎng)連接。 兩端分別接到牽引側(cè)兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對(duì)應(yīng)的供電臂牽引網(wǎng)供電。
2.2 負(fù)序和零序電流
根據(jù)阻抗匹配平衡變壓器的結(jié)構(gòu),并且變比k=W1/W2=1可得一二次側(cè)電流關(guān)系:
由上式知,變壓器高壓側(cè)沒有零序電流,并且當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電流和負(fù)荷阻抗角越接近時(shí),高壓側(cè)電流不對(duì)稱度就會(huì)越小,當(dāng)?shù)蛪簜?cè)兩供電臂上的負(fù)荷阻抗完全相等時(shí),高壓側(cè)三相電流完全對(duì)稱。在同樣的牽引負(fù)荷作用下,新型的阻抗匹配平衡變壓器注人電網(wǎng)的負(fù)序電流比普通的Y/-11接線的變壓器要小[3]。
2.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析
1)顯著的減少電力牽引負(fù)荷注入電網(wǎng)的負(fù)序電流[4-5];
2)平衡繞組與a(或b,c)繞組的匝數(shù)比和阻抗匹配系數(shù)兩個(gè)方面,必須予以考慮.當(dāng)阻抗匹配系數(shù)相匹配時(shí),無論副邊負(fù)荷電流大小是否相等,原邊三相電流平衡,即無零序電流。當(dāng)副邊負(fù)荷電流對(duì)稱時(shí),原邊三相電流對(duì)稱,沒有負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響,原邊三相制的視在功率完全轉(zhuǎn)化為副邊二相制的視在功率,變壓器容量可全部利用;
3)原邊仍為YN結(jié)線,有中性點(diǎn)引出,降低了對(duì)變壓器絕緣的要求,減少了投資[6],與高壓中性點(diǎn)接地電力系統(tǒng)匹配方便。副邊仍有結(jié)線繞組,三次諧波電流可以流通,使主磁通和電勢(shì)波形有較好的正旋度;
4)次邊兩相不對(duì)稱負(fù)荷時(shí),原邊三相電流依然具有較好的對(duì)稱性[6]。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)兩邊供電;
5)設(shè)計(jì)計(jì)算及制造工藝復(fù)雜,造價(jià)較高。無論從設(shè)計(jì)上還是制造工藝上來講,要得到預(yù)先確定的某一阻抗匹配系數(shù)都是相當(dāng)困難的,因此在設(shè)計(jì)上和制造工藝上的難度是不言而喻的;
6)分相絕緣器兩端承受的電壓為55kV ,絕緣要求高。
3 結(jié)論
在對(duì)電氣化鐵路供用電的研究領(lǐng)域里,電力機(jī)車作為大功率單相負(fù)荷,其運(yùn)行對(duì)三相電網(wǎng)造成的諸多不良影響,一直都是電力方面的研究人員努力解決的問題,而作為電網(wǎng)和牽引網(wǎng)的交叉點(diǎn)的牽引變壓器,便是一個(gè)不容忽視的研究課題。本文綜述了國(guó)內(nèi)單相交流供電環(huán)境下兩種特殊接線形式的牽引變壓器接線、電氣原理、及其優(yōu)缺點(diǎn)。這些研究豐富了電鐵研究領(lǐng)域的理論內(nèi)容,不僅對(duì)研究電鐵對(duì)三相電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響有重要意義,也可為其他大功率單相交流負(fù)荷的具體工程的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供依據(jù),具有一定的理論意義和工程價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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建筑電氣工程是建筑工程中的一個(gè)重要步驟,是各種電氣設(shè)備、線路電纜、照明設(shè)置等的安裝工程,為了提高建筑質(zhì)量,建筑電氣工程的施工也運(yùn)用了智能化技術(shù),其就是將現(xiàn)代先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電氣工程中,這項(xiàng)舉措在建筑行業(yè)中具有十分重大的意義。本論文主要闡述了智能化技術(shù)在建筑電氣工程中如何應(yīng)用,智能化技術(shù)在我國(guó)建筑電氣工程的實(shí)施中出現(xiàn)了哪些問題,以期對(duì)于建筑電氣安裝工程的發(fā)展提供借鑒。
[關(guān)鍵詞]
建筑;電氣工程;智能化技術(shù)
時(shí)代在進(jìn)步,科技在發(fā)展,城市高速建設(shè)的同時(shí),也在帶領(lǐng)建筑行業(yè)不斷前行。近年來建筑企業(yè)不斷增多,隨之而來的不僅是機(jī)遇,也是挑戰(zhàn),建筑中的電氣工程很大程度上影響著建筑的質(zhì)量,所以建筑電氣工程智能化勢(shì)在必行。
1智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用
1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)中智能化技術(shù)的應(yīng)用
自我控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)是在建筑的內(nèi)部形成防護(hù)系統(tǒng),能有效控制事故的發(fā)生,提高建筑的安全水準(zhǔn)。各種電器設(shè)備、照明配電裝置、電纜、變壓器等等的安裝,都離不開自我控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),為了提高效率和施工的精準(zhǔn)度,智能化技術(shù)可以在此應(yīng)用。將電器設(shè)備等應(yīng)用GPS定位系統(tǒng),運(yùn)用計(jì)算機(jī)的傳感技術(shù),將各項(xiàng)的施工情況進(jìn)行匯總,能夠一目了然的了解工程進(jìn)度,和設(shè)備安裝運(yùn)行情況。技術(shù)人員再通過計(jì)算機(jī)設(shè)定程序,能有效的對(duì)所安裝的電氣設(shè)置進(jìn)行控制,從而形成“保護(hù)網(wǎng)”,對(duì)突發(fā)性事故進(jìn)行了有效防護(hù)。
1.2故障檢測(cè)中智能化技術(shù)的應(yīng)用
在建筑電氣工程還沒有應(yīng)用智能化技術(shù)的時(shí)候,建筑電氣工程的故障檢測(cè)十分困難,只能依靠技術(shù)人員進(jìn)行人力檢測(cè),對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)水平,細(xì)心程度,耐心體力都有很高的要求,不僅浪費(fèi)了時(shí)間、浪費(fèi)了人力,且還不能完全保證故障檢測(cè)的精準(zhǔn)性。智能化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程故障檢測(cè)中時(shí),這些問題都將迎刃而解,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄電氣設(shè)備正常運(yùn)行的信息,與故障檢測(cè)信息對(duì)比分析,一旦信息對(duì)比發(fā)現(xiàn)偏差,立刻通過警報(bào)或其他方式通知監(jiān)控人員或管理人員,能夠有效的進(jìn)行故障檢測(cè)和防控,以便及時(shí)解決問題,增加建筑電氣化工程的穩(wěn)定性和安全性。電氣工程故障檢測(cè)中應(yīng)用智能化技術(shù),就是為了讓故障檢測(cè)變的更加便利和精準(zhǔn),不留安全隱患。并且利用智能化技術(shù),對(duì)故障的地區(qū)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)傳回計(jì)算機(jī)的信息進(jìn)行匯總和分析,讓故障檢測(cè)不再只有滯后性,做好日常防護(hù),可以防患于未然。
1.3電氣設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)中智能化技術(shù)的應(yīng)用
智能化技術(shù)中根據(jù)建筑電氣工程的需要加入了許多其他學(xué)科的理論,如仿生學(xué)、控制學(xué)、自動(dòng)化、語言學(xué)等內(nèi)容。在電氣工程設(shè)備優(yōu)化過程中,智能化技術(shù)運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行隨機(jī)搜索,應(yīng)用了生物界中的進(jìn)化規(guī)律,在電氣設(shè)備優(yōu)化中起到重要作用。隨著建筑水品的提高,電氣工程作為輔助工程也必然要有所提高,將智能化技術(shù)應(yīng)用其中,會(huì)為電氣設(shè)備優(yōu)化帶來全面高速的發(fā)展。
2智能化技術(shù)在建筑電氣工程實(shí)施中的問題
2.1電氣工程智能化在我國(guó)應(yīng)用的整體水平不高
近年來,智能化技術(shù)應(yīng)用于建筑電氣工程,為我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了十分顯著的效果,提高了建筑企業(yè)的效率,減少了人工操作量,工程的可靠程度也大幅度提升,在電氣工程施工的過程中也產(chǎn)生了較好的效果。雖說如此,智能化技術(shù)給建筑行業(yè)帶來了新的變化,但實(shí)際上我國(guó)對(duì)智能化技術(shù)的開發(fā)還不夠深入,很多觀點(diǎn)還只是停留在理論水平,整體來看,建筑電氣工程智能化在我國(guó)應(yīng)用的整體水平不高。“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,要想通過智能化技術(shù)使我國(guó)的建筑電氣工程的實(shí)施有長(zhǎng)足的進(jìn)步,還需要用更多的實(shí)踐來鋪設(shè)智能化的康莊大道。
2.2智能化技術(shù)在電氣工程中領(lǐng)域狹窄
智能化技術(shù)可以應(yīng)用在電氣工程中的保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、故障檢測(cè)等方面,例如變壓器出現(xiàn)故障時(shí),計(jì)算機(jī)可以對(duì)變壓器油中的氣體成分進(jìn)行分析,進(jìn)一步的縮小故障范圍。在這些領(lǐng)域里已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了電氣化技術(shù),但在其他生活化領(lǐng)域里,智能化技術(shù)還沒有達(dá)到普及,也就是說,在建筑電氣工程中,智能化技術(shù)的應(yīng)用沒有實(shí)現(xiàn)全方面發(fā)展,其應(yīng)用的領(lǐng)域還較為狹窄,如何擴(kuò)大智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用,這將是今后著重研究的方向。
2.3電氣工程智能化應(yīng)用需要推陳出新
科技是第一生產(chǎn)力,也是推動(dòng)時(shí)展的第一動(dòng)力,敢想敢做,才能直面時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。智能化技術(shù)的應(yīng)用離不開創(chuàng)新,沒有創(chuàng)新就沒有科技的發(fā)展,在我國(guó)對(duì)于建筑電氣工程智能化技術(shù)的理論研究,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于智能化技術(shù)的實(shí)踐水平,并且缺乏新意,只是這樣循規(guī)蹈矩的做研究想必是收效甚微的,所以,在今后智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用過程中,要更加注重推陳出新。
3結(jié)語
本文首先簡(jiǎn)要介紹了建筑電氣工程,隨后著重介紹了建筑電氣工程應(yīng)用智能化技術(shù)。智能化技術(shù)是綜合了精密傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及GPS定位技術(shù)的一種新興技術(shù),重點(diǎn)闡述了智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、故障檢測(cè)、電氣設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。智能化技術(shù)的推廣為建筑電氣工程帶來了一次大的變革,未來需要對(duì)智能化技術(shù)的研究更加深入,努力擴(kuò)大智能化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和程度。
作者:李明蕓 單位:上海建工集團(tuán)股份有限公司
參考文獻(xiàn):
[1]孫萍.建筑電氣與智能化專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)改革探討[J].吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2010,24(2):109-112.
“節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置”的應(yīng)用使這一難題得以破解。
“目前,寧夏石嘴山供電局投運(yùn)的35KV戶外電網(wǎng)限流裝置每年可節(jié)省運(yùn)行損耗高達(dá)390萬千瓦時(shí),直接節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益達(dá)195萬元。到2020年,寧夏電網(wǎng)采用‘節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置’的成本約為2900萬元。相比目前應(yīng)用的斷路器而言,僅此一項(xiàng)可節(jié)約2.86億元。寧夏電網(wǎng)的裝機(jī)水平和電網(wǎng)規(guī)模約占全國(guó)電網(wǎng)的1%左右,依此計(jì)算,若將該裝置在全國(guó)推廣,可節(jié)約資金高達(dá)286億元?!?/p>
以上精辟判斷,出自負(fù)責(zé)該課題組的寧夏電力科學(xué)研究院系統(tǒng)分析室主任黃永寧。
現(xiàn)年48歲的黃永寧,在人生的26年里與“電力系統(tǒng)分析”結(jié)下不解之緣。多年來,他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和爭(zhēng)創(chuàng)一流的職業(yè)精神,刻苦鉆研、勇于拼搏,填補(bǔ)了寧夏電網(wǎng)系統(tǒng)分析和仿真計(jì)算、電能質(zhì)量數(shù)字化分析、相量測(cè)試等電網(wǎng)智能分析領(lǐng)域的空白。
功夫不負(fù)有心人。2011年9月,黃永寧被榮聘為寧夏電力公司首席技術(shù)專家,成為勇立電力科研 “潮頭”的領(lǐng)軍人。
“寧夏電網(wǎng)必須有自己的電力系統(tǒng)分析軟件系統(tǒng)!”
1981年,18歲的黃永寧考入西安交通大學(xué)。懷揣奉獻(xiàn)電力科學(xué)事業(yè)的夢(mèng)想,電機(jī)系發(fā)電專業(yè)成了他開啟人生理想的鑰匙。
“在大學(xué)校園,我常常凝望圖書館門口錢學(xué)森先生的高大塑像。在那里,我種下了此生與電力研究相守的‘種子’。每當(dāng)遇到困難,科學(xué)巨匠的奮發(fā)精神總激勵(lì)我前行。他們對(duì)祖國(guó)、對(duì)事業(yè)的熱忱,不僅在專業(yè)學(xué)習(xí)方面給予我充足養(yǎng)分,更凈化了我的靈魂?!秉S永寧深情地說。
1985年,邁出大學(xué)校門的黃永寧,作為“支邊”知識(shí)分子回到家鄉(xiāng),進(jìn)入寧夏電力試驗(yàn)研究所(寧夏電力公司電力科學(xué)研究院前身)高壓室工作。第二年他又調(diào)入剛成立的系統(tǒng)室,主要從事電網(wǎng)電力系統(tǒng)短路、潮流、穩(wěn)定三大計(jì)算系統(tǒng)分析工作。
20世紀(jì)80年代中期,信息技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)用于電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域,包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電力負(fù)荷控制、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)等。然而,寧夏電網(wǎng)由于條件所限,海量的計(jì)算工作仍需依賴大量的人力計(jì)算。當(dāng)時(shí),電子計(jì)算能夠進(jìn)行電力系統(tǒng)三大計(jì)算的設(shè)備,離寧夏最近的是西安某科研機(jī)構(gòu)所投運(yùn)的VAX小型機(jī),高昂的運(yùn)算費(fèi)用,往返的時(shí)間等巨大的成本使年輕的黃永寧感到“窩火”。他許下承諾:“寧夏電網(wǎng)必須有自己的電力系統(tǒng)分析軟件系統(tǒng)!”
1986年年底,黃永寧背起行囊,赴清華大學(xué)深造?!澳悄甏汗?jié)我未能與家人團(tuán)聚,但那次學(xué)習(xí)之旅使我真正邁進(jìn)了智能電力系統(tǒng)計(jì)算的門檻,更加堅(jiān)定了我致力‘電力系統(tǒng)分析’并一生都愿意為之付出的信念?!秉S永寧說。
學(xué)習(xí)期間,他參與了編寫程序及使用說明書,使寧夏電網(wǎng)成功引進(jìn)了清華大學(xué)微機(jī)版《電力系統(tǒng)三大計(jì)算軟件包》,填補(bǔ)了寧夏電力系統(tǒng)計(jì)算工作的空白。
“繁瑣的計(jì)算推演,計(jì)算機(jī)可在下班時(shí)間運(yùn)算。第二天上班時(shí)計(jì)算機(jī)顯示出自己想要的結(jié)果,甭提多高興了!”黃永寧的微笑里依然洋溢著昔日的興奮。
那時(shí),他是寧夏電力界最先接觸電腦的“弄潮兒”。他的同事們也從浩瀚的數(shù)據(jù)計(jì)算海洋中解脫出來。當(dāng)年的黃永寧雖然年輕,但是在大伙的心目中已成為知名的“電力人物”了。
如今,寧夏電科院所使用的電力系統(tǒng)計(jì)算分析工具,與當(dāng)年相比不可同日而語。剛剛建成的“寧夏電力公司電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室”是國(guó)內(nèi)目前最為先進(jìn)的全數(shù)字動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)之一。借助這一平臺(tái),黃永寧及其團(tuán)隊(duì)將開創(chuàng)寧夏電網(wǎng)電力系統(tǒng)仿真分析工作的全新局面。
“我們要像‘保健醫(yī)生’一樣,讓電網(wǎng)運(yùn)行‘規(guī)矩有型’”
又一個(gè)喜訊在寧夏電力系統(tǒng)交口相傳――黃永寧主持完成的《節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置的研制與應(yīng)用》科研項(xiàng)目,獲寧夏回族自治區(qū)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),寧夏電力公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),該裝置的實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)兩項(xiàng)專利獲國(guó)家專利局授權(quán)。
迄今為止,國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用的超導(dǎo)故障限流器、串聯(lián)諧振限流器及固態(tài)限流器等,采用電力電子器件的限流裝置,雖然動(dòng)作快速但容量有限,價(jià)格昂貴,應(yīng)用量很少,大部分處于試驗(yàn)樣機(jī)階段。黃永寧及團(tuán)隊(duì)研制的節(jié)能型電網(wǎng)限流裝置取得了新的突破。在石嘴山供電局投運(yùn)的35KV戶外電網(wǎng)限流裝置,每年可節(jié)省運(yùn)行損耗高達(dá)390萬千瓦時(shí),直接節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益達(dá)195萬元。
目前,黃永寧及其團(tuán)隊(duì)正在推進(jìn)《戶外高壓可重復(fù)節(jié)能電網(wǎng)限流裝置研制》科研項(xiàng)目。為克服瓶頸,他創(chuàng)造性地提出了“戶外高壓可重復(fù)節(jié)能限流裝置”的構(gòu)想。該裝置以較低的成本和極大的節(jié)能降耗效果,實(shí)現(xiàn)在高壓、超高壓電網(wǎng)限制短路電流的功能?!斑@是一項(xiàng)世界領(lǐng)先技術(shù)”,黃永寧估算,該限流裝置若運(yùn)用于全國(guó)電網(wǎng),將產(chǎn)生百億元的經(jīng)濟(jì)效益。
“‘短路與諧波’是威脅電網(wǎng)安全的幽靈,必須像醫(yī)生做手術(shù)一樣精確診治?!秉S永寧做出剪刀的手勢(shì)。自從事電能質(zhì)量分析與測(cè)試以來,諧波成為了黃永寧及其團(tuán)隊(duì)直面的一大難題。黃永寧說,這一課題做了20多年,我們要像“保健醫(yī)生”,手拿“手術(shù)刀”,讓電網(wǎng)運(yùn)行“規(guī)矩有型”。
黃永寧說,諧波是影響電網(wǎng)電能質(zhì)量的“罪魁禍?zhǔn)住?,?duì)電網(wǎng)的污染就像化工廠向清澈的湖泊排污一樣。在理想干凈的供電系統(tǒng)中,在只含線性元件的簡(jiǎn)單電路里,流過的電流與施加的電壓成正比,流過的電流是正弦波。在實(shí)際的供電系統(tǒng)中,由于有非線性負(fù)荷,如整流負(fù)載、電力機(jī)車、軋鋼機(jī)、電弧爐等存在,當(dāng)電流流過與所加電壓不呈線性關(guān)系的負(fù)荷時(shí),就形成非正弦電流,造成電網(wǎng)污染。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低,使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,并使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。
“作為從事電網(wǎng)系統(tǒng)分析研究電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督的一名工作人員,必須結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀,為當(dāng)?shù)仉娏ㄔO(shè)和用戶使用優(yōu)良電能,掃清一切技術(shù)故障?!秉S永寧針對(duì)高耗能負(fù)荷,提出的無功補(bǔ)償兼帶濾波的措施被高耗能廠家廣泛應(yīng)用,使得電網(wǎng)電能質(zhì)量得到顯著改善。
1994年,第一條電氣化鐵路寶中鐵路寧夏段開建,寧夏電網(wǎng)面臨前所未有的全新課題。黃永寧開始研究電氣化鐵路對(duì)寧夏電網(wǎng)的影響。當(dāng)時(shí),他和團(tuán)隊(duì)率先在全國(guó)使用CHP電力系統(tǒng)諧波分析程序,進(jìn)行寶中電氣化鐵道諧波及負(fù)序分量計(jì)算工作,計(jì)算報(bào)告《寶中電氣化鐵道寧夏段諧波分量計(jì)算報(bào)告》獲寧夏電力公司優(yōu)秀科技論文一等獎(jiǎng)。
研究雖有進(jìn)展,但如何將鐵路機(jī)車運(yùn)行過程模擬出來?機(jī)車運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生多少諧波?帶電多長(zhǎng)時(shí)間?對(duì)供電電網(wǎng)有什么影響?一系列嶄新的課題面前,黃永寧選擇了重回母?!俺潆姟?,同時(shí)也為了圓夢(mèng)。
黃永寧說,四年大學(xué)生活對(duì)自己而言是一場(chǎng)如癡如醉的夢(mèng),現(xiàn)在這個(gè)夢(mèng)依然未醒。這一次尋夢(mèng)之旅其實(shí)并不浪漫,面對(duì)電氣化鐵路對(duì)寧夏電網(wǎng)影響的整體分析評(píng)估,諸多技術(shù)難關(guān)需要攻克。最終,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,他以該項(xiàng)目為論文選題,如愿拿到了一直心儀的“工程碩士”。
“電網(wǎng)安全只有起點(diǎn),沒有終點(diǎn)”
見到黃永寧時(shí),他正在電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)同事做線路參數(shù)測(cè)試,模擬實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)交直流混合仿真計(jì)算分析。偶爾會(huì)有爭(zhēng)論,但他親和的語氣讓實(shí)驗(yàn)室氣氛融洽。其實(shí),更多時(shí)候是他過硬的理論知識(shí)令同事們“折服”。
“與同事們探討問題是一種快樂,爭(zhēng)論會(huì)產(chǎn)生靈感,使得分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃呱辖輳健!秉S永寧笑呵呵地說。
在實(shí)驗(yàn)室里與他“交鋒”的系統(tǒng)分析專責(zé)田蓓,與黃永寧共事7年,是他一手帶起來的技術(shù)骨干。
2004年,寧夏電力試驗(yàn)研究所與銀川電校合并為寧夏電力科技教育工程院。工程院成立后,系統(tǒng)室也進(jìn)行了重組,只剩黃永寧一人。田蓓等新調(diào)入的7位電校老師,具備豐富的理論知識(shí),但實(shí)踐能力尚需提高。黃永寧的工作便由原來只管專業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)、教培“兩翼齊飛”。
田蓓和同事們回憶起當(dāng)時(shí)的情景,感慨萬千:“作為一名只教過電力基礎(chǔ)課程的年輕職工,轉(zhuǎn)為從事電力系統(tǒng)分析計(jì)算,心里完全沒底。黃永寧耐心細(xì)致的言傳身教,讓我們很快找到了感覺?!?/p>
5年后,黃永寧的團(tuán)隊(duì)不僅承擔(dān)起繁重的教學(xué)任務(wù),電網(wǎng)分析專業(yè)更是突飛猛進(jìn),現(xiàn)已能夠承擔(dān)電網(wǎng)分析、試驗(yàn)方面的各項(xiàng)基礎(chǔ)工作和國(guó)網(wǎng)公司科研項(xiàng)目,成績(jī)斐然:
完成750kV、±500kV及大機(jī)組群接入寧夏電網(wǎng)的前期研究項(xiàng)目――短路電流、過電壓計(jì)算及其限制措施研究?jī)蓚€(gè)子項(xiàng)目,獲國(guó)網(wǎng)公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、寧夏電力公司科技進(jìn)步特等獎(jiǎng);
推進(jìn)寧夏電網(wǎng)仿真中心建設(shè),完成寧夏電網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用。完成了基于ADPSS的寧夏電網(wǎng)主網(wǎng)架數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)及其應(yīng)用,搭建了詳細(xì)的寧夏電網(wǎng)主網(wǎng)架電磁暫態(tài)仿真模型與機(jī)電暫態(tài)仿真模型融合,建成了全數(shù)字式寧夏電網(wǎng)……
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