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Keywords:highimpedancedifferentialprotectionratioerror
论文关键词:高阻抗差动保护匝数比
论文摘要:本文阐述了大型电动机高阻抗差动保护原理及整定原则和整定实例。分析了CT匝数比误差对高阻抗差动保护的影响,并介绍了匝数比误差的测量方法。
1概述
高阻抗差动保护的主要优点:1、区外故障CT饱和时不易产生误动作。2、区内故障有较高的灵敏度。它主要作为母线、变压器、发电机、电动机等设备的主保护,在国外应用已十分广泛。高阻抗差动保护有其特殊性,要保证该保护的可靠性,应从CT选型、匹配、现场测试、保护整定等多方面共同努力。现在我国应制定高阻抗差动保护和相应CT的标准,结合现场实际情况编制相应的检验规程,使高阻抗差动保护更好的服务于电网,保证电网安全。
2高阻抗差动保护原理及定值整定原则
2.1高阻抗差动保护的动作原理:
(1)正常运行时:原理图见图1,I1=I2ij=i1-i2=0.因此,继电器两端电压:Uab=ij×Rj=0.Rj-继电器内部阻抗。
电流不流经继电器线圈,也不会产生电压,所以继电器不动作。
(2)电动机启动时:原理图见图2,由于电动机启动电流较大,是额定电流的6~8倍且含有较大的非周期分量。当TA1与TA2特性存在差异或剩磁不同,如有一个CT先饱和。假设TA2先饱和,TA2的励磁阻抗减小,二次电流i2减小。由于ij=i1-i2导致ij上升,继电器两端电压Uab上升。这样又进一步使TA2饱和,直至TA2完全饱和时,TA2的励磁阻抗几乎为零。继电器输入端仅承受i1在TA2的二次漏阻抗Z02和连接电缆电阻Rw产生的压降。
为了保证保护较高的灵敏度及可靠性,就应使Uab减少,也就是要求CT二次漏阻抗降低。这种情况下,继电器的整定值应大于Uab,才能保证继电器不误动。
(3)发生区内故障:原理图见图3,i1=Id/n(n-TA1电流互感器匝数比)ij=i1-ie≈i1Uab=ij×Rj≈i1Rj此时,电流流入继电器线圈、产生电压,检测出故障,继电器动作。由于TA1二次电流i1可分为流向CT励磁阻抗Zm的电流ie和流向继电器的电流ij。因此,励磁阻抗Zm越大,越能检测出更小的故障电流,保护的灵敏度就越高。
2.2高阻抗差动保护的整定原则及实例
(1)整定原则:
a)、保证当一侧CT完全饱和时,保护不误动。
式中:U-继电器整定值;US-保证不误动的电压值;IKMAX-启动电流值;
b)、保证在区内故障时,CT能提供足够的动作电压:
Uk≥2US(3)
式中:Uk-CT的额定拐点电压。
CT的额定拐点电压也称饱和起始电压:此电压为额定频率下的正弦电压加于被测CT二次绕组两端,一次绕组开路,测量励磁电流,当电压每增加10%时,励磁电流的增加不能超过50%。
c)、校验差动保护的灵敏度:在最小运行方式下,电动机机端两相短路时,灵敏系数应大于等于2。
式中Iprim-保证继电器可靠动作的一次电流;n、Us-同前所述;m-构成差动保护每相CT数目;Ie-在Us作用下的CT励磁电流;Iu-在Us作用下的保护电阻器的电流;Rs-继电器的内阻抗。
(2)、整定实例:
电动机参数:P=7460KW;Ir=816A。CT参数:匝数比n=600;Rin=1.774Ω;Uk=170V。
CT二次侧电缆参数:现场实测Rm=4.21Ω。
差动继电器(ABB-SPAE010)参数:整定范围0.4-1.2Un;Un=50、100、200可选;Rs=6K。
计算Us:US=IKMAX(Rin+Rm)/n=10Ir(Rin+Rm)/n=10×816(1.774+4.21)/600=81.38V
选取Us=82V
校验Uk:Uk=170VUs在85V以下即可满足要求。
确定继电器定值:选取Un=100;整定点为0.82;实际定值为82V。
校验灵敏度:通过查CT及保护电阻器的伏安特性曲线可得在82V电压下的电流:Ie=0.03AIu=0.006AIprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)=600(82/6000+2×0.03+0.006)=47.8A。
由此可见,高阻抗差动保护的灵敏度相当高,这也是该保护的主要优点之一。
3高阻抗差动保护的应用
3.1高阻抗差动保护在应用中除了应注意:
(1)、CT极性及接线应正确;(2)、二次接线端子不应松动;(3)、不应误整定;(4)、CT回路应一点接地等。还应注意:(1)、CT二次应专用;(2)、高阻抗差动保护所用CT是一种特别的保护用CT。为了避免继电器的误动作,对CT有三个要求:励磁阻抗高、二次漏抗低和匝数比误差小。高阻抗差动保护用的CT设计要点是:依据拐点电压及拐点电压下的励磁电流来确定铁芯尺寸。对于高阻抗差动保护用CT的特性匹配至关重要,在实际选用时应采用同一厂家,同一批产品性相近、匝数比相同的CT。
3.2下面主要探讨CT匝数比误差对高阻抗差动保护的影响
(1)匝数比n为二次绕组的匝数与一次绕组匝数的比值。匝数比的误差εt定义如下:
εt=(n-Kn)/Kn(6)
式中,Kn-标称电流比。
国外标准中规定此种CT的匝数比误差为±0.25%。
(2)匝数比误差要小:
当电动机启动时(见图2),电流互感器TA2未饱和,CT的二次电流接近于匝数比换算得来的数值,这是由于TA2未饱和时励磁阻抗较高的原因。一般情况下高阻抗差动保护用CT励磁阻抗为几十千欧姆的数量级。如果匝数比的分散性很大,TA1和TA2的二次电流i1和i2不能互相抵消,该差值电流ij流经继电器线圈,即成为产生误动作的原因。
(3)、匝数比误差规定为±0.25%,对于不同匝数比CT不尽合理。匝数较大CT容易满足该规定并且能保证保护不发生误动作。匝数较小CT即使满足该规定,在电动机启动时的差电压也较大,足以造成保护误动作。
下面列举两个例子:
a).两侧CT匝数比均满足±0.25%。假设:n1=3609(正误差);n2=3591(负误差)。
匝数比误差产生的不平衡电流:ij=(10×3600/3591-10×3600/3609)=0.05A
继电器两端不平衡电压:Uj=ij×Rs=0.05×6000=300V
Uj大于继电器整定值,保护在这种情况下将不可避免的发生误动作。
b).两侧CT匝数比相对误差满足±0.25。假设:n1=3609;n2=3600。
匝数比误差产生的不平衡电流:
ij=(10×3600/3600-10×3600/3609)=0.025A
继电器两端不平衡电压:Uj=ij×Rs=0.025×6000=150V
Uj小于继电器整定值,可满足工程要求。
例2:所有参数与整定计算实例相同。
a).两侧CT匝数比均满足±0.25%。
设:n1=601(正误差);n2=599(负误差)。
匝数比误差产生的不平衡电流:
Uj远大于继电器整定值(82V),保护将发生误动作。
b).两侧CT匝数比相对误差满足±0.25%,假设:n1=601n2=600
匝数比误差产生的不平衡电流:
Uj=ij×Rs=0.0226×6000=135V
Uj仍大于继电器整定值,保护将发生误动作。
通过上述两例足以说明对于高阻抗差动保护CT选择的苛刻条件,选择时应遵守CT匝数比误差相近的原则。建议在整定原则中增加继电器整定电压应大于由于匝数比误差产生的差电压,以保证高阻抗差动保护的可靠性。
3.3匝数比误差的测量
测量的方法有两种:
第一种:在CT二次侧短路状态下,测量流经额定一次电流i1时的比值差f1,设此时励磁电流为i0,则f1=-εt-i0/i1
二次回路连接与二次绕组阻抗相等的负荷,在额定一次电流的1/2电流下测量比值差f2,这时仍设励磁电流为i0,则f2=-εt-2i0/i1
匝数比误差为:εt=f2-2f1
第二种方法:在测量CT伏安特性的同时测量一次绕组的电压。
关键词:电动机软起动器、空载、轻载、效率、功率因数、有功和无功损耗、全压起动、降压起动、起动电流、起动转矩、负载功率。
引言
电机电脑节电无触点软起动器是近年来在国内出现的新技术,具有节电效率高,软起动特性好等特点。对于我公司这样的大型企业,在动力设备中的应用,节能降耗的意义将十分重大。我公司具有中、小型异步电动机600余台,装机容量7000KW。电能消耗是一笔大的数目。例如:一厂区锅炉房使用软起动器后,2台75KW加压水泵,一个采暖期运行4300小时,就可节电79200Kwh;一台37KW的粉碎机,一个采暖期可节电2800Kwh。节约电能的同时维修费用也降低。
一、电动机软起动器的节电原理
在生产实际当中,一些电气设备经常处于空载或轻载状态下运行,轻载或空载的电动机在额定电压的工作条件下,效率和功率因数均很低,造成电能大量浪费。
衡量电动机节电性能的重要指标为电机空载或轻载时最低运行电压的大小,即功率因数CosΦ的大小。为了说明电动机在不同负载的情况下运行,电压U与功率因数CosΦ的关系,以Y132S-4型,5.5KW三相异步电动机为例。
CosΦ的大小反应了负载的变化。软起动器正是利用微机技术,用单片机作CPU,用可控硅作为执行元件,实时检测电流和电压滞后角,即功率因数Φ角,输入给单片机,单片机根据最佳控制算法,输出触发脉冲,调整可控硅的导通角,即可调整可控硅的输出电压,使空载或轻载运行时降低电机的端电压,可使电机的铁损大大减小,同时也可减小电机定子铜损,从而减小电机空载或轻载时的输入功率,也就减小了电机有功和无功损耗,提高了功率因数,实现了节电控制。
二、电动机软起动技术
电动机传统的起动方式有全压起动和将压起动,软起动是一种完全区别于全压和降压起动的新的起动方式,是电子过程控制技术。所谓软起动,是以斜坡控制方式起动,使电动机转速平滑,逐步提高到额定转速。按照电动机起动电流大小进行分类,全压和降压起动属于大电流起动方式,软起动属于小电流起动方式。
全压起动,起动电流是额定电流的4-7倍,起动冲击电流是起动电流的1.5-1.7倍;起动电流大,起动转矩不相应增大,Ts=KtTn=K(0.9-1.3)Tn。
降压起动,可部分减小起动电流,起动转矩下降到额定电压的K2倍。降压起动是轻载起动,有起动冲击电流、起动电流及二次冲击电流;二次冲击电流同样对配电系统有麻烦。
全压和降压起动的大电流,致使电动机谐波磁势增大,增大后的谐波磁势又加剧了附加转矩,附加转矩是电机起动时产生震动和噪音的原因。
全压和降压起动,都要受单位时间内起动次数的限制。电动机本身的发热主要建立在短时间大电流时。如通过6倍额定电流,温升为8-15℃/S;起动装置的自耦变压器或交流接触器起动引起堆积热;如交流接触器一般要求起动次数每分钟不超过10次。而软起动器可频繁操作,具有①电动机起动电流小,温升低;②软起动器采用的无触点电子元件,除大功率可控硅外,工作时温升很低。
此外,软起动器还具有多种保护功能,配合硬件电路,软件设计有过载、断相、欠压、过压等保护程序,动作可靠程度高。归纳起来,软起动器很好的解决了全压和降压起动电流过大及其派生的许多问题。
三、软起动器在动力设备上的应用
软起动器箱内面板上设有两个速率微动开关,分别对应四种起动速率:重载、次重载、次轻载、轻载,起动时间分别是90S、70S、65S、60S。使用时根据起动负载选相应的起动速率。例如我公司供水泵电动机的起动:供水泵电动机起动的阻转矩,主要由水的静压、惯性、管道阻力、水泵的机械惯性和静动摩擦等构成。水的阻力,水泵的机械惯性、阻力均与水泵的转速,加速度及叶轮的直经有关,速度低时阻力小。水的静压阻力与扬程有关,水泵起动时,由于水管中止回阀的作用,静压与摩擦不同时起作用,有利于起动。供水泵起动阻转矩为额定转矩的30%,属于轻载起动。在实际应用中供水泵电机轻载运行者居多,节电潜力大。
引风机用电动机的起动:其起动转矩与离心式水泵类似,阻转矩都与转速成正比,但是,风机与水泵的结构不同,风机的转动惯量比水泵大的多,空气的流动性比水小,如果风机不关风阀起动,将因空气升能,管道阻力,摩擦阻力等因素,致使风机起动比水泵难,起动加速的时间较长,风机起动属重载起动。
风机输送的流体——烟气的温度也是影响风机负荷量大小的重要因素。温度不同,烟气的容量及密度变化大,温度低时,烟气似凝滞状态,风机负荷量增大。锅炉开炉之初,炉膛内温度低,一般需要30分钟炉温才能升上来,这段时间里,引风机处于超负荷运行阶段。如:一台引风机配用电机22KW,输送的烟气温度200℃,容量7.3N/m3。如输送烟气温度20℃时,负载功率:
N=KYQH/η*1/ηt=27.78KW
式中:
K——电机容量储备系数,对引风机取1.3。
Y——流体容量(N/m3)
Q——风机流量(m3/h)
H——全压(Kgf/m2)
η、ηt——风机效率
由上式可知,其负载功率增大。
关键词:异步电动机故障保护
电动机的故障大体分为两部分:一部分是机械的原因。例如轴承和风机的磨损或损坏:另一部分是电磁故障,二者互有关连。如轴承损坏,引起电动机的过载,甚至堵转,而风叶损坏,使电动机绕组散热困难,温升提高,绝缘物老化。电磁故障的原因很多,如电动机的过载、断相、欠电压和短路都足以使电动机受损和毁坏。过载、断相、欠电压运行都会使绕组内的电流增大,发热量增加(导体的发热量是和电流的平方成正比的),而短路造成的危害就更大。短路的原因是电动机本身的绝缘材料质量差或电动机受潮(在农村是经常发生的,例如受雨淋或落水),以致于绕组的相间击穿,引起短路。此外,还有电动机置于有酸碱物的场所,因受腐蚀而损坏绝缘。
一、电动机的过载及其保护
电动机的过载除上述原因外,还有:
a.电动机周围环境温度过高,散热条件差;
b.电动机在大的起动电流下缓慢起动;
c.电动机长期低速运行;
d.电动机频繁起动、制动、正反转运行及经常反接制动。
电动机的过载由于电流增大,发热剧增,从而使其绝缘物受到损害,缩短了其使用寿命甚至被烧毁。
从电动机的结构来看,鼠笼型电机的定子铁心置放绕组的槽内必须有良好的绝缘物,绕组(铜线)表面有绝缘漆层,绕线式电动机转子绕组与定子绕组一样,绕组与铁心槽衬以绝缘物,三个端线所接的铜滑环,环间,环与转轴之间也是彼此绝缘的。为了保证电动机的相间、带电体与外壳的绝缘,通常是使用各种耐热等级的绝缘材料的。各种绝缘都有一定的耐受工作温度的指标。IEC85规定A级(105℃)、E级(120℃)、B级(130℃)、F级(155℃)……。八十年代,IEC216提出了一个新的耐热标准,称为温度指数TI(TemperatureIndex)以此代替IEC85。TI是按阿尼罗乌丝(Arrhenins)公式t=10a+b/T计算的。式中:t—寿命[小时(h)]
T—绝缘材料使用的温度(℃)
a、b—与材料有关的常数
例如:某电动机使用的绝缘材料a=-2,b=1034,使用温度T=164℃
得t=10-2+(1034/642)=104.30=2000h
它表示此绝缘物使用于164℃时,其使用寿命为20000小时。
如果把使用温度提高8℃,则T=164+8=172℃
t=10-2+(1034/172)=104=10000h
它说明很早以来,电工技术工作者提出的绝缘材料的使用温度每增加8℃,其使用寿命就减半是有理论和实践依据的。
电动机的过载保护安秒(I-t)曲线(反时限)
1.电动机的过载特性
2.保护电器的保护特性
3.电动机的起动电流特性
保护器的I-t曲线在电动机过载特性之内,但两曲线间距不必拉得过大,以便做到既不使电动机因为过载造成温升增大影响寿命,又充分利用电动机本身的最大耐受过载能力。根据生产和科学实践,对电动机的保护特性已由IEC947—4《低压开关设备和控制设备。低压机电式接角器和电动机起动器》作出了新的规定(我国的GB14048.4等效于IEC标准),对无温度补尝的保护电器:
1.0In>2h不动作
1.2In≤2h动作
7.2In:2s<Tp≤10s、4s<Tp≤10s、6s<Tp≤20s、9s<Tp≤30s(也分4组,与上面的1.5In的4组相对应)。
在八十年代,我国曾有科技人员对绕组采用B级绝缘(允许工作温度为130℃)的电动机,进行了实测(即不动作和动作的时间极限,此极限表明不会引起绝缘水平下降的电流与时间的最大值):
以上实测值是在几台电动机上测试的,不够全面,但它表明,这个标准还是比较实际的(6In是老标准)旧标准把6In作为可返回特性的电流,它相当于电动机的起动电流,经可返回时间(在通以6In时的延时时间,后将电流返回1倍In或0.9In,此段时间内保护电器不允许动作,这种可返回特性的规定是为了躲过电动机的起动,它的可返回时间应大于电动机的起动时间,旧标准的可返回时间分1s、3s、8s、13s几种)。鉴于把起动电流定在6倍和可返回时间固定在上述的4种已不能完全反映现实情况(例如Y型鼠笼型电动机的起动电流倍数就有5、5.5、6、6.5、6.8、7的六种),因此我国的GB14048.4(等效采用IEC947-4)统一规定为7.2倍,并对不同的起动时间规定了延时时间Tp。美国NEMA(美国全国电气制造商协会)1993年的MG-1标准对电动机的过载和失速(相当于电动机的堵转和刚起动——笔者注)保护作了新的规定:“输出功率不超过500HP(马力,相当于368kW—笔者注),额定电压不超过1kV的多相电动机,在正常工作温度初次起动,耐受1.5倍全额电流的时间应不等于2min”,又规定:“功率输出不超过500HP,额定电压不超过1kV的多相电动机,在正常温度初次起动时,应能耐锁定转子电流的失速时间不少于12s”,从以上标准和对我国绝大多数的电动机的起动时间的统计来看,选1.5In为2min,7.2In为2s<Tp≤10s是适合的。当然,如果失速或起动时间超过10s也可取其他的Tp值。怎样进行电动机的过载保护?现在对电动机的过载保护采用最多的是热继电器,也有相当数量采用有复式脱扣器(热动和电磁脱扣器,后者用于短路保护)的断路器。对于重载起动的电动机(起动时间为一般电动机的数倍),如果使用一般的热继电器,常常会在起动过程中发生误动作(跳闸),使电动机无法起动。因此需要选用带速饱和电流互感器或限流电阻的热继电器,这种型式是通过速饱和电流互感器或限流电阻使起动电流成比例地缩小,就可以大大延长电动机的起动时间,保证正常起动,还有采取起动时将热继电器短接,起动完毕再将热继电器投入运行——完全短路法。此外,对带速饱和互感器的热继电器,起动时将互感器二次绕组短接,起动完毕后再使之投入等方法,来满足重载起动电动机的需要。
二、电动机的短路保护(电动机保护电器瞬时动作电流整定值)电动机在短路情况下的保护,通常选用断路器,有的地方也使用熔断器。一些文献提到,断路器的瞬时动作电流整定值应能躲过电动机的全起动电流。Isct—断路器瞬时动作电流整定值A;k—可靠系数,它考虑了电动机起动电流的误差和断路器瞬动电流的误差,k一般取1.2;I''''st—全起动电流值,也称尖峰电流A。所谓全起动电流,是包括周期分量和非周期分量两部分。非周期分量的衰减时间约为30ms左右,而一般的非选择性断路器的全分断时间在20ms之内,因此必须把非周期分量考虑进去。I’st为1.7~2倍的电动机起动电流I’st。在诸多文献中,如《建筑电气设计手册》规定Isct≥(1.7~2)Ist,而《工业与民用配电设计手册》规定Isct=1.7Ist,有的手册则规定Icst为2~2.5倍的电动机起动电流。低压电器标准,如JB1284《低压断路器》的编制说明中认为,根据实验和统计,保护鼠笼型电动机的断路器,其瞬动电流是整定在8~15倍电动机的额定电流的,而绕线式电动机应整定在3~6倍电动机额定电流。8~15倍鼠笼型电动机额定电流是一个范围,具体的数值还需要考虑电动机的型号、容量、起动条件等等因素。以下,我们分析一下,鼠笼型电动机起动时的全起动电流(类峰电流)。
1.起动电流的低功率因数,过渡过程的非周期分量的存在。在这种情况下,周期分量的幅值尽管稳定,但受非周期分量的影响,故有尖峰电流流过(功率因数低,表示电感L大,时间常数T=L/R大,非周期分量Imsin(Ψ—)e-t/T值大,非周
期分量的衰减慢)。当起动电流的COS=0.3时,尖峰电流为起动电流(有效值)的2倍左右;
2.残余电压的影响而产生的瞬间再合闸的尖峰电流。电动机切断电源后再接通时,当切断电源而电动机尚未停下,就带有残余电压。这种残余电压不仅是由于有剩磁而产生,而且还由于次级线圈(转子)有残余电流而形成,所存在的残余电压与再合闸时的电源电压在某一相位时的叠加,就会产生尖峰电流。其大小与电动机完全停止后再起动相比,要大(残余电压+电源电压)比电源电压倍,这种尖峰电流虽然仅出现1-2周波,但足以使断路器的瞬时脱扣器动作。因为1、2两个原因,可出现下列情况:
(1)电动机直接起动
由于COS为0.3,尖峰电流为(6In)的2倍,等于In(有效值)故塑壳式断路器的瞬时脱扣器整定电流值最小值为8.5In,(In为电动机的额定电流)
(2)星—三角(Y-Δ)起动
也假设为COS0.3,当从Y起动到Δ运转的一瞬间(1~2周波),尖峰电流(峰值)约为额定电流(有效值)的19倍,则断路器必须把瞬时动作电流整定到14In?以上。
(3)自耦减压起动时
COS=0.3,电动机起动电流为6In,由于有尖峰电流的存在,原来按80%抽头的正常起动电流为3.84In,现提高到7.7In,按65%抽头的正常起动电流为4.3In,现提高到5In。
(4)瞬时再起动
按COS为0.3,起动电流为6In,考虑到残余电压的影响,尖峰电流为最大,是额定电流的24倍(6×2×2)(峰值),其有效值为=16.97≈17,因而断路器的瞬时脱扣器的整定电流必须在电动机额定电流的17倍以上。从以上分析可知,正是电动机的型号、结构、起动方式等的不同,导致尖峰电流的出现,由此而推出Isct在8~15倍In之内(个别的还可达到17倍In),对于瞬时动作电流可调的断路器,其调节范围按8~15倍In考虑,而大量的塑壳式断路器(不可调),取其平均值12In,误差
采用熔断器保护电动机的瞬动,熔断器的熔体电流可由下式确定:
Irin≥Ist比α
式中:Ist—电动机的起动电流A;
α—决定起动状况和熔断器的系数,一般为2~3之间。
三、关于鼠笼型电动机的断相保护电动机的断相分为两类,一是电动机外部的电源线断线;二是电动机内部定子绕组的断线,而电动机内部接线又分为星形联结和三角形连接两种。因此提到断相必须分清是那一种性质,另外,所谓断相保护,是指正在运行中的电动机。
1.被保护的电动机的定子绕组是星形联结,断相运行时,一般说未断的两相电流会增大。由于电压的不平衡,至少有一相电流增大。因是星形联结,线电流等于相电流,所以对于星形联结的电动机,选用一般的三极热继电器或三极保护电动机型的断路器,是能够起到有效保护的。
2.被保护的电动机的定子绕组是三角形联结,当电动机发生断相时会有两种情况产生:
a.电动机外部的电源线断线(如熔断器——相熔断),I2ph=2Iph,I2=I3=I1ph+I2ph=1.5I2ph此时线电流与相电流之间已不是的关系,线电流已经不能正确反映相电流的大小,即不能有效地反映电动机绕组是否已处于过载状态。当电动机在额定负载下断相运行时,I1ph=I3ph=0.58In(In为电动机的额定电流),I2ph=2Iph=1.16In,I2=I3=1.5I2ph=1.5×1.6In=1.73In。此时如果选用一般的三极热继电器(或断路器),勉强可以起保护作用但是当负载在额定负载的65%下断线运行时会动作,时间长了可能烧毁电动机。为解决保护问题,应采用带断相保护的热继电器,如JR20、T系列、3UA系列等。
b.电动机的定子绕组为三角形联结,绕组断了一相,此时就出现:I2=I3=IphI1=Iph
可以看到,有一相线电流与未断线前是一样的,因此,可以选用一般的三极热继电器来保护。
四、关于电动机的欠电压保
当低压配电和用电电路因发生故障而使网络电压大幅度降低时,就会使正常运转的电动机出现疲倒、堵转、使大批电动机产生几倍的过电流甚至短路。此时必须使用保护电器将故障电压切断,以便保护电动机(特别是功率为30kV及以上的电动机)及其线路。
电压降低到足以使电动机疲倒、堵转的电压,称为临界电压。在临界电压出现时,低压保护电器恰好会动作就称为欠电压保护。
当电网电压低于电动机的临界电压,保护装置方始动作,称为失压保护,失压保护是欠电压保护的一种。根据理论计算,在额定负载(满负荷)时,
鼠笼型电动机的临界电压Uk=0.67Ue;(Ue为电动机的额定电压);
绕线型电动机的临界电压Uk=0.71Ue。
如果负载率是50%,则
鼠笼型电动机的临界电压Uk=0.5Ue;
绕线型电动机的临界电压Uk=0.525Ue。
因此从理论值上看(理想的情况),无论是鼠笼型或绕线型电动机的欠电压保护值,其上限为0.70Ue,下限值为0.5Ue,而考虑各种误差因素,GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准规定,欠电压动作电压值为(70%~35%)Ue。
我们知道,在电动机的起动瞬间(或在全电压下电动机运转时的转矩小于负载转矩时)其电流变得很大,此时的电动机电流I2''''(折合到定子的转子电流),由于刚起动或堵转,n≈0,S≈1,I12很大,一般可达5~7倍的In。如果电路的电压下降到临界电压的上限值造成堵转时,电动机的电流最大可达5In,时间略长就要烧毁电动机。
前者有残余电压,故有残余电磁转矩的作用,这就是电动机达到停机的惰行时间较长。还可能带来本身的短路,且此时如果电网电压恢复正常,再起动时,会产生很大的冲击电流,扩大故障范围;而在电压完全消失时,或者仅有20%~30%额定电压下,达到停机的时间仅为纯机械的较短惰行时间而已,此时(电动机尚未全停下)即使电压恢复正常,所造成的冲击电流也不大。失压保护的意义在于防止自起动。
瞬时动作—对于不重要的,不影响生产工艺流程的电动机,一旦有低于临界电压者立即动作;一般短延时0.5s左右,短延时动作主要针对欠电压对象,用瞬时动作甩掉一批次要的电动机,而用短延时动作来保住一些主要的电动机。长延时动作—适用于重要的,起动条件不困难的绕线型电动机;可以自起动但技术保安条例不允许自起动的鼠笼型电动机,延时大约5~10s,通常它的整定时间大于5s而小于电动机的全部惰行时间。长延时动作主要针对失压保护,其目的是争取一部分比较重要,而其起动条件又不困难的电动机尽可能不退出运转。
五、电动机保护线路及其保护电器的选择
电动机保护的线路大致有以下四种
1.由热继电器FR,接触器kM和仅有瞬动保护的断路器QF组成,如图4所示。接触器用来起动、停止电动机,热继电器用来保护电动机的过载,而仅有瞬动保护的断路器是保护电动机的短路。
2.由热继电器FR,接触器kM和熔断器FS组成,如图5所示。热继电器保护电动机的过载,接触器起动和停止电动机,熔断器作电动机的短路故障保护。3.由一台接触器kM和一台电动机保护型的断路器QF组成,如图6所示。接触器作为电动机的起动和停止之用,电动机保护型断路器作电动机的过载和短路故障的保护。
4.由一台电动机保护型断路器组成,
电动机保护型断路器,既做电动机的起动和停止,又作电动机的过载和短路故障的保护。以上四种中,1、2两种适合于比较频繁的起动——停止电动机,第3种适合一般频繁起动,而第4种只能适用于不频繁起动和停止。
1.1能够提高工作质量与生产能力在煤矿企业中实现机电设备自动化管理能够对信息有效处理,并且管理精度与范围较高,可以保障产品按照相关设计要求完成。因为机电自动化管理是不受操作者影响的,所以能够保障工作完成质量以及完成产品的合格率,最终达到提高生产效率的目的。另一个方面,工作人员可以通过调整软件改变机电工作情况,使其能够适应实际发展状况。
1.2安全可靠性高机电自动化有一项明显特征,就是其具有多项预警功能。例如监视、预警、保护等等。众所周知,煤矿企业属于危险系数相当高企业,因此它对生产安全要求十分苛刻,想要保障煤矿企业安全生产,就必须要对煤矿企业中设备合理使用,并做好日常管理维护工作。将自动化设备引进煤矿生产之中,不仅能够提高机电设备生产安全系数,还能够有效降低生产成本,降低人工成本,并将危险系数控制在最小范围内,提高煤矿企业生产安全系数,促使企业安全高效的发展。
2煤矿机电自动化技术发展现状
2.1机电自动化技术概述机电自动化技术是在传统机械技术的基础上,参考、借鉴相关的电子技术以及计算机技术进行发展的一种成果。所以,机电自动化技术是对机械技术、信息技术、接口技术等等软件编程技术以及传感测试技术的一种综合应用,其可靠程度高、能源消耗量低等等方面的特点。将自动化技术引入生产环节中,能够使企业实现自动化管理。煤矿企业是一种劳动密集型企业,将自动化技术应用其中,不仅能够使工作人员从繁重劳动环节中获得解脱,还能够有效保障员工的安全,使煤矿企业实现现代化生产经营模式。
2.2我国煤矿企业中自动化技术应用情况现阶段,我国大部分煤矿企业都实行了自动化管理,并呈现出较好的发展态势,有效地推动了煤矿企业实现现代化管理。国外发达国家中的煤矿企业实现自动化管理领先我国半个世纪,因此,不管是整体生产技术,还是安全管理方面都要领先我国一大步,煤矿企业的生产经营对技术以及安全方面要求特别高,发达国家拥有较先进生产技术,随着科学技术的不断发展,国外煤矿企业逐步将各种高端技术融入进去,使自动化技术逐渐成为综合自动的控制技术,并有效促使煤矿企业的劳动生产率大幅度提高。我国煤矿企业在经营生产方面存在不同的结构层次,一些乡镇煤矿大多使用人工开采的方法经营,中小型煤矿使用一些较为普通的机械生产工具进行,大型煤矿则是用综合开采的方法。相比较前两种煤矿生产经营方式,大型煤矿在开采时候机械设备较为先进。与国外发达国家相比较,我国煤矿在机械设备上虽然采用了自动化技术,但不管在自动化专业技术研发水平还是其他方面,仍旧存在很多不足。
3我国煤矿机电自动化技术的应用
3.1应用于矿井安全监测以及矿井安全生产方面现阶段,我国煤矿企业机电自动化技术是评价自动化技术水平最主要的系统,主要应用于监控矿井的安全。我国自动化检测技术的起步相对较晚,并缺乏相应的科学研究,其设备主要依靠从国外进口,致使我国与其他发达国家之间缺乏相应竞争实力。随着我国经济不断发展,科学技术水平不断上升,我国在引进国外陷阱设备的时候,也要不断加强设备研究,必须要结合我国煤矿企业的发展实际,形成能够达到世界先进水平的煤矿继电自动化监控系统。在我国煤矿安全生产章程引导下,我国大多数煤矿企业都实现了自动化集约管理,使用这种管理模式既能够提高安全性能,又能够取得较好成效。例如,目前较为刘翔的远程操控技术,能做到在无人监管的情况下对矿井尽享监管,使其能够合理的完成相应共,并做好记录管理工作,然后将收集数据总结分析。
3.2煤矿提升机的自动化技术应用在煤矿企业之中,煤矿提升机承担着材料、人员以及设备的升降工作,将地下所开采的煤矿使用提升容器,并通过提升机送至地面。煤矿提升机的主要作用就是保障提升容器在开采过程中能够有效实行往复工作,即便运转速度很快的时候,仍旧能够保持其安全性能,使提升机能够准确运行。因此,自动化设备的作用显得十分明显,在这里自动化设备主要承担提升机的运行控制。现阶段我国煤矿生产中使用的自动化技术,不仅能够对提升机进行有效监控,并且将信息技术应用其中,有效实现了远程监控、信息传输的功能,并且能够对信号变频有效调节。目前相对先进的煤矿提升机已经逐步实现全数字化管理,其控制与调节均采用控制性能较好的控制仪器,然后通过程序变成对系统进行一些调节,以满足生产经营的需要,包括一些实时监控等。对于每一项主控功能来说,应该尽量采用适合的控制器进行控制,比如调节功能、监控功能以及制动功能等等,都需要自己的控制器,并使用相应的线路通信方式实现各个控制器连接。
3.3煤矿采掘自动化技术应用煤矿在生产过程中,其采掘工作是非常艰苦的。采掘工作的危险系数较高,并且工作人员要进入煤矿井下才能够进行采掘,但井下作业环境通常十分恶劣,并且地址条件很难准确掌握,使得煤矿在开采过程中宗师出现瓦斯爆炸、地下水渗漏的事故发生。另一个方面,矿井下面空气含量较低,煤尘之类浓度偏高,这些因素都会严重影响到井下作业人员的安全。在这种艰苦的环境中,煤矿企业的生产如果仅依靠工作人员施工,或者是使用较为传统机械设备进行辅助,就会大大降低采掘的工作效率。煤矿企业是一种高成本运行的企业,这样的工作效率,只会影响企业的经营发展,使企业经济效益下降。煤矿采掘过程中,自动化技术主要应用于电牵引采煤机上面,这种牵引机与一般牵引机相比,其性能更加优秀,在某些特定环境中好能够发电制动。应用自动化控制采掘,不仅能够对垂直升降采掘机进行牵引制动,还能够在没有防滑装置情况下,在倾斜角50°左右煤层环境中作业,在恶劣煤矿井下使用自动化技术,不仅能够有效降低人力物力使用率,还能够有效提升工作效率。
4结语
由于振动能量收集器输出的是交流电压(电流)信号,所以首先要使用整流电路将其转换为直流电压,如图2所示。其中,Cs是存储电容,用于累积收集的电量,i0(t)表示整流电路输出电流值,Vs表示整流电路输出电压值。此时,Vs称之为振动能量收集器整流输出电压的最优值,影响因素包括Ip、f和Cp。而Ip又取决于振动幅度,f代表振动频率,Cp由压电材料特性决定,可以认为是一个常量。由此可以推出,振动能量收集器输出的交流电压(电流)信号存在一个最优值,且由振动幅度、频率和压电材料特性决定。所以,振动能量收集器的生产厂商一般会给出特定振动频率下,收集器输出功率与工作电压和振动幅度的关系曲线。以测试采用的MIDE公司生产的VOLTURE系列振动能量收集器V25W为例,振动频率为40Hz时,振动幅度分别为0.25g、0.375g、0.5g和1.0g的情况下,使输出功率最大化的等效开路电压分别为4V、7V、8V和15V。
2振动能量收集电源设计
收集到的电能转换为直流后,还需要经过稳压电路才能供负载使用。传统的方法中,整流电路和稳压电路采用整流二极管、存储电容、保护二极管和三端稳压器等分立器件组合而成,电路调试难度大,转换效率低下。凌力尔特公司最近生产出一款专用于振动能量收集的电源芯片LTC3588-2,内部集成了整流桥、稳压及控制电路,由它构成的电源电路非常简单,如图3所示。其中,PZ1和PZ2引脚连接振动能量收集器,D0和D1引脚用于选择输出电压值(3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可选),此电路选择为5.0V输出,Pgood引脚作为稳压电源“准备好”的提示信号。
电路使用的元器件中,比较关键的是输入端存储电容Cs的选择。在振动能量收集电路中,存储电容最重要的特点是低泄漏电流,而等效串联电阻值并不重要,考虑泄漏电流、充电能力和电气参数稳定性等指标对电路的影响,TRJ系列钽电容是振动能量收集的最佳选择,所以Cs选择容量为22μF、耐压25V的TRJ钽电容。
3测试与结论
使用振动台作为振动源模拟环境振动,选用振动频率40Hz、振动幅度1.0g的MIDE公司的V25W振动能量收集器以悬梁臂的结构固定在振动台上,并在其末端粘贴约16g的重物,用于将收集器自身频率调节到40Hz,以匹配振动源频率。
振动台起振后,振动能量收集器输出的交流电压非常平滑,符合正弦信号的特征,其峰峰值大约13V,非常接近输出功率最大时的开路电压,信号周期25ms,频率与振动源频率一致。LTC3588-2将交流电压转换成直流电压后给输入端存储电容Cs充电,Cs两端电压Vs慢慢爬升,一旦越过上升沿门限电压(16V),芯片打开其内部稳压电路,将Cs上的电荷搬移到输出端存储电容C2上,输出电压VO瞬间爬升到5V,给负载供电。与此同时,“准备好”信号Pgood置为高电平,提示稳压电源可以使用。当Vs由于电荷的搬移下降到下降沿门限电压后,芯片关闭其内部稳压电路,停止搬运Cs上的电荷,使Cs两端的电压再次慢慢爬升。
1.变电站技术的自动化变电站是电力系统中的重要部分,变电站中电气自动化技术的应用,主要是将计算机和通讯技术结合在一起,对数据信息进行集中处理和分析,并重组优化变电站设备和电力系统。这种技术对各个系统的互连配置进行了简化,操作起来更加方面快捷,满足了电网自动化建设的要求,另外数据监控的利用时微机保护功能进一步完善,并且还能有效识别处理系统内单元模块的故障,实现电力系统的安全、稳定运行。
2.配电网技术的自动化配电网技术的自动化技术主要运用在改造城乡的配电网上,目的是进一步实现电网的自动化,解决城乡自动化系统中的问题,促进电网的发展,这样才有利于确保电网运行的平稳安全,提高企业的经济效益。通过运用电气自动化技术能对用户计量表进行数据分析,及时排查出故障,减少切点情况的发生,降低用电量损失。另外,利用系统检测能计算出线路线损,保证线路运行更加通畅。
二、电力工程中电力自动化技术的应用
1.现场总线技术几年来,现场总线技术逐渐兴起,并在电力工程中起着不可或缺的作用。现场总线技术,不仅有利于实现智能自动化装置和控制器之间的连接,还有利于解决电气设备与高级控制系统间的信息传递问题。具体来说,这项技术就是将传感器和监测系统所获得的信息参数传递到计算机上,计算机通过分析数据模型,显示出电网的运行状态以及故障,然后利用布线技术将最终指令传送到控制设备上,进而实现电力系统的控制功能。现场总线技术优势是,利用信息技术就能对电力系统的现场设备进行远程操作,这样就大大降低了管理难度,而且有利于技术人员分析不同渠道的供电数据,以此全面掌握用户的用电需求,制定出行之有效的电力营销策略。
2.主动对象数据库技术作为电力自动化关键技术之一,主动对象数据库技术给软件工程造成了非常大的变革,也影响着软件的开发与利用。在电力工程中,主动对象数据库技术是一种监控技术手段,可以主动对电力系统的运行进行监督控制,以提高供电的可靠性,还有利于降低对信息数据的处理和计算速度,这样处理电力数据的成本也就大大减少了。采用对象技术和触发机制,可以实现对数据库的自动监控,而且信息数据在处理之后能够提高准确率和利用价值,这样相关技术人员就能对数据进行恰当处理,操作使也有了更加准确的数据资料可以参考。目前随着计算机信息技术的更新与发展,数据库技术也得到了更加复杂和全面的功能,更多先进的设备进入电力自动化建设,有利于提升电力系统的自动监视与控制功能,进而满足工业生产和生活的需要。
3.光互连技术在继电和自动控制系统中,光互连技术运用得比较广泛,这种技术主要是利用探测器功率限制电力扇出数,提升电力系统的集成度,并且不存在信道对带宽的限制,有利于实现重构互连,另外光互联技术的干扰性比较强,能使数据传输更加便捷。而电子传输和电子交换技术的运用,不仅有利于拓展互联网络,还能促进编程结构的不断改善,让电力系统的灵活性得到增强。除此之外,光互连技术还具备强大的数据处理能力,可以通过搜集和分析电力系统的数据资料,及时找到出现故障的位置,以提高电力故障的处理效率,尽可能避免因故障带来的不必要损失,这样才能提高电力服务的质量。光互连技术还有非常强的数据处理功能,在技术使用方面更具灵活性,产生的画面也更为清晰,为电力调度人员开展电力调度工作提供了参考标准和依据,因此在电力系统中被广泛运用。
三、结束语
1.1配电自动化的安全系统面临严峻挑战
进入信息时代之后,科学技术飞速发展,人们的思想观念和生活方式都发生了很大的改变,在这样的背景下,我国电网自动化技术也取得了不小的发展,取得了一定的成效。自动化以及计算机技术的发展,为城市电网配电自动化系统建设提供了技术支撑,但是也面临着严峻的安全挑战,还有一系列的安全问题已经技术问题亟待解决。提起电网自动化,大多数人都不会陌生,但是在科学技术飞速发展的今天,我们也应当意识到,电网自动化建设需要一个长期的过程,并不能一蹴而就。今天,我们享受到的很大一部分的电力服务都还是数十年前的电网设备提供的,在电子设备更新换代速度如此之快的今天,依托数十年前的电网设备给整个城市供电必然要冒着巨大的风险,因此包括我国在内的很多国家都在对老化的电网及其效率、各种环境因素等进行管控,从而一步步改造电网,朝着电网自动化迈进。
1.2配电自动化的通信系统设计存在缺陷
通信系统是实现配电自动化的重要部分,配电自动化系统依靠快速有效的通信手段将指令传递给远方的终端,远方的终端再将信息反馈给指控中心才能实现配电网络的正常运转,如果将配电自动化网络比作身体,那通信系统就是神经中枢,因此,建设配电自动化必须有合理的通信系统设计。但是目前,我国配电自动化的通信系统设计还存在很多缺陷,难以实现信息的实时传递和快速查询,阻碍了配电网络功能的正常发挥。
2解决配电自动化系统存在问题的有效对策
2.1提高配电自动化系统的安全性
安全问题一直是配电自动化系统建设需要重点解决的问题,为了提高配电自动化系统的安全性,要从硬件和软件两方面下手。首先要将网络安全和加密作为关注的焦点,运用现代化的手段设计系统安全方案,利用高级物理安全实现无可比拟的低成本IP保护,从而预防克隆以及外设安全认证,还可以通过双向安全认证、多层加密和物理篡改检测等方法预防电网遭受网络攻击。为了保护硬件的安全,从硬件的制作、安装到最后的销毁,产品整个的生命周期都要使用安全的材料并制定周密的安全保护方案,从而防止制作时的合作伙伴访问私钥,防止他人开发攻击系统的途径。
2.2完善配电自动化的通信系统设计
通信系统是配电自动化系统的神经中枢,如果没有合理有效的通信系统,配电自动化系统的正常功能就难以实现。厦门采用基于GIS的配电通信网络管理系统,这一套管理系统分为两个部分,一部分集成在电网GIS平台之上,可以对配电通信线路资源进行图形管理,使工作人员能够直观地了解到当前路线的地理连接情况和逻辑拓扑结构等信息;另一部分与GPMS系统集成,能够实现通信设备的台账资源管理。在这个通信系统的支持下,配电自动化人员通过电脑可以快速而便捷地查询到相关汇接点通信资源的使用情况,包括光缆数量、通信设备数量、端口使用情况等,为自动化方案的设计提供了参考。随着科学技术的发展和科学研究的进一步深入,现阶段通信系统设计中存在的缺陷定能被一一改进。
3结语
1.1系统性能特点:变电站综合自动化的监控和管理系统适应不同的工作环境,现场安装后可立即使用并稳定可靠运行。系统的软、硬件设备十分便于维护,各部件都具有自检和联机诊断校验的能力,为维护人员提供了完善的检测维护手段,包括在线的和离线的,都能准确!快速的进行故障定位,维护人员都能在现场自行处理。计算机监控和管理系统具有很高的可靠性(其平均无故障时间MTBF为:主要设备大于20000h,系统总体大于17000h。系统的软、硬件设备具有良好的容错能力。当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通信出错,或当运行人员在操作时发生一般性错误时,均不引起系统的保护功能丧失或影响其它模块的正常运行。
1.2信息采集方式:对一个较先进的变电站综合自动化系统而言,其信号采集应该是可以完全分散分布和下放的,因为只有这样才能最大限度地减少二次控制电缆,简化二次回路。特别是在10kV变电站,可将测控部分合并在10kV保护装置内,根据模拟量对采样精度的不同要求,采用专用的电流输入口以接测量用。
1.3网络结构与通信:分散分布式结构,各间隔层与站级层所有控制指令、数据传送、信息交换等都是通过计算机数字通信实现的。这就对承担数字通信的物理介质的可靠性、实时性提出了非常高的要求。因此在变电站自动化向分散式系统发展时,采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种趋向。
2变电站电力系统自动化的技术发展途径
2.1神经网络控制技术的应用:由于神经网络具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力,所以受到人们的普遍关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上,根据一定的学习算法调节权值,使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。
2.2模糊逻辑控制技术的应用:模糊方法使控制十分简单而易于掌握,在家用电器中也显示出优越性建立模型来实现控制是现代比较先进的方法,实践证明它有巨大的优越性!模糊控制理论的应用非常广泛。电热炉一般用恒温器来保持几档温度,以供烹饪者选用,模糊控制的方法很简单,输入量为温度及温度变化两个语言变量,每个语言的论域用&组语言变量互相跨接来描述。
2.3专家系统控制技术的应用:专家系统在电力系统中的应用范围很广,包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识,提供紧急处理,系统恢复控制,非常慢的状态转换分析,切负荷,系统规划,电压无功控制,故障点的隔离,配电系统自动化,调度员培训,电力系统的短期负荷预报,静态与动态安全分析,以及先进的人机接口等方面!虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用,但仍存在一定的局限性,如难以模仿电力专家的创造性。
2.4线性最优控制技术的应用:最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分,也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多,最成熟的一个分支。
3国内变电站自动化技术发展存在的问题
3.1不同产品的接口问题:接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一,包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通,需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。
3.2运行维护人员水平不高的问题:目前,变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家,在专业管理上几乎没有专业队伍,出了设备缺陷即通知相应的厂家来处理,从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。要想维护、管理好变电站综合自动化系统,首先要成立一只专业化的队伍,培养出一批能跨学科的复合型人才,加宽相关专业之间的了解和学习。其次,变电站综合自动化专业的划分应尽快明确,杜绝各基层单位“谁都管但谁都不管”的现象。
4变电站自动化系统应能实现的功能
4.1微机保护:是对站内所有的电气设备进行保护,包括线路保护,变压器保护,母线保护,电容器保护及备自投,低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:故障记录转贴于。存储多套定值。显示和当地修改定值。与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息,动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值,校对时钟等命令。
4.2数据采集及处理功能:包括状态数据,模拟数据和脉冲数据。状态量包括:断路器状态,隔离开关状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统,也可通过通信方式获得。常规变电站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路电压,电流和有功、无功功率值。
4.3事件记录和故障录波测距:事件记录应包含保护动作序列记录,开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现,一是集中式配置专用故障录波器,并能与监控系统通信。另一种是分散型,即由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
4.4控制和操作功能:操作人员可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器分接头,电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备,在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
4.5系统的自诊断功能:系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能,方便维护与维修,可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查,能快速发现装置内部的故障及缺陷,并给出提示,指出故障位置。
4.6数据处理和记录:历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容,它包括上一级调度中心,变电管理和保护专业要求的数据,主要有:①断路器动作次数;②断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;③输电线路的有功、无功,变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值及其时间;④独立负荷有功、无功,每天的峰谷值及其时间;⑤控制操作及修改整定值的记录。
5结语
电网调度自动化,简单来说,就是运用现代自动化技术,对电网进行调度和管理。电网调度自动化是电力系统自动化的重要组成部分,也是非常关键的内容。在我国,根据实际情况,对电网调度进行了相应的等级划分,由低到高依次为县级电网调度、地区电网调度、省级电网调度、大区电网调度以及国家电网调度。以县级电网调度自动化系统为例,其基本结构如下:在电网调度自动化中,计算机网络系统是最为关键的部分,其与服务器、工作站、显示器、变电站终端设备等在计算机系统的连接下形成了一个相对统一的整体,构成了电网调度自动化系统。在实际应用中,电网调度自动化所涉及的方面是非常广泛的,不仅需要对电网运行数据进行实时采集,还需要对电网运行中的安全性和可靠性进行有效评估,更需要对整个电力系统的运行状态和负荷能力进行预测,而这些功能的实现,都离不开计算机系统的支持。不同等级的电网调度对于计算机系统的需求也存在很大的差异,对于级别相对较低的电网调度自动化系统,可以选择PC机作为服务器或者工作站;而对于级别相对较高的电网调度自动化系统,由于电网容量更大,结构更加复杂,对于计算机系统的需求也较高,需要选择更加先进的计算机技术以及更加可靠的软件支撑。
2.智能电网技术
智能电网的基本网络结构如下:智能电网技术可以说是计算机技术与电力系统自动化技术有效结合的最佳范例,其中涵盖着相当多的技术,不仅电网的调度需要依靠智能电网技术对全局进行控制,而且智能电网技术同时也覆盖了发电、输变电、配电、调度等环节,计算机技术也随之深入到了电网运行的各个环节。在智能电网中,计算机技术的应用主要体现在稳定控制系统、调度自动化系统、柔流输电等方面,而正是由于计算机技术的应用和发展,才使得智能电网技术变得突飞猛进。从目前来看,我国构建智能电网的主要目标之一,就是利用现代数字化技术进行电网的建设。而在这个过程中,必然需要计算机技术的支持。首先是通信系统,利用现代通信技术,智能电网可以更好的对电网运行数据进行采集、传输和保护,需要电网建设人员的重视。在智能电网中应用通信系统,可以对电网的功能进行扩展,提升电网对于风险的抵抗能力,保障电网运行的稳定性和可靠性。同时,用户也可以通过通信系统,对智能电网服务系统进行访问,对电力相关的问题进行实时在线咨询,实行用户与供电企业之间的良好沟通。其次是信息管理系统,其同样是智能电网的重要组成部分,同样是以计算机技术为基础构建起来的。信息管理系统的功能主要是对信息的采集、处理、集成和显示,保障信息安全。信息管理系统在智能电网中的作用是非常重要的,例如,信息的采集和处理可以实现对各种信息的记录、归类、总结,方便人们进行查询;信息的集成可以有效提高智能电网的信息处理能力;信息显示可以为用户提供了解电网运行情况的平台;对于信息安全的保障则能够避免用户信息的泄露,使得用户的权益得到更好的保障。然后是网络拓扑,未来智能电网的结构必然是向着稳定性强、灵活性高的方向发展,而我国能源分布不均匀的情况使得发电区域和用电区域相距甚远,电力在传输过程中会出现大量的损耗。对此,我国在电力网络中加强了对于计算机技术的应用,通过直流联网工程等项目,对电网结构进行了优化和调整,从而有效确保了电网的经济高效运行。
3.变电站自动化
在电力系统中,变电站以及相关输配电线路的主要功能是方便供电企业与电力用户的相互沟通和联系。在应用计算机技术前,供电企业与电力用户之间的信息传递通常都是由人工方式进行,不仅效率低下,而且存在很大的滞后性。建设变电站自动化系统,融合计算机技术,可以极大地提高信息反馈效率,加强对于变电站的监控和管理,保证变电站的安全稳定运行。变电站自动化系统如下图所示:在不断的发展过程中,借助于计算机技术,变电站逐渐实现了自动化运行和管理,二次设备也开始朝着数字化的方向发展,并且随着计算机技术的不断深入,还将实现变电站的网络化和集成化。变电站自动化系统的出现,一方面,可以有效简化变电站的操作流程,实现无人值守,另一方面,也可以促进电网调度自动化的有效实现,必须得到电力技术人员的充分重视。
4.结语