電力工程中電氣自動化技術(shù)論文

時間：2025-12-01 14:47:37 電氣自動化畢業(yè)論文

電力工程中電氣自動化技術(shù)論文

　　電力工程中電氣自動化技術(shù)論文【1】

電力工程中電氣自動化技術(shù)論文

　　摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，電力系統(tǒng)所起到的作用越來越突出，在電力工程中加強電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用成為了電力系統(tǒng)趨勢和必然選擇。

　　本文主要針對電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢進行分析和探討，為促進電力工程的發(fā)展提供技術(shù)支持。

　　關(guān)鍵詞：電力工程;電氣自動化;自動化技術(shù)

　　近幾年來，隨著我國電力技術(shù)的不斷深入發(fā)展，所應(yīng)用的范圍越來越廣泛，適用性越來越強，而電氣自動化技術(shù)作為電力技術(shù)中重要的組成部分，成為了目前最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)情景的綜合學科，通過多種高科技技術(shù)的合成，在國民經(jīng)濟各個部門中都發(fā)揮著十分重要的作用，下面就電氣自動化技術(shù)的一些發(fā)展趨勢進行綜合探討，為電力技術(shù)的更快、更好的發(fā)展提高依據(jù)。

　　1 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

　�、抛冸娬咀詣踊�

　　運用全微機化的裝置替代電流信號電纜式設(shè)備，采用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，以計算機電纜或者光線替代電流信號電纜，實現(xiàn)自動化的監(jiān)控和操作，從而減少人力資源的浪費，提高工作效率和運行水平，保障變電站運行的安全性和穩(wěn)定性。

　　⑵電網(wǎng)調(diào)度自動化。

　　通過電網(wǎng)調(diào)度加強對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制，使電力在生產(chǎn)的過程中能夠獲取實時數(shù)據(jù)，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行情況進行實時監(jiān)控和分析、評估和電力負荷的預(yù)測等操作，提高電網(wǎng)運行的質(zhì)量，適應(yīng)電力市場運營的需求。

　�、前l(fā)電廠分散測控系統(tǒng)(DCS)。

　　能夠有效的對運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進行實時顯示和打印，促進整個系統(tǒng)生產(chǎn)過程的檢測、控制盒聯(lián)鎖保護等功能，保障系統(tǒng)運行的安全。

　　2 電力工程中電氣自動化技術(shù)

　�、湃匦碗娏﹄娮娱_關(guān)逐步取代半控型晶閘管。

　　晶閘管作為第一代電子電力器件，在我國電力工程發(fā)展中起著十分重要的作用，伴隨著電力技術(shù)的發(fā)展和提高，交流變頻技術(shù)的興起，第一代半控型晶閘管已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，以CTR/GTO/P-MOSEFT為代表的第二代全控式電力電子開關(guān)逐步的被廣泛的研制和應(yīng)用。

　　根據(jù)各種器件的性能適應(yīng)于各個電流、電壓額等電力系統(tǒng)范圍中。

　　而由于第二代全控型器件必須要有較大的控制電流，使電流在控制方面難度增加。

　　而MOSFET作為一種電壓驅(qū)動器件，其對驅(qū)動電力要求簡單，開關(guān)時間快，并且安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是其通態(tài)電壓額會隨著額定電壓的增加而倍增加，從而不利于P-MOSFET的推廣和應(yīng)用。

　　在這種背景下，作為新一代的復合型電力電子器件IGBT/MGT應(yīng)運而生，IGBT擁有和MOSFET一樣的高輸入阻抗、高速特性和GTR大電流面密度特性的混合器件。

　　開關(guān)速度快，通態(tài)電壓低，工作頻率高，并且具有寬而穩(wěn)定的安全工作區(qū)，工作效率高，驅(qū)動電路簡單，更符合現(xiàn)代化對電力器件的需求。

　　新一代的復合型電力電器件，隨機復合化技術(shù)的不斷提高，電器件生產(chǎn)范圍不斷擴大，應(yīng)用也不斷的深入，在電器復合化的同時，加強對電器向模塊化的發(fā)展，使電力電器件向更高要求發(fā)展。

　�、谱冾l器電路從低頻向高頻方向發(fā)展。

　　在電力電子器件不斷更新的過程中，為了能夠適應(yīng)電力電子器件的需求，由它組成的變換器電路也在不斷的更新?lián)Q代中，以往的變頻器電力已經(jīng)不能滿足新一代電力電子器件的需求。

　　采用諧奪式直流環(huán)逆變器能夠有效的降低開關(guān)損耗，保障開關(guān)在頻率上的提高，把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換。

　　加強變頻器電力從低頻向高頻方向的發(fā)展不僅能夠有效的降低開關(guān)損耗，并且節(jié)約成本，提高逆變器集成化，在電氣自動化技術(shù)中具有廣闊的發(fā)展前途。

　�、墙涣髡{(diào)速控制理論的日趨成熟。

　　隨著對交流調(diào)速控制理論的深入研究，將復雜的矢量變化與電動數(shù)學模型進行簡化處理，在對交流調(diào)速控制理論研究過程中，其控制思想獨特，具有創(chuàng)造性，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手法直接，對信號處物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，大大的提高了調(diào)速效率，形成一種高靜動態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

　　適應(yīng)現(xiàn)代化的電氣自動化技術(shù)發(fā)展的需求。

　�、韧ㄓ米冾l器開始大量投入使用。

　　隨著變頻器技術(shù)的成熟發(fā)展，高動態(tài)性能矢量控制性開始大量投入生產(chǎn)和實用中，它主要采用全數(shù)字控制，通過相關(guān)的軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)進行自動化的設(shè)定和操作，提高變頻器的變結(jié)構(gòu)控制盒自適應(yīng)控制。

　　伴隨著技術(shù)的不斷提高，變頻器的可靠性、可維修性、可操作性等相關(guān)的功能在單片機控制動技術(shù)的支持下不斷的提高。

　　3 結(jié)束語

　　隨著電力系統(tǒng)的深入發(fā)展和應(yīng)用，電氣自動化技術(shù)在電力工程中所起到的作用也越來越突出，電氣自動化技術(shù)作為當前最具有發(fā)展前景，最活躍，最具研究價值的綜合性學科之一，在電力工程發(fā)展和應(yīng)用中電氣自動化技術(shù)起著十分重要的作用。

　　而電氣自動化技術(shù)本身應(yīng)用范圍廣泛，幾乎是滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，是推動社會進步的重要技術(shù)依據(jù)，因此，在我國科技技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，加強電氣自動化技術(shù)的提高成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的必然選擇。

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　　電力工程中電氣自動化技術(shù)論文【2】

　　摘要：電氣自動化是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學科，但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。

　　已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　本文中主要針對這類電氣自動化技術(shù)的一些發(fā)展趨勢進行探討。

　　關(guān)鍵詞：電力工程;電氣自動化;自動化技術(shù)

　　一、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

　　(一)變電站自動化。

　　變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。

　　變電站自動化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運行的電氣設(shè)備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備;二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜;操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機屏幕化;運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。

　　變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

　　(二)電網(wǎng)調(diào)度自動化。

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化主要組成部分，由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工作站、服務(wù)器、大屏蔽顯示器、打印設(shè)備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)連結(jié)的，下級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站終端設(shè)備(如測量控制等裝置)等構(gòu)成。

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化的主要功能是：電力生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負荷預(yù)測、自動發(fā)電控制(省級電網(wǎng)以上)、自動經(jīng)濟調(diào)度(省級電網(wǎng)以上)并適應(yīng)電力市場運營的需求等。

　　(三)發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)(DCS ) 。

　　過程控制單元(PCU)由可冗余配置的主控模件( MCU)和智能I /0模件組成。

　　MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。

　　PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號，經(jīng)運算處理后進行運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護等功能。

　　運行員工作站(0S)和工程師工作站( ES)提供了人機接口。

　　運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運，行操作人員提供監(jiān)視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護等手段。

　　二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

　　隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。

　　應(yīng)用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。

　　當電力電子器件進入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。

　　采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。

　　但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機繞組產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。

　　為了解決這個問題，一種方法是提高開關(guān)頻率，使之超過人耳能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關(guān)斷，開關(guān)損耗很大。

　　開關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。

　　1986 年美國威斯康星大學 Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。

　　傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進行轉(zhuǎn)換的‘硬開關(guān)’，其開關(guān)損耗較大，限制了開關(guān)在頻率上的提高。

　　而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換，即工作在所謂的‘軟開關(guān)’狀態(tài)下，從而使開關(guān)損耗降低到零。

　　這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。

　　因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

　　三、當前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點技術(shù)

　　(一)電力一次設(shè)備智能化。

　　常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護功能。

　　如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。

　　電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標準等技術(shù)問題。

　　(二)電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測。

　　對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運行參數(shù)進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。

　　近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強，檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時日。

　　(三)光電式電力互感器。

　　電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標準數(shù)值，以便用儀表直接測量。

　　其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大;信號動態(tài)范圍小，導致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設(shè)備接口。

　　因此不少發(fā)達國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標準。

　　國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。

　　目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。

　　另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進行一體化設(shè)計。

　　在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點之一。

　　四、結(jié)語

　　眾所周知，電氣自動化技術(shù)是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術(shù)的合成。

　　其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟各個部門，隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化技術(shù)也隨之提高。

　　參考文獻：

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