电气自动化论文浅谈自动化控制电路系统.doc

西安电力高等专科学校课 程 论 文题 目:浅谈自动化控制电路系统课 程: 电力系统自动化 姓 名: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 20013年 2月 26 日电气自动化控制系统的设计【论文摘要】：文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。在工业自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。【关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能 一、电力自动化系统的作用 根据单元机组的运行和电力控制的特点，应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能为： 1发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。 2发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。 3发电机励磁系统。包括启励、灭磁操作，控制方式切换，增磁、减磁操作，PSS(电力系统稳定器)的投退。 4220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。 56kV高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等。 6380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。 7高压启/备变压器控制和操作(2台机共用)。 8柴油发电机组和保安电源控制和操作。 9直流系统和LPS系统的监视。 对于发变组保护等主保护和安全自动装置，因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度，可能增加相当大的费用，故可以保留。但是它们与DCS间要口求接，控制采用硬接线，利用通讯方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆。 二、电力自动化控制系统的设想 1集中监控方式 这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时， 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 2远程监控方式 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。3现场总线监控方式 目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展， 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 三、浅谈电力自动化控制系统的发展 OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。 Pc 客户机服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。InternetIntranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。参考文献：1 贺家李、沈从炬，电力系统继电保护原理，北京: 中国电力出版社，1994.2 范辉、陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001, 21(3): 52-54.3 薛葵，发电厂电气监控系统, 电力系统装备，2002 (1): 72-73.4 蒙宁海，火电厂厂用电系统监控方案的探讨，广西电力，2003, 26 (2): 44-47.5 林跃、秦岭，纳雍发电总厂ECS方案解决方法的探讨, 贵州电力技术，2003, 6(7):3-5.6 曲兆卫、刘耀志，等. ECS系统在蒙华海电的应用, 内蒙古电力技术，2003, 21(5):51，62.7 陈良根、田兰、张进，ECS在巴蜀江油电厂的应用, 四川电力技术，2003, 26 (3):910.8 张军、李楠，浅谈电气控制系统(RCS)的应用和发展, 自动化博览，2004, 21(6):66-69. 9 朱建梁，电气控制系统(ECS)进入DCS系统力式的探讨, 湖南电力，2004, 24(10):30-32.电力系统谐波检测和治理【论文摘要】：随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。【关键词】：电力谐波；检测；治理一、电力系统谐波危害1、谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。 2、谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。 3、谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。 4、谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。 5、谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。 6、谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。论文7、谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。 8、谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。 二、谐波检测方法 1、模拟电路。消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。 2、傅立叶变换。利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(nt)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1N-1。这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。 3、小波变换。小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。另外，由小波变换的时间局部可知，在信号的局部发生波动时，不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，因此，采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。三、电力系统谐波治理限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于改造谐波源本身的谐波抑制方法一般有以下几种。 (1)增加整流变压器二次侧整流的相数 对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。 (2)整流变压器采用Y/或/Y接线 该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。 (3)尽量选用高功率因数的整流器 采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。论文网在线 (4)整流电路的多重化 整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。 当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。 随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。参考文献：1电能质量公用电网谐波GBT14549-1993J2吕润馀电力系统高次谐波M北京：中国电力出版社，19983陈伟华电磁兼容实用手册北京：机械工业出版社，1998电力自动化设备的运行维护探讨【论文摘要】：在现实生活中越来越多地出现用电事故，究其主要原因，大多是因为人们不重视电气设备接地装置的运行和维护，所以有必要进行探讨以引起人们的警觉。【关键词】：电力设备；维护 一、使用维护电力设备中的误区1.“电枢”与“磁场”接线柱接反了。三联调节器“电枢”与“磁场”接线柱，应分别接至发电机“电枢”与“磁场”接线柱。若粗心大意把这两根线接反了，则会因发电机的输出电流将通过1电阻构成回路，因电流过大被烧毁。 2.损坏的二极管继续使用。当发现硅整流发电机不发电或充电电流很小时，可能是由于二极管的损坏而引起的，查清后应立即更换，如继续使用，将会引起定子绕组一相或两相烧毁。 3.未按季节温度变化调整电解液。这样会使蓄电池极板不能在最佳比重的电解液内工作，将大大缩短其使用寿命。另外，在冬季还容易造成电解液结冰而胀坏蓄电池。 4.硅整流发电机安装蓄电池时不注意搭铁极性。这样做会因二极管的导通使蓄电池短路，使硅二极管迅速烧毁。所以安装蓄电池时必须正确分辩蓄电池的正负极桩，确认无误后才能连接。 5.拆掉调节器与发电机的搭铁钱。机车电系均为单线制电路，所以不少驾驶员误认为发电机与调节器的搭铁连线可以省掉（利用机体作搭铁连线）。但机体上有油污、油漆等，发电机与调节器之间存在一定电阻，使通往调节器的两并联线圈的电流不能随发电机电压的升高而增大，造成截流器白金触点不能闭合和1电阻烧毁而不充电。因此，不应拆掉调节器与发电机的搭铁线。 6.将调节器随便平装在机车上。不是按原来那样垂直安装，这将引起调节器白金触点因路面不平或机车振动而振动，影响发电质量与工作稳定。 7.充电时间过长。蓄电池的容量是有限的，如果在充足电后，还继续充电，储存的电能不会增加，充电电流只是在电解水。长时间的过充电还会使极板活性物质脱落，加速蓄电池的自放电。 8.加入电池内的电解液过多或过少。加入单格电池的电解液应浸没极板1015mm，这样就有足够的硫酸参加化学反应。若过多易外溢，腐蚀周围机件；过少，极板会裸露，这不但使蓄电池容量降低，且所露的极板会很快硫化。 9.电解液过浓。有人认为电解液浓度大，参加电化学反应的离子多，会使蓄电池容量增大。实际上，太浓的电解液粘度增加，渗透速度降低，内阻增大，使蓄电池端电压下降，容量反而下降。过浓的电解液还会加速隔板的腐蚀，缩短蓄电池的寿命。所以电解液不能太浓，存电充足时，电解液比重以1.28为宜。 10.不注意蓄电池外表清洁。蓄电池上常积有尘土等杂物，这些东西与溅出的电解液混合一起，会使蓄电池的正负极之间形成回路，使蓄电池放电。所以应常将蓄电池外表擦干净，并注意避免将金属物品放在其壳盖上。论文网在线 11.串联使用两只容量不同的蓄电池。这样使用是有害处的。因为两个容量不同的蓄电池串联使用时，往往会使容量小的蓄电池过度充电或放电，从而缩短其使用寿命。 12.将发电机电枢与磁场接线柱用导线短接起来。当调节器出故障时，有些驾驶员将发电机电枢与磁场接线柱用导线短接起来，使其隔离调节器的调压部分，直通截流器向电流表供电。这样做，因发电机随转速提高电压也大大提高，过电压会使用电设备烧毁。 13.电喇叭持续通电时间过长。电喇叭连续通电时间不宜过长，一次鸣叫不应超过3秒，以免由于电流过大而烧毁触点和激磁线圈，同时，也应防止蓄电池过多放电。 14.使用仪表灯不会与后灯同时接通。因东方红-75型拖拉机仪表灯与后大灯并联，使用时必须将其与后灯同时接通。有些驾驶员在后大灯断路时，单独接通仪表灯，结果因该灯功率很小，发电机该相电压便上升很多，造成仪表灯被烧毁。 15.不用照明灯时，不摘掉发电机皮带。装用永磁交流发电机的东方红系列履带式拖拉机及其它小型拖拉机，白天作业不需照明灯时，应在发动机熄火后卸下发电机传动带，使之停止运转。这样可避免发电机轴承无意义磨损，并减小发动机功率消耗。 二、电器设备接地装置运行1.接地装置的技术要求1.1变（配）电所的接地装置变（配）电所的接地装置的接地体应水平敷设。其接地体采用长度为2.5m、直径不小于12mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，或厚度不小于4mm的钢管，并用截面不小于25mm4mm的扁钢相连为闭合环形，外缘各角要做成弧形。接地体应埋设在变（配）所墙外，距离不小于3m，接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m。变（配）电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人工接地网连接。避雷针（线）宜设独立的接地装置。1.2易燃易爆场所的电气设备的保护接地易燃易爆场所的电气设备、机械设备、金属管道和建筑物的金属结构均应接地，并在管道接头处敷设跨接线。在1kv以下中性点接地线路中，当线路过电流保护为熔断器时，其保护装置的动作安全系数不小于4，为断路器时，动作安全系数不小于2。接地干线与接地体的连接点不得少于2个，并在建筑物两端分别与接地体相连。为防止测量接地电阻时产生火花引起事故，需要测量时应在无爆炸危险的地方进行，或将测量用的端钮引至易燃易爆场所以外地方进行。1.3直流设备的接地由于直流电流的作用，对金属腐蚀严重，使接触电阻增大，因此在直流线路上装设接地装置时，必须认真考虑以下措施。对直流设备的接地，不能利用自然接地体作为PE线或重复接地的接地体和接地线，且不能与自然接地体相连。直流系统的人工接地体，其厚度不应小于5mm，并要定期检查侵蚀情况。1.4手持式、移动式电气设备的接地手持式、移动式电气设备的接地线应采用软铜线，其截面不小于1.5mm2，以保证足够的机械强度。接地线与电气设备或接地体的连接应采用螺栓或专用的夹具，以保证其接触良好，并符合短路电流作用下动、热稳定要求2.接地装置运行接地装置运行中，接地线和接地体会因外力破坏或腐蚀而损伤或断裂，接地电阻也会随土壤变化而发生变化，因此，必须对接地装置定期进行检查和试验。2.1检查周期论文网在线变（配）电所的接地装置一般每年检查一次；根据车间或建筑物的具体情况，对接地线的运行情况一般每年检查1次2次；各种防雷装置的接地装置每年在雷雨季前检查一次。对有腐蚀性土壤的接地装置，应根据运行情况一般每3年5年对地面下接地体检查一次；手持式、移动式电气设备的接地线应在每次使用前进行检查；接地装置的接地电阻一般1年3年测量一次。2