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電器智能化技術在配電網自動化中的應用

中國產業競爭情報網  2015-06-19  瀏覽:


  1 配電網自動化系統


  配電網的自動化系統主要是應用于現代化的“電子技術”、“網絡技術”、“計算機技術”和“通信技術”等,實現對配電網的實時監測、保護與控制。就一般情況里來說,配電網自動化包括配電網“SCADA”、“配電變電站自動化”、“饋線自動化”等幾個方面,如圖1所示。


  (1)配電自動化其主要的工作原理是把整個環狀結構配電網路經過分段開關將供電線路變為獨立的供電區域。一旦發生故障,能夠及時把故障區域開關跳開并進行隔離。從而避免線路故障而導致整條線路的失電情況發生,減少停電的范圍,進而保障供電的可靠性。


  (2)當前要實現配電的自動化主要有以下方式。


  第一種:在環形電纜的配電網絡里運用重合器。進而配合環網柜來實現配電的自動化。


  第二種:在輻射線路抑或是樹狀線路運用重合器和分段器的方式。運用這兩種方式不需要配置通道與主站系統,僅僅依靠重合器與分段器它自身的功能作用就能夠進行故障的隔離與恢復供電,同時實施容易,且節省投資。


  第三種:由沿城市的街道鋪設的架空絕緣的導線而構成配電的網絡。這種方法是我國大多數城市普遍采用的方式。對于這種配電網絡,我們目前普遍采用的是網絡優化改造而形成多環網這種配電自動化的方式來進行改造。


  (3)配電自動化的目的是保障配電網的安全與經濟性。降低損耗,同時快速處理電路的故障,并提供供電可靠性。因此要具有以下的條件。


  ①進行實時的系統監控。要實時監測每條線路的負荷運行情況,并及時發現和消除不安全的因素,保證配電網的安全運行。


  ②依靠監測系統的功能實施提醒用戶電表故障,從而防止偷電和竊電的行為發生,避免電量的損失。


  ③通訊系統務必可靠而高速率。


  ④同時要具備在室外惡劣的環境下對故障電流的識別,并完善故障的控制器,實現斷路器的遠程操作。


  ⑤系統的監測功能務必及時的計算出線路的線損,從而保證線路運行的最佳狀態。


  ⑥對系統的電量進行控制與功率控制能夠促進電費的回收。


  ⑦主站系統的軟件功能完善,硬件上有足夠空間和處理速度,具備擴充性和開放性。


  2 電器的智能化


  2.1 發展基礎


  隨著當前信息網絡的不斷發展,“配電自動化系統”已經逐漸形成了一套智能化的監控、運行與保護的體系。而網絡通信技術的快速發展使得用戶與設備擁有更大的開放與兼容性。智能電器和中央計算機通過接口構成自動化的通訊網絡,這種通信連接方式能將工業控制上用的傳感器與執行器,以及“限位開關”、“光電傳感器”和“按鈕指示燈”等一些簡單的控制元件得以從設備連接網絡,和用做主設備的控制型計算機或者可編程的邏輯控制(PLC)進行通信。這使電器智能化進入了信息電器的新時代。


  2.2 智能化電器的功能要求


  和傳統的電器不一樣,智能化的電器在一些傳統的電器的開關上安裝了一個智能單元,它是智能化電器的核心部件,這一部件集測量、保護、控制、通信和在線檢測電氣本身等功能為一體。


  (1)測量功能。具備對電量的測量以及對電能計量的功能,同時通過電子屏顯示出來,從而取代了傳統的測量與計量儀器。


  (2)運用計算機保護代替傳統的繼電保護。


  (3)智能電器的操控系統從安全性、可靠性和操作成本來考慮,根據操作控制,從而對斷路器等進行分合閘操作。


  (4)通過傳感器進行在線監測,主要是針對溫度、機械性能和電子絕緣性能等方面。


  (5)通信能力。智能化的通信功能,主要用于電器與變電站的自動化系統的雙向信息傳輸服務。


  3 電器智能化技術在配電自動化中的應用


  3.1 配電自動化為電器智能化應用提供了實現的硬件條件


  電器的所有功能必須在穩定充足的電力供應的條件才能得以實現,如果沒有穩定的電力供應,電器是不能使用的,更別說是電器的智能化和電子化了。配電網絡的自動化為電器智能化提供了實現硬件條件的可能性。配電自動化劃分了配電區域,從而保證電力供應的可靠性,智能電器根據這個原理對電器的功能進行分區和分布管理監控,并適時地采取措施進行維護。


  3.2 電器智能化在配電自動化系統應用的可靠性增強


  電器智能化的穩定電源能抑制系統外部的干擾噪聲,比如電弧放電、雷電波和脈沖噪聲等。由分立元件搭配常規的交流穩壓、隔離、直流穩壓。用系統的選擇開關電源或增加標準電源濾波器,從而和配電自動化中的監控系統運用在本質上一致,處理來自外界的干擾并減少設備自身對外的干擾,從而提高系統的可靠性和自身的品質。


  3.3 電器智能化的通信技術是建立在配電系統的自動化之上的智能化電器的通信功能,它主要是用于電器和變電站的自動化系統抑或是變電站微機的監控系統中的系統機,或者配電自動化的系統中的RTU設備之間,其主要作用是雙向信息的傳輸。而智能化電器向系統機抑或RTU的設備傳送被控對象的“運行參數”、“保護整定值”和“故障信息”及電器狀態信息,同時系統機往智能化的電器發出一系列的操作指令,從而改變與調節整定值。同時通信功能能夠利用串行通信接口實現。而如果電力的自動化系統運用了現場總線,那智能化電器同時應采用相應的現場總線的技術。


  3.4 電器智能化的硬件結構與技術實現的原理


  智能化電器其智能能源是“單片機系統”、“模擬量輸入”、“開關量輸入”和“串行通信接口”以及“人際對話”,電源等功能電路組成,個別模塊采用插件連接。


  3.5 電能質量是電器智能化技術發展的保障


  電能質量的問題嚴重影響到電力系統與用電設備,甚至可能還會帶來極為嚴重的危害。因此對電網的電能監測務必要實時且保證有效。而電能的質量監測系統是對電能質量水平的重要評估方式,也是及時發現電能質量問題的重要手段,是保證所發送電能質量的前提。一旦對電能的質量做出比較精確的檢測與分析,就能夠對電能的質量水平與各種電能的質量問題的做出細致分析與判斷,并為電能的質量改善提供有力依據。在同電力用戶相關的如低壓配電系統當中,其電能質量的監控能夠保證低壓電網與用電設備的安全與可靠性,同時也是現今低壓智能化的電器一項新功能與發展方向。而當前的研究重點主要還是集中在這些方面:“電能質量問題的發生機理”;“電能質量的檢測機理”;“電能質量設備的設計方法”。


  因為智能化電器的測量與保護對象,要求具有相當高的可靠性,因此智能化電器對可靠性技術的研究是一個相當大的難點,當前的研究也制定出了許多措施,使開發出的產品能符合國際標準的要求,其內容大致集中在這幾個方面:“自檢”、“自校”、“自我診斷技術”;智能化的電器元件其換效機理及元件與系統關于可靠性的分析,與智能化電器的檢測、審核技術。


  4 結語


  電力系統配電的自動化技術是電網建設的重點,電器智能化更是當前電器發展的主流方向。配電自動化系統的全面建立需要投入大量的資金和人力物力,電器智能化在配電系統自動化的基礎上必將得到更好的發展。所以本著循序漸進、統籌規劃的原則,使電器智能化技術在配電網自動化發展中得到發展和廣泛應用。

中國產業競爭情報網相關研究成果《配電網項目可行性研究報告


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