探讨电力电气自动化的电力系统\元件技术

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摘要：随着我国经济的高速发展和科学技术的进步，我国的电力电气自动化也得到不断的完善和发展，并且在近几年处在了蓬勃发展的阶段，在电力电子技术和微电子信息技术领域取得了重大的进步，传统的电力拖动控制的概念已经不能适应现代企业的生产需要。本文主要对电力电气自动化在电力系统中应用技术、自动化的各个元件技术的运用进行了阐释。

关键词：电力电气；自动化技术；系统；元件

中图分类号： TV文献标识码：A

一、我国电力电气化的意义

我国加入世贸组织以后，社会经济得到了快速的发展，我国在世界经济舞台上扮演着重要的“角色”，市场经济是极度开放和充满竞争力的市场，市场经济的核心就是市场，一个企业的生产就是为了市场的需求，只有在市场中占有一席之地，企业才得以继续向前发展，因此，不断的提高电力企业的电力电气自动化的程度，满足市场对产品的需求，提高企业的在市场激烈的竞争中能够脱颖而出，占有更多的市场份额。于此同时企业实现电力电气的自动化，可以保证产品的高质量，降低设备出现故障的次数和产品次品的出现。提高生产的安全性，减少

工作人员的劳动量；企业增强生产电力电气和管理过程中的自动化，可以有效的提高工作的可靠性，提高了运行的高效性和经济型，在保证产品质量，提高劳动生产率，改善生产劳动的环境和劳动者的工作模式有重要的促进作用。

二、电气自动化技术在电力系统应用方向

2.1实时仿真系统的应用

在可提供大量实验数据的前提下，还可多种电力系统的静态和动态稳态实验同步进行防真，科研人员可以借助仿真系统开展新装置的测试，多种控制装置都能与其构成闭环系统，从而为输电控制系统和研究智能保护的控制策略提供了十分优越的的实验条件和科研平台。电力系统数字模拟实时仿真系统的引进使用，便于对电力系统负荷动态特性监测、控制策略优化、电力系统实时仿真建模等方面进行深入研究。

2.2 人工智能的应用

电力系统及其运行分析、元件的故障诊断、规划设计等方面将专家系统、模糊逻辑以及进化理论应用到实际研究，并且结合实际生产在电力工业发展的需要，开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，结合发展需要开发实用软件以提高电力系统控制与运行的智能化水平。

2.3 自动化技术在电力系统配电网的应用

该技术采用的模型为最新国际标准公共信息模型，配网实际与高级应用软件相结合得出输电网的理论算法并应用人工智能灰色神经元算法进行负荷预测，最后采用配网递归虚拟流算法。自动化技术在电力系统配电网应用中取得了重大技术突破，主要表现在高级应用软件、信息配网一体化、中低压网络数字、配网模型方面，最终，载波正在配电网上应用的衰耗、路由等技术难题得到了解决。

三、电力系统电气自动化技术

3.1调度技术

在电网的调度中心，设有电网实现调度电气自动化的相关设备和系统，主要包括：网络计算机操作系统、中心工作服务站、显示器、服务器以及受电力专用局域网调控的下属发电厂、变电站所、调控中心等部门和设备。电网实现调度电气自动化主要就是可以实现在电力的传输以及生产过程中，对于相关的数据采集和传输、监控等起到自动调控、整个系统估计、安发电负荷的控制、全运行的相关分析及市场对电力需求的情况等问题。在县域一级，电网的自动调控水平以及规模相对于上一级而已要小一些，大部选择普通的或者商用的计算机及相关网络设备，而且在服务器等设备和系统的选择和使用上。地区的电网自动调控主要是针对各级的进行安全性、实时性的监控，变电站所、进行配电的网络设备，而无法对发电厂实现调控。到地区的电网自动调控系统，则主要是面向大中型城市的电网运营，它在调控的范围和功能上要大于县域一级，而同时小于省级。

3.2电网的提升技术

电力电气自动化技术的提升技术积极采用微处理器等诸多方式，具有智能化的特点，以及光电技术的设计等方式，针对检测信号的回路和操作驱动的回路，促进传统电力系统电气自动化模式被可比编辑的计算机程序所代替，来分析和淘汰电力系统电气自动化过程中的二次回路问题，达到进一步提升电力系统电气自动化技术提升的目的，最终促使常规机电领域的继电器和控制回路整体构造的简化和流畅。电力系统电气自动化技术的提升技术是通常采取的技术分析因素，积极采取科技领域的电子技术、信息技术、通信技术等，重点围绕将实现电气自动化，努力实现电力电气自动化技术与配电网络工作的融合，努力将各类电力电气自动化技术与电力设备有机联系起来。电力电气自动化技术的提升技术具有网络化的特点，例如，在电力系统设计中的二次设备，重点包含继电保护、测量控制、同期操作等多种装置，并且通过高速网络通信实现设备和装置之间的有效连接和采用，进而取代了常规装置存在的重复现场接口的现象，努力实现有限优质资源的共享目的。电力电气自动化技术的提升技术具有电气自动化的特点，重点瞄准本地监控之中的自动装置的设计，以及调度联系远动装置的设计，网络化特征是电力系统电气自动化优化的必经阶段。目前，电力系统电气自动化生产领域的运

行已经实现了数据和记录统计的“无纸化”办公，确保在电力系统系统出现故障的第一时间，电力系统的电气自动化应急应变的能力进一步增强，并及时提出故障分析和解决故障的办法，可以第一时间查出故障的原因，进一步显示出电力系统系统集成的较高效益。

3.2电力系统自动化中的 PLC技术

PLC 是继电接触控制技术与计算机技术相互结合的产物，该技术是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统PLC 技术近年来在电力系统自动化中得到广泛应用，该技术的应用有效的解决了传统模式的控制系统内可接线复杂、靠性低、耗能高以及灵活性较差等缺点。

PLC 技术的闭环过程控制对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制称为并过程控制，PLC 通过模拟量I/O 模块对模拟量进行闭环PID 控制，并

且实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A 转换。可使用PID 子程序实现、也可以使用专用的PID 模块来实现。PLC 技术的开关量控制开关量技术控制和顺序控制这两种控制方式是火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制的主要方式。用到PLC 进行开关量控制应用于许多行业，如电机控制、机床电气控制、以及汽车装配线、电梯运行控制、啤酒灌装生产线等。PLC 技术的输入和输出信号都是通/ 断的开关信号。开关量的逻辑控制在工业控制中应用最多的控制。受控制的输入、输出节点数均可通过扩展实现，数量不受限制，从十几个到成千上万个点。

四、电力电气元件的技术

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。它的研究对象已经发展为运动控制系统。

4.1全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管

晶闸管的出现标志着运动控制的新纪元。晶闸管是我国第一代电子电力器件，到目前为止，在我国依然被广泛的应用，尤其是在直流和交流传动控制系统中使用。随着科技的发展，全控式器件GTP、GTO 等新一代的电子电力开关的逐渐的兴起，虽然他们都是最新的，但是各自有自己的使用领域。

1GTO：是一种用门极可关断的高压器件，它的最主要的特点就是关断增益较低，一般为4.5，但是它的实现需要一个十分巨大的关断驱动电路，并且它的通态压降要比普通的晶闸管高很多，一般约为2v-4.5v。无论是开通的di/dt还是关断的dv/dt，都对GTO 的推广工作运用的工作带来限制作用。

2GTP 的各项器件的参数对它本身的二次击穿现象和安全工作区的影响较大，而GTP 电路的复杂程度较大，在平时的使用过程中较难掌握，这主要是因为这类全控器件热容量比较小，过流能力很低，从而设计和使用人员把主要的精力都放在了对电路和驱动电路的保护上，所以对电路的压力不断的扩大。

4.2变换器电路从低频向高频方向发展

电力电子器件的更新使得由它组成的变换器电路也相应的更新换代。电力电子器件的第二代，很多的是采用PWM变换器。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电网的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

由于PWM逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。1986 年美国威斯康星大学Divan教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。

4.3完善交流调速控制理论

在目前我国是使用的交流调速控制理论是采用矢量控制的基本思想，这种思想的形成是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，并且采用分贝控制的形式。这样的解耦的形式主要是把异步电动机的物理模型等效变换成类似于直流变换来完成的，在这个过程中，需要的对转子磁链的方向进行检测。这主要是因为：在矢量旋转变化的过程中，它的复杂性、综合性比较高，而转子的回路之间的参数受到转子磁链的影响比较大，所以在实际的应用中很难达到需求的分析结果，所以及时的检测工作是必须的。而对于对直接转矩的控制，使用的是空间矢量的分析方法。

五、结语

伴随着电力电子技术和微电子信息技术的飞速发展, 传统的电力传动(电子拖动)控制概念已不可能充分描述出现代生产自动化系统当中所承担流水线工作的全部控制设备。并且电力拖动的控制业已走出了工厂，在农场、交通、办公室和家用电器等多个领域都获得了较为广泛的运用。它主要的研究对象已经发展成为运动控制系统。

参考文献

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[2]黄大炜.电力电气自动化元件技术的运用[J].黑龙江科技信息，2011

[3]陈坚.电力电子技术在电力系统中的应用专辑———特邀主编评述[J].电力电子技术，2009，43（10）.