电力系统的智能化探索

内容摘要: 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,针对其智能化发展进行了阐述。

关键词: 电力系统;智能化;IP技术

中图分类号:TM715 文献标识码:A

由于近几年中国经济的高速发展、电力能源建设的相对滞后、传统电力系统管理和调配的技术落后,以及拉闸限电措施的频繁实施,造成了供需双方的矛盾。迫切需要提高电力系统管理和调配技术水平,智能化的电力系统随之出现。

智能化电力系统是在传统电力系统的基础上,采用智能化的电力元件和智能化管理与控制单元构成的。通过智能化电力系统与用电对象电源管理系统的结合,实现用电对象对于电力能源的合理调配。

关键词: 电力系统智能化需求IP技术应用发展趋势

一、电力系统智能化的实际需求

智能化电力系统主要是向上级管理系统提供电力系统的各种数据,如运行状态、各种运行测量参数、设备告警信息,实现各种负荷的合理调配等。途径一般是通过智能化电力系统提供的通信总线接口,如死S485/MoDBUS或TCP/IP等。上级管理系统要求IP5提供的参数有以下三类:

(一)状态信息

开关合分闸状态、位置信息、各种保护功能的工作状态、各电力设备运行状态等。

(二)测量信息

1.电的质量:电压、频率、功率因数、谐波等。

2.用电大小:电流、功率。

3.电的累计:电度量。

4.非电参量:变压器温度、环境温湿度等。

(三)控制信息

负荷的远程控制、自动控制参数的远程调节等,对于电力系统中不同作用的回路,智能化的要求是不一样的。

1. 状态信息:电力系统中的所有对象都有要求。

2. 测量信息:电的质量只需在进线侧反映,出线侧可只监测电的大小和累计量。

3. 控制信息:需要控制的负荷才需配置(非对所有回路的要求)。

二、IP技术在智能化电力系统中的应用

随着计算机信息通讯技术、网络控制技术、能源管理系统的综合发展。涌现出了众多的开放性通讯标准协议,并获得了巨大发展。随着企业信息化管理系统酌发展,越来越多的业主。智能建筑的目标,是为人们提供安全、舒适的环境,提供快捷的服务,建立先进与科学的综台管理机制,达到环保和节能以及降低人工成本的目的。因此,建立各种智能化系统共用的统一IP网络平台,实现智能化系统的高度集成,就成为了解决此间题纳有效造径。IP技术通过高效的以太网把包括电力监控管理系统在内的各种建筑设备监控管理系统纳入整个旧MS,使得建看任何一个子系统状况.满足智能建筑管理高度自动化的要求。为用户营造一个安全、良好、舒适、便捷的居住与工作环境,这也是智能建筑的最终目标。2IP技术在电力监控管理系统中的应用随着智能建筑对各种建筑设备监控管理系统功能的要求越来越高,电力监控管理系统的功能从单一的监测变为既监测又控制;从本地监控变成既能本地监控又能远程监控,直到天人值守;监控范围从只监控低压配电系统逐步拓展5U监控中、高压配电系统、变压器、应急(备用柴油发电机组)电源、直流电源、大容量不停电电源(UPS)互投电源(A下S)和应急照明(EP5)等;从监控单一配电室发展到监控多个变电站;从自成独立系统扩展到与建筑设备监控系统链网、与BMS系统链网,直到与供电局的调度所链网;从一般酌供配电监控管理发展到对电能质量进行全面的监控管理。电力监控管理系统的信息流量已越来越大,一般的现场总线已远远满足不了需要。采用IP技术已是必然的趋势。

随着IP技术的发展,P v 6替代了lPv4成为主流和发展方向,POE(PoWero,已hernet)使原来繁冗的布线得到极大的简化,降低了综台布线的成本。POE的供电端输出端口在非屏蔽的双绞线上输出48W左右的功率,输出电压可达96V。在通常情况下,一个P电话机的功耗约为3―5W,一个网络安全摄像机设备的功耗约为I O一12W。POE为功耗在40W以下的设备提供以太网供电没有任何司题。可见,随着众多lP产品的涌现,在基于P的平台上集成显得更加重要和便捷。当然,P网络是根据需要建立有足够带宽、可以满足所有系统数据流量要求的网络平台。因而在进行设计之初就应该通过调查分析充分了解各个系统对IP网络的需求,并在此基础上进行设计。通常应该是光纤网。为7提高网络的可靠性往往连接成环网。对于要求更高纳智能建筑。可以建双环网。

对于建立在统一IP网络平台上的每一种智能化系统包括电力监控管理系统而言,都没有自己专用的物理网络。它们只是建立在IP网络平台上的虚拟网络。这样做酌好处是不仅避免了网络的重复布线、资源浪费,降低了建设成本,而且大大提高了网络的可靠性和可维护性,降低了运行成本。

三、电力系统智能化发展趋势

现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展。当今电力系统的自动控制技术正趋向于

(一)在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化。

(二)在入计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。

(三)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论区域化发展。

(四)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。

(五)在研究人员的构成上日益需要多“兵种”的联合作战。

整个电力系统智能化的发展则趋向于:

(一)由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。 (二)由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。

(三)由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。

(四)由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。

(五)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。

(六)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。

(七)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。

近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(L、ontr01)、通信(Conlmunication)和电力装备及电力电子(Power S仰tem Equiqmenls and Power Elcetronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。

面对如此广阔且发展极为迅速的领域,要用很小的篇幅讲清其走向是很困难的,所以本节只介绍与电力系统控制和监测有关的局部的情况,即着重介绍未来电力系统自动化领域中具有变革性重大影响的三项新技术:电力系统的智能控制、FACTS(柔流输电系统技术)和DFACTS(用于配电系统的柔流输电系统)技术以及基于GPS(全球卫星定位系统)统一时钟的新一代动态安全监测系统。

总结:智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。

参考文献:

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