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电器智能化技术在配电网自动化中的应用

中国产业竞争情报网  2015-06-19  浏览:


  1 配电网自动化系统


  配电网的自动化系统主要是应用于现代化的“电子技术”、“网络技术”、“计算机技术”和“通信技术”等,实现对配电网的实时监测、保护与控制。就一般情况里来说,配电网自动化包括配电网“SCADA”、“配电变电站自动化”、“馈线自动化”等几个方面,如图1所示。


  (1)配电自动化其主要的工作原理是把整个环状结构配电网路经过分段开关将供电线路变为独立的供电区域。一旦发生故障,能够及时把故障区域开关跳开并进行隔离。从而避免线路故障而导致整条线路的失电情况发生,减少停电的范围,进而保障供电的可靠性。


  (2)当前要实现配电的自动化主要有以下方式。


  第一种:在环形电缆的配电网络里运用重合器。进而配合环网柜来实现配电的自动化。


  第二种:在辐射线路抑或是树状线路运用重合器和分段器的方式。运用这两种方式不需要配置通道与主站系统,仅仅依靠重合器与分段器它自身的功能作用就能够进行故障的隔离与恢复供电,同时实施容易,且节省投资。


  第三种:由沿城市的街道铺设的架空绝缘的导线而构成配电的网络。这种方法是我国大多数城市普遍采用的方式。对于这种配电网络,我们目前普遍采用的是网络优化改造而形成多环网这种配电自动化的方式来进行改造。


  (3)配电自动化的目的是保障配电网的安全与经济性。降低损耗,同时快速处理电路的故障,并提供供电可靠性。因此要具有以下的条件。


  ①进行实时的系统监控。要实时监测每条线路的负荷运行情况,并及时发现和消除不安全的因素,保证配电网的安全运行。


  ②依靠监测系统的功能实施提醒用户电表故障,从而防止偷电和窃电的行为发生,避免电量的损失。


  ③通讯系统务必可靠而高速率。


  ④同时要具备在室外恶劣的环境下对故障电流的识别,并完善故障的控制器,实现断路器的远程操作。


  ⑤系统的监测功能务必及时的计算出线路的线损,从而保证线路运行的最佳状态。


  ⑥对系统的电量进行控制与功率控制能够促进电费的回收。


  ⑦主站系统的软件功能完善,硬件上有足够空间和处理速度,具备扩充性和开放性。


  2 电器的智能化


  2.1 发展基础


  随着当前信息网络的不断发展,“配电自动化系统”已经逐渐形成了一套智能化的监控、运行与保护的体系。而网络通信技术的快速发展使得用户与设备拥有更大的开放与兼容性。智能电器和中央计算机通过接口构成自动化的通讯网络,这种通信连接方式能将工业控制上用的传感器与执行器,以及“限位开关”、“光电传感器”和“按钮指示灯”等一些简单的控制元件得以从设备连接网络,和用做主设备的控制型计算机或者可编程的逻辑控制(PLC)进行通信。这使电器智能化进入了信息电器的新时代。


  2.2 智能化电器的功能要求


  和传统的电器不一样,智能化的电器在一些传统的电器的开关上安装了一个智能单元,它是智能化电器的核心部件,这一部件集测量、保护、控制、通信和在线检测电气本身等功能为一体。


  (1)测量功能。具备对电量的测量以及对电能计量的功能,同时通过电子屏显示出来,从而取代了传统的测量与计量仪器。


  (2)运用计算机保护代替传统的继电保护。


  (3)智能电器的操控系统从安全性、可靠性和操作成本来考虑,根据操作控制,从而对断路器等进行分合闸操作。


  (4)通过传感器进行在线监测,主要是针对温度、机械性能和电子绝缘性能等方面。


  (5)通信能力。智能化的通信功能,主要用于电器与变电站的自动化系统的双向信息传输服务。


  3 电器智能化技术在配电自动化中的应用


  3.1 配电自动化为电器智能化应用提供了实现的硬件条件


  电器的所有功能必须在稳定充足的电力供应的条件才能得以实现,如果没有稳定的电力供应,电器是不能使用的,更别说是电器的智能化和电子化了。配电网络的自动化为电器智能化提供了实现硬件条件的可能性。配电自动化划分了配电区域,从而保证电力供应的可靠性,智能电器根据这个原理对电器的功能进行分区和分布管理监控,并适时地采取措施进行维护。


  3.2 电器智能化在配电自动化系统应用的可靠性增强


  电器智能化的稳定电源能抑制系统外部的干扰噪声,比如电弧放电、雷电波和脉冲噪声等。由分立元件搭配常规的交流稳压、隔离、直流稳压。用系统的选择开关电源或增加标准电源滤波器,从而和配电自动化中的监控系统运用在本质上一致,处理来自外界的干扰并减少设备自身对外的干扰,从而提高系统的可靠性和自身的品质。


  3.3 电器智能化的通信技术是建立在配电系统的自动化之上的智能化电器的通信功能,它主要是用于电器和变电站的自动化系统抑或是变电站微机的监控系统中的系统机,或者配电自动化的系统中的RTU设备之间,其主要作用是双向信息的传输。而智能化电器向系统机抑或RTU的设备传送被控对象的“运行参数”、“保护整定值”和“故障信息”及电器状态信息,同时系统机往智能化的电器发出一系列的操作指令,从而改变与调节整定值。同时通信功能能够利用串行通信接口实现。而如果电力的自动化系统运用了现场总线,那智能化电器同时应采用相应的现场总线的技术。


  3.4 电器智能化的硬件结构与技术实现的原理


  智能化电器其智能能源是“单片机系统”、“模拟量输入”、“开关量输入”和“串行通信接口”以及“人际对话”,电源等功能电路组成,个别模块采用插件连接。


  3.5 电能质量是电器智能化技术发展的保障


  电能质量的问题严重影响到电力系统与用电设备,甚至可能还会带来极为严重的危害。因此对电网的电能监测务必要实时且保证有效。而电能的质量监测系统是对电能质量水平的重要评估方式,也是及时发现电能质量问题的重要手段,是保证所发送电能质量的前提。一旦对电能的质量做出比较精确的检测与分析,就能够对电能的质量水平与各种电能的质量问题的做出细致分析与判断,并为电能的质量改善提供有力依据。在同电力用户相关的如低压配电系统当中,其电能质量的监控能够保证低压电网与用电设备的安全与可靠性,同时也是现今低压智能化的电器一项新功能与发展方向。而当前的研究重点主要还是集中在这些方面:“电能质量问题的发生机理”;“电能质量的检测机理”;“电能质量设备的设计方法”。


  因为智能化电器的测量与保护对象,要求具有相当高的可靠性,因此智能化电器对可靠性技术的研究是一个相当大的难点,当前的研究也制定出了许多措施,使开发出的产品能符合国际标准的要求,其内容大致集中在这几个方面:“自检”、“自校”、“自我诊断技术”;智能化的电器元件其换效机理及元件与系统关于可靠性的分析,与智能化电器的检测、审核技术。


  4 结语


  电力系统配电的自动化技术是电网建设的重点,电器智能化更是当前电器发展的主流方向。配电自动化系统的全面建立需要投入大量的资金和人力物力,电器智能化在配电系统自动化的基础上必将得到更好的发展。所以本着循序渐进、统筹规划的原则,使电器智能化技术在配电网自动化发展中得到发展和广泛应用。

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