【電力系統(tǒng)自動(dòng)化】電力系統(tǒng)自動(dòng)化結(jié)構(gòu) 電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述

電力系統(tǒng)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)電能生產(chǎn)、傳輸和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)度和自動(dòng)化管理。電力系統(tǒng)是一個(gè)地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動(dòng)安全保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸，系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)調(diào)度，以及企業(yè)的自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)管理等。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量（頻率和電壓），保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。

傳輸系統(tǒng)

電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。其功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實(shí)時(shí)信息傳輸。自動(dòng)傳輸系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)通道組成。遠(yuǎn)動(dòng)通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按功能分為遙測(cè)、遙信、遙控三類。把廠站的模擬量通過(guò)變換輸送到位于調(diào)度中心的接收端并加以顯示的過(guò)程稱為遙測(cè)。把廠站的開(kāi)關(guān)量輸送到接收端并加以顯示的過(guò)程稱為遙信。把調(diào)度端的控制和調(diào)節(jié)信號(hào)輸送到位于廠站的接收端實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象的控制的過(guò)程，稱為遙控或遙調(diào)。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按組成方式可分為布線邏輯式遠(yuǎn)動(dòng)裝置和存儲(chǔ)程序式邏輯裝置。前者由硬件邏輯電路以固定接線方式實(shí)現(xiàn)其功能，后者是一種計(jì)算機(jī)化的遠(yuǎn)動(dòng)裝置。

事故裝置

反事故自動(dòng)裝置的功能是防止電力系統(tǒng)的事故危及系統(tǒng)和電氣設(shè)備的運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中裝設(shè)的反事故自動(dòng)裝置有兩種基本類型。

（1）繼電保護(hù)裝置：其功能是防止系統(tǒng)故障對(duì)電氣設(shè)備的損壞，常用來(lái)保護(hù)線路、母線、發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備。按照產(chǎn)生保護(hù)作用的原理，繼電保護(hù)裝置分為過(guò)電流保護(hù)、方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)和高頻保護(hù)等類型。

（2）系統(tǒng)安全保護(hù)裝置：用以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、失步解列、全網(wǎng)性頻率崩潰和電壓崩潰等災(zāi)害性事故。系統(tǒng)安全保護(hù)裝置按功能分為4種形式：一是屬于備用設(shè)備的自動(dòng)投入，如備用電源自動(dòng)投入，輸電線路的自動(dòng)重合閘等；二是屬于控制受電端功率缺額，如低周波自動(dòng)減負(fù)荷裝置、低電壓自動(dòng)減負(fù)荷裝置、機(jī)組低頻自起動(dòng)裝置等；三是屬于控制送電端功率過(guò)剩，如快速自動(dòng)切機(jī)裝置、快關(guān)汽門裝置、電氣制動(dòng)裝置等；四是屬于控制系統(tǒng)振蕩失步，如系統(tǒng)振蕩自動(dòng)解列裝置、自動(dòng)并列裝置等。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化分類

按照電能的生產(chǎn)和分配過(guò)程，電力系統(tǒng)自動(dòng)化包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、火力發(fā)電廠自動(dòng)化、水力發(fā)電站綜合自動(dòng)化、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置、供電系統(tǒng)自動(dòng)化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化等7個(gè)方面，并形成一個(gè)分層分級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)(見(jiàn)圖）。區(qū)域調(diào)度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次；中間層次由省（市）調(diào)度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成，由總調(diào)度中心構(gòu)成最高層次。而在每個(gè)層次中，電廠、變電站、配電網(wǎng)絡(luò)等又構(gòu)成多級(jí)控制。

電網(wǎng)調(diào)度

現(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測(cè)、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度中心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無(wú)功控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、最優(yōu)機(jī)組開(kāi)停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。

火力發(fā)電

火力發(fā)電廠的自動(dòng)化項(xiàng)目包括：

（1）廠內(nèi)機(jī)、爐、電運(yùn)行設(shè)備的安全檢測(cè)，包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報(bào)警、故障檢出等。

（2）計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)火至并網(wǎng)的全部自動(dòng)起動(dòng)過(guò)程。

（3）有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和自動(dòng)增減。

（4）母線電壓控制和無(wú)功功率的自動(dòng)增減。

（5）穩(wěn)定監(jiān)視和控制。采用的控制方式有兩種形式：一種是計(jì)算機(jī)輸出通過(guò)外圍設(shè)備去調(diào)整常規(guī)模擬式調(diào)節(jié)器的設(shè)定值而實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控制；另一種是用計(jì)算機(jī)輸出外圍設(shè)備直接控制生產(chǎn)過(guò)程而實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制。

水力發(fā)電

需要實(shí)施自動(dòng)化的項(xiàng)目包括大壩監(jiān)護(hù)、水庫(kù)調(diào)度和電站運(yùn)行三個(gè)方面。

（1）大壩計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集、計(jì)算分析、越限報(bào)警和提供維護(hù)方案等。

（2）水庫(kù)水文信息的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括雨量和水文信息的自動(dòng)收集、水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。

（3）廠內(nèi)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)：包括全廠機(jī)電運(yùn)行設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)、發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制、優(yōu)化運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。