自动化技术在电力系统中的应用.doc

1、乌海职业技术学院电力工程系2017届毕业生毕业论文题 目：自动化技术在电力系统中的应用作 者： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 年 月 日目 录摘 要第1章 绪 论11.1 电气自动化系统的相关概述11.2 电力系统对电气自动化控制的要求11.2.1 信息化要求11.2.2 安全可靠性要求11.3 计算机技术11.4 PLC技术11.4.1 信息的收集和处理11.4.2 系统顺序控制11.4.3 模拟闭环控制11.4.4 开关量控制1第2章 电气自动化技术在电力系统中的应用12.1 计算机技术的应用12.2 仿真技术的应用12.3 多项集成技术的应用12.4 变电站的自动化12.4.1

2、总线技术的应用12.5 电网自动化的调度12.5.1 对象数据库技术的应用12.6 配电网的自动化12.7 发电机的应用12.8 变压器的应用1第3章 电气自动化技术发展现状13.1 高度信息化13.2 易于维护13.3 易于控制1第4章 电力系统中电气自动化技术的发展方向14.1 以国际变准为发展方向14.2 实现保护、控制、测量等功能合为一体14.3 以太网技术的应用1第5章 结论1参考文献xx致 谢xx 摘 要近年来.计算机技术和信息技术的发展越来越达往。自动化及数字化也越来越受到人们的关注。且被广泛应用于各个领域随着电力系统行业的不断发展。人们对电力系统这行提出了更高的要求.在确保电力

3、系统能够安全可幸的这行的基缺上。良好的电能质童和经济性逐渐成为了电力企业逐渐关注的重点。而将电气自动化技术应用到电力系统中.不仅可以使电力系统的运行效率得到很大程度的提高.还为电力企业节约大量的人力物力，虽然随着科学技术的不断进步。电力自动化技术取得了很大程度的发展.但对于电力系统来说.电气自动化技术的应用还需进一步的改革和完善本文主要对电气自动化技术从概念、发展状况及在电力系统中的应用进行了深入的分析和探讨。关健词:电力系统；电气自动化技术；应用和发展第1章 绪 论 近年来，科学技术的不断发展使电力行业的发展步伐逐渐加快，传统的电力运行模式巳经不能满足电力系统的需求，也无法适应当今社会的发展

4、和人们生产生活的要求.传统的运行模式急需被更先进的技术取代，因此电气自动化技术在电力系统中的应用与日俱增。将电气自动化应用到电力系统中可以大大降低电力企业的人力和物力，不仅节约了大量的生产时间，也提高了电力系统的工作效率.虽然我国在将电气自动化技术应用于电力系统的研究中取得了良好的成绩，但就目前而言还存在很多间题需要进行进一步的研究，从而使该技术在电力系统中的应用越来越广泛。1.1电气自动化系统的相关概述电力系统中，电气自动化技术的应用己经涉及到电力系统的各个环节，对电气系统电气自动化的实现具有积极的作用，使传统电力生产及运输的缺点得以改正，有效提高电力系统的工作效率。电气自动化的应用也与当今

5、社会的发展状况及社会需要相符，该技术的应用实现了电力系统的实时仿真，达到了暂时稳定状态与稳定状态同步稳定的目标。并且，电气自动化中驱动技术的应用，促进了员工生产的规范，由于以太网在人们的日常生活中得到一定的应用，电力系统中电气自动化应用的价值就得以提升。电气自动化应用于电力系统智能服务中，有效提高了系统的智能化服务水平。电气自动化在配网中的充分利用，促进了配电网配电信息数字一体化的实现，提高了电能的储存效果，使先进技术在电力生产中的价值得以充分体现。1.2电力系统对电气自动化控制的要求电气自动化技术在电力系统中的应用是指在电力系统中利用其有电气参数测量、数据传输和控制保护功能的装置或设备.通过

6、信号处理装置和数据传输系统自动测量、监控电力系统各元件、单个电压等级系统或整个系统的运行状态，并进行必要的调节和控制.保证电力系统安全经济运行和其有符合要求的电能质量。1.2.1信息化要求目前，我国各行各业正逐步向信息化发展，为了满足社会和经济水平的发展要求，电力行业也必须努力提高自身的信息化水平。同时，就电力行业本身来说.国家对生产单位电能的能源消耗的要求和对企业生产过程中时环境产生的影响要求越来越高.这就要求企业切实降低自身的发出单位千瓦时电能的能耗.提高系统的系统运行效益，电力系统中电气自动化技术的应用能有效解决这些问题，电气自动化技术是在信息化的基础上发展起来.它具有一般控制系统自动操

7、控机器运行的优势，同时由于信息化技术的大量应用.也具备了数据采集、传输和分析的功能，方便了电力运行部门对电力系统的监控，大大提高了电力系统的运行效率。目前.我国正在大力提倡发展坚强可靠的智能电网，电气自动化技术在电力系统的应用将大大促进我国智能电网的建设水平。1.2.2安全可靠性要求“经济发展.电力先行”。电力行业是其它各行各业的发展基础.小到居民日常生活，大到企业的生产、发展无不和电力系统有着紧密的联系。我国已进人电气化社会.电力系统已成为社会和经济安全稳定发展的重要支柱。对电力系统的安全稳定供电的要求也越来越强。这就要求电力系统的故障反应能力快速，设备控制和操作简单，当电力系统发生故障时.

8、要求能够在最短的时间内做出诊断和修复。电气自动化技术不同于传统电力系统采用的物理控制方式.具有操作控制简单、稳定可靠的突出优点.将它应用于电力系统.可以实现自动化和智能化的控制，及时发现电力系统中的故障并做出相应的调整。1.3 计算机技术电气自动化技术中计算机技术的使用最为广泛.其在电力系统运行的配电、变电以及供电各个环节中得到广泛应用。其中，智能电网技术比较具有代表性.在供变电以及输配电中的应用均较为广泛.对配网智能化的实现具有重要的影响。该技术不仅可以提供智能化服务.而且能够自动对存在的障碍进行准确的分析，改变了以往人工分析的方式，使分析的准确度显著提升。 在计算机技术中，电网调动技术也是

9、一项较为突出的技术，关系到电力系统的自动化水平，可以在电力系统的信息采集工作中发挥作用。并且实现各地区各级别电网的自主调动，凭借该技术的有效利用.可实现国家电网设备的有机结合，在电网系统具有重要的监控作用。电网中的服务器、显示器、变电站终端设备以及打印设备等。均在电力系统的专用广域网中得以连接，通过计算机实现统一调配。此外，计算机网络的信息化技术在电力系统中也得到广泛的应用.该技术可集成电力系统的相关信息.记录与整合电力系统运行的各项数据信息。1.4 PLC技术 PLC技术在电力系统中的应用占有十分重要的地位.该技术是计算机技术和继电接触控制技术的有效结合，应用于电力系统中可促使电力系统工作指

10、令的自动编程和信息的记录与计算，使电力系统的能耗有效泽低，促使电力系统运行的灵活性得到提升。PLC技术具有多方而的优势，主要体现在数据采集、分析、整合以及转换等方面，将该项技术在电力系统的某些控制程序当中的应用.可智能控制某些柔性操作。井且.PLC技术通过控制电力系统中的某个模块信息。以及通信连接信息总线，能够控制电力系统工作的顺序。能够促进电力系统生产程序的有效协调。此外，PLC技术具有独特的模拟闭环控制，可使电力系统各环路的工作状态得到有效调节，能够使模拟全和数字量之间的A/U/U/A转换得以实现，只需要借助PIU模块进行，能够有效控制各种因素，包括流全、温度以及压力。此外.PLC通过控制

11、输入与输出信号电路的通断，能够促使各生产过程自动化得以实现.例如机床电气控制以及电梯运行控制均为相同的原理。PLC技术在电力系统中的应用.逻辑控制电力生产过程中的开关。输入及输出点数的扩展不受限制.数全可达成千上万个.都能够自由地自动化控制，可以实现人力资源的有效节约。并且使效益得到显著提升。现阶段，火力发电系统中主要采用两种控制技术，包括开关全控制以及顺序控制。1.4.1 信息的收集和处理 在电力系统运行的过程中使用PLC技术.能够收集电力系统运行的相关效据资料，并对信息资料进行肺选，选择出有用的信息对其进行详细的分折，为工作人员的工作开展提供教据支持，大大方便了电力系统的智能操作1.4.2

12、 系统顺序控制 PLC技术在电力系统场行中的应用，能够对电力系统中的摸块资料进行控制，把摸块与资料伯息联系在一起，提高了电力系统运行和发展的协调度。1.4.3 模拟闭环控制 电力系统正常运行的过程中，会诊及到多种因众，例如电压、电流、开关状态等.工作人员可以借助PLC技术的解助对电力系统中的闭环控制进行摸拟，提高了故障人员的工作效串，如果在电力系统运行的过程中出理统一闷题的话.工作人员可以及时的采取有效的拍施进行解决，从而保匠了电力系统的正常运行。1.4.4 开关量控制 PLC技术在电力系统的场行中使用.能够对电力系统中的开关量进行控制，输出或者是输出电力系统的信号，大大提高了电力系统的工作效

13、率。第2章 电气自动化技术在电力系统中的应用2.1 计算机技术的应用 在电气自动化技术发展过程中，一个具有统一性、多样的、开放性的平台对系统设计及应用起到关键作用。因为，它全面采IEC61131标准，既可优化工程操作过程，也可以提高平台实用性，具有广泛的应用价值。在该标准平台中，除了规范编程、语法之外，也实现了工业生产电气技术的统一化、标准化，以此保证电气化系统的合格率，实现各个程序之间的有效衔接;另一方面，Window操作系统是工业生产中应用最广泛的操作系统。采用PC操作系统，其特点具有极强的灵活性，可在各行各业中发挥作用;对于工业管理来说，电气自动化技术和PC技术不再陌生，同时随着科技的发

14、展，PC技术在工业中会越来越重要。2.2 仿真技术的应用 在大型钢铁厂中，从铁矿向高护送料开始一直到钢铁成型.其过程大多是脱离人工的自动完成.这主要有现场的各种传感器（温度传感器、压力传感器、红外传感器、噪声传感器等），控制室的大型工控机（可编程控制器PLC）各种配套的逻辑开关，相关的变频器.变压器等电气设备组成。PLC作为性个自动化的核心部分.对整个自动化过程进行逻辑分析和控制.逻辑开关通过通断作为相应PLC控创动作的执行者.现场的各种传感器和行程开关作为信息来源，将现场的各种实时数据估色传输给PLC.相关电气设备作为运行的支特.在中央控制室中.通过人机交换界面可以将PLC中汇总的各种实时故

15、据反诊到显示屏上.通过这些配套的力控软件可以以圈像的形式对创铁厂的各个生产车间和每个生产过程进积数据进行仿真，并可以在显示屏林上直接对各个生产过程进行手动控制操作。也可将其上传至网络进行远程协助报作和监控。2.3 多项集成技术的应用 多项集成技术，将该技术联合应用到电气自动化技术中，将客户所需要的各个环节合成一体，以较低的运行成本实现了技术的合成，从而实现统一管理的理念。2.4 变电站的自动化 变电站由很多电气设备构成，很好的掌控这些电气设备非常关键。对这些电气设备进行多角度、多方面的监督也十分重要。利用全电脑化的装置替换下在实际生活中那些常规性的电磁设备。实际上.变电站的运行过程中自动化在其

16、中起着十分关键的作用。另外，在变电站的自动化在电网调度的自动化过程中也不能忽略。电力系统与时俱进的同时。变电站的自动化也不容忽视。2.4.1 总线技术的应用 现场总线技术是包括实际施工现场、内部拄制中心的两个场地的装皿和仪鹅的一个全方位的通信叫络、其应用原理为电力系统所需的电阻、电压、电流等主要教据信息均利用感应号和设备及时、准确的传输到自身的控制系统中.工作人员对采集的数据采用内部计算的方式进行整理与分析.最后由相应的操作位置接收主机的指示命令现场总线技术具有减轻单个计算机负荷的优点.因为其能够调整现场总线.分散处理接收的信息.从而将传统的控制功能以分散的形式分扣到各个计算机上。另外现场总线

17、技术还可配合上位机和前置机实现控制现场仪表控制整个系统。一般在电网调度自动化中应用现场总线技术较多.其能够明显减少值班人员数盆或者无需伎班人员.并能够较快的发应事件井作出网络控制及信息传递。2.5 电网自动化的调度 电网自动化的调度是由电力系统的专用广城网连结在一起的.其应用范围主要包括调度范围内的发电厂、下级电网的调度控制中心、变电站的终瑞设备等。电网自动化的调度的主要功能是在电力生产过程中将需要的效捆进行实时收集，对电网的运行过程进行分析和监控，避免故障的发生。另外，还需要及时有效的对电力负荷进行预测评估电力系统运行状态等。2.5.1 对象数据库技术的应用 在电力系统中的监视和监控会采用主

18、动对象数据库技术主动对象数据库技术的应用价值为变革了软件系统的开发和设计。如设计与分析、而向对象的编程等。并几还增加了软件在电力系统自动化监视中的承要性、封装性、开发性等。对于传统的技术而言，其具有较大的优势，如支持主动功能和对象技术等.随着电力系统中引入对象技术和触发机制，数据库能够管理和控制内部数据.并达到高度的及时性和准确性.其所处理的准确数据使得相关的操作更具可靠性，使数据库自动化监控得以实现。由于我国在借鉴国外先进技术的缝础上进行了全方而的研究，电力系统中应用主动对象数据库技术己经得到了快速的发展和完善.电力系统的运作效率得到了提高.满足了电力用户对用电的高度需求:在电力市场交易软件

19、EMS/DMS应用软件等软件中均应用了主动对象数据技术.其具有良好的应用价值。2.6 配电网的自动化 配电网自动化程度的重要标志是通讯是否符合自动化的要求，它担负着设备及用户与自动化的联络，起着纽带作用。担负着信息的处理、命令的发送和返回。所有数据的传递，没有可靠有效的通讯，配电网无法与自动化相联系。关于自动化通讯，通常概念有两种：一是外围通讯，主要是数据以及语言的通道。采用的方法为有线和无线二大类。有线分光纤通讯、音频电缆通讯、电力载波通讯；无线通讯分微波通讯、扩频通讯以及无线电通讯。对于城市配电网应结合城区的特殊情况，以及实际应用效果来决定采取那一种通讯方式。另一种通讯通常是在计算机上的软

20、件通讯，由统一规约。各种计算机软件以及数据库、远动装置都是由计算机软件进行数据交换，在实际计算机运行过程中的某一种规定的方式进行，通讯规约一般是由设备自身来设定的，同一生产单位的产品规约是一致的，当有不同的生产厂家时，通讯规约则发生不一致，导致数据传递的失败。光纤通讯是城市配电网通讯的主要方式，主要特点是可靠性高，干扰小，不受环境条件的影响，可作为语言、数据和图象的传输，是当前较好的通讯方式。但是由于光纤所相关的设施的费用较高，在使用中受到限制。尤其是在配电网中，因配电柱上开关及用户分布在沿线，对于每一开关及用户所需的通讯很难从一根多芯的通讯光缆中取出。音频有线是城市电网较为经济和实用的方法，

21、通讯的布设及各通讯端的连接无特殊要求，造价较低，容易实施，但容易受环境的影响，尤其是与高压配电线路同杆架设，高压的强电场和强磁场对通讯线的干扰影响较大。电力载波是电力系统常用的通讯方法，在对于无断点的线路。例如变电站与变电站之间，已经有成熟的经验，使用效果好。但对于配电网线路，由于线路多台配电变压器以及线路，由于柱上开关的断点，使载波通讯在配电线路中使用受到了较大的影响，有些问题尚待进一步研究。微波通讯对于配电网多点通讯点是很难采用的，考虑到微波通讯的接收装置，以及工程投资，对于城市配电网的应用不完全满足。而扩频通讯广泛地被应用到各行各业的通讯，对于电网变电站与调度中心，长距离的通讯能体现出扩

22、频技术的诸多优点，抗干扰能力强，保真性高，误码率低，可实现码分多址复用，功谱密度低，发射功率小。但对于高楼林立的城市配电网，柱上开关及配电网变压器的位置很难确定最好的通讯环境时，其放射信号的接收会受到波传输的影响(绕射功能差)。往往出现在城市应用效果不佳的现象。无线通讯主要是音频，通常作为我国负荷控制的应用领域，在城市应用效果得到充分证实，主要问题是无线通讯装置的使用效果，早期的无线通讯装置是产品质量不佳，影响了通讯效果。计算机通讯，主要是通讯规约问题，对于我国电力系统，采用了标准的通讯规约，由国家和行业远动、通讯标准来决定，通常的规约为CDT、POLLIG等。近几年来，通讯接口以485型式出

23、线，增强了通讯的传输能量。因此无论配电网采用何种通讯方式，对远动(RTU)与主站系统的通讯必须符合某一规定的要求。2.7 发电机的应用 在发电机装置中应用继电保护.可以实现对发电机的有效保护。保护的方法结合不同的需求有不同的方式。重点保护的方法是固定在发电机内部的定子绕组上的一种保护装置，在电路出现短路故障时.保护装置就会被启动.从而对发电机当中的电流加以限制.使得电流值在规定的范围内。除此之外.就是在发电机的中性点处于电流相结合，可以通过对相位的调节。实现对发电机的保护。另外一种保护方法就是备用保护法，如果电力系统在运行的过程当中出现了低负荷的状态，继电保护装置就会迅速的切断电源，防止发电机

24、出现绝缘击穿的现象。一般的情况下找们以重点保护方法为主以备用保护方法为辅进行保护处理。 2.8 变压器的应用 变压器是整个电力系统正常运行的关键性设备之一，所以变压器的保护当中通常会使用继电器保护装置。在变压器的保护当中主要有三种常见的方法。首先.是接地保护法.这种方法可以详细的分为接地的变压器和不接地的。接地的变压器采用的是零序电压的保护方法.不接地的变压器采用的则是零序电流的保护方法.其次.是瓦斯保护法，这种方法主要应用咋变压器油箱使用出现故津的问题，在这种状态下，电流中产生的电弧容易使油发生分解，绝缘体绝缘性丧失.从而导致大全毒气的产生。危害到人身健康。瓦斯保护法能够及时的检测到有毒的气

25、体.发出警报保证人员安全。最后。是短路保护法，也能够细分为两种主要的类型，一种是阻抗继电保护另外一种是过电流继电保护。阻抗继电保护时电力故津发生时.阻抗元件刺激作用，使电派迅速的切断.起到对电力设备的保护。过电流继电保护法则是在设备和电源之间添加过电流继电保护装置，当电力系统出现故障，可以及时的切断电源。第3章 电气自动化技术发展现状 电气自动化现如今慢慢的成长，无论是自行操作系统还是与现代科技的结合能力都有很大的进步.要想使其发挥个良好的作用这是一个必要且重要的过程。详细地表现为山日新月异的信息科技、不断进步的电子技术以及人工智能化所形成的完美结合。在20世纪末。因为在各领域的电力设备的不断

26、崛起极大地促进生产生活中的电气自动化逐渐形成与发展.同时由于两者之间的互相结合使得各领域以及相关行业之间进行高效运作的日标实现了，这就标志着经济发展所带来的全新革命已经拉开了帷幕。我们只能防止单一的作用化、所有部分未能巾通与信息内容形成闭环等弊端的产生，电气自动化才能有更美好的明天，现在，它己被解决了许许多多的弊端。实现了信息共卒与作用互为补充的目的。另一方面电子计算机的不断发展进步使得电气系统的自动化操作获得史为便利快捷的一种虚拟操作的体系，这样就能够使电力运行系统在实际运行与实际监控过程之中具备愈方便也愈安全的保障。从而可以达到运用电子计算机进行钾能化地控制操作并同时使计算机领域获得不断地

27、向前发展进步与不断完善的目的。上世纪八十年代左右物理在三极管和集成电路领域取得重大突破，这为处在瓶颈时期的电气工程注入了新鲜血液。山此进入了物理领域更加精密微观的电气自动化时代，具体用于微观系统的操作监控臂如生物系统、光学系统等.要完成高速、高品质的生产，必须采取高科技与自动化相结合。来得到我们所需要的完美的产品，从而大大减少人力物力的投入，来节约成木并提高收益。倘若缺少了这项技术所有的一切便是空想，也就无法进行高效的生产了。电气自动化的操作方法以及设计理念是极其重要的部分，他很大程度上要建立在现代科技水平的纂础上才会发挥更大价位.因此现代科技的发展速度并没有让我们过多的担心，正在顺利的带动着

28、电气自动化快速前行。3.1 高度信息化 我国电气自动化技术具有高度信息化的特点，主要体现在技术和电子设备的信息化和电网部门运营管理和数捆处理的信息化。电气自动化与传统模式最主要的区别就在于电气自动化技术的高度信息化，但与之相对应的是提高了对软件和通讯等方面的要求。3.2 易于维护 由于电气自动化枝术信息技术有着非常密切的关系，计算机技术在搜集数据及处理信息方面又十分灵活快速。因此，电气自动化枝术易于维护。3.3 易于控制 电气自动化设施易于控制对于自动化技术在电气行亚的发展有非常大的帮助。我国的电气自动化在发展过程中应该不断适应社会的发展和满足人们生产生活的需求，不断改革和完善，从而使电气自动

29、化系统在操作和控制上更加简便和决捷，再加上自动化技术自身的不断进步.使得该技术在控制上也更加容易。第4章 电力系统中电气自动化技术的发展趋势近年来，我国电气自动化技术取得了很大的进步.电气自动化水平也日益提高.但与其他国家相比还存在一定的差距.从整体看还有很多方面需要改进.结合多年的实践经验我们发现，电气自动化伎术在电力系统中的应用越来越广泛.发展前景一片良好。4.1 以国际变准为发展方向 虽然找国电气自动化枝术得到了快速的发展，但就目前而言，仍有很多问题需要进一步的解决。我国生产电气自动化设备的厂家遍市全国各地。且各个生产厂商之间缺乏相应的信息伎术交流，就使得我国现阶段的电气自动化产品存在不

30、兼容的现象，且没有严格的标准加以规范。这不仅会严重影响到电力行业的发展与进步，也会对后期造成诸多不良影响，因此.将国际标准推广到全国各地，使国际化的标准得到统一，制造出统一的设备，为提开我国现代化和自动化的水平具有非常重要的意义。4.2 实现保护、控制、测量等功能合为一体 长期以来。我国电气自动化系统的工作模式是通过站内监控对相关数捆进行采集，并实行单独保护.这种工作模式的形成主要影响因家是电力行业专业分工人员配置以及运行机制。虽然这种工作模式能够清听的分析和处理在工作过程中出现的各种事故.但与此同时也使工作人员的工作分大大增加，对各种设备的利用率反而明显降低。为了使设备的重复配置率逐渐减少提

31、高操作人员的工作效率及对事故的处理效本，需要在电力自动化系统中将测分保护和控制工作有效的融合到一起.4.3 以太网技术的应用 随着社会的不断进步和经济的不断发展.人们的生活品质有了显著的提高，对电力的需求也与日俱增，为了满足人们生产生活的需要和适应复杂多变的工作环境，电网系统变得越来越复杂.与之关联的数捆和信息也就越来越多。结合这种社会背景.电气自动化在电力系统中需要采集和传输的数捆和信息越来越多，也越来越杂。这就对系统的传输速度和实时性有提出了更高的要求。以太网的使用有效的解决了这一问题.以太网在数捆传输的过程中具有传输信息分大传输数捆速度快的特点.对于促进电气自动化系统的发展有十分重要的意义.能够充分满足数捆和信息的传输需求。由此可见.以太网在电气自动化系统的应用将