時間:2023-05-17 09:56:26
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進入信息時代之后,科學技術飛速發展,人們的思想觀念和生活方式都發生了很大的改變,在這樣的背景下,我國電網自動化技術也取得了不小的發展,取得了一定的成效。自動化以及計算機技術的發展,為城市電網配電自動化系統建設提供了技術支撐,但是也面臨著嚴峻的安全挑戰,還有一系列的安全問題已經技術問題亟待解決。提起電網自動化,大多數人都不會陌生,但是在科學技術飛速發展的今天,我們也應當意識到,電網自動化建設需要一個長期的過程,并不能一蹴而就。今天,我們享受到的很大一部分的電力服務都還是數十年前的電網設備提供的,在電子設備更新換代速度如此之快的今天,依托數十年前的電網設備給整個城市供電必然要冒著巨大的風險,因此包括我國在內的很多國家都在對老化的電網及其效率、各種環境因素等進行管控,從而一步步改造電網,朝著電網自動化邁進。
1.2配電自動化的通信系統設計存在缺陷
通信系統是實現配電自動化的重要部分,配電自動化系統依靠快速有效的通信手段將指令傳遞給遠方的終端,遠方的終端再將信息反饋給指控中心才能實現配電網絡的正常運轉,如果將配電自動化網絡比作身體,那通信系統就是神經中樞,因此,建設配電自動化必須有合理的通信系統設計。但是目前,我國配電自動化的通信系統設計還存在很多缺陷,難以實現信息的實時傳遞和快速查詢,阻礙了配電網絡功能的正常發揮。
2解決配電自動化系統存在問題的有效對策
2.1提高配電自動化系統的安全性
安全問題一直是配電自動化系統建設需要重點解決的問題,為了提高配電自動化系統的安全性,要從硬件和軟件兩方面下手。首先要將網絡安全和加密作為關注的焦點,運用現代化的手段設計系統安全方案,利用高級物理安全實現無可比擬的低成本IP保護,從而預防克隆以及外設安全認證,還可以通過雙向安全認證、多層加密和物理篡改檢測等方法預防電網遭受網絡攻擊。為了保護硬件的安全,從硬件的制作、安裝到最后的銷毀,產品整個的生命周期都要使用安全的材料并制定周密的安全保護方案,從而防止制作時的合作伙伴訪問私鑰,防止他人開發攻擊系統的途徑。
2.2完善配電自動化的通信系統設計
通信系統是配電自動化系統的神經中樞,如果沒有合理有效的通信系統,配電自動化系統的正常功能就難以實現。廈門采用基于GIS的配電通信網絡管理系統,這一套管理系統分為兩個部分,一部分集成在電網GIS平臺之上,可以對配電通信線路資源進行圖形管理,使工作人員能夠直觀地了解到當前路線的地理連接情況和邏輯拓撲結構等信息;另一部分與GPMS系統集成,能夠實現通信設備的臺賬資源管理。在這個通信系統的支持下,配電自動化人員通過電腦可以快速而便捷地查詢到相關匯接點通信資源的使用情況,包括光纜數量、通信設備數量、端口使用情況等,為自動化方案的設計提供了參考。隨著科學技術的發展和科學研究的進一步深入,現階段通信系統設計中存在的缺陷定能被一一改進。
3結語
配電自動化指:利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合,將配電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起,改進供電質量,與用戶建立更密切更負責的關系,以合理的價格滿足用戶要求的多樣性,力求供電經濟性最好,企業管理更為有效。配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程,包含電力企業中與配電系統有關的全部功能數據流和控制。從保證對用戶的供電質量,提高服務水平,減少運行費用的觀點來看,配電自動化是一個統一的整體。通過一系列經濟政策和技術措施,由供需雙方共同參與的供用電管理。包含負荷管理、用電管理及需方發電管理等。需求側管理的幾個內容涉及電力供需雙方,甚至與電力管理體制有關,必須通過立法和制訂相應的規則,并最終由電力市場來調節。可以看到,電力的供需雙方不僅僅是一種電力買賣關系,也是以雙方利益為紐帶的合作伙伴關系,在電力市場環境下,需求側管理必將被重視。
二、配電自動化發展新動向
變電站自動化的發展,使供電可靠性有了很大的提高,但是,要進一步縮短故障停電時間,很大一部分取決于饋線自動化的發展。必須在饋電線路上裝設電動開關,配置饋線終端設備FTU,對一些分支線路,還應裝設故障指示器,并利用通信系統,向系統提供饋線運行數據和狀態,執行系統下達的饋線開關遙控操作命令。非線性負載、電動機直接起動、不平衡負載、焊接設備以及家用電器設備增多,降低了電壓質量。電壓質量對現代電子設備及計算機系統影響極大。為此,提出系統應對電壓進行連續測量和質量分析,噪聲越限告警。同時,要根據實際需要選擇不同的無功補償方式。集成化、智能化和綜合化是一發展趨勢。早期配電自動化的實施采用發展獨立的、單項自動化系統來解決問題,如直接的負荷控制、大用戶的遠程抄表等,由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關聯,其中大部分要求很難滿足,且還無法克服在擴大應用規模時確認所需投資的合理性所遇到的困難。這種按"功能定向"的方法,已造成綜合化水平非常低并帶來若干反面影響,如功能重疊、數據的重復、靈活性很差和維修費用高等。另外,配電自動化系統作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程,包含眾多的設備和子系統,各功能、子系統之間存在著不同程度的關聯,其本身及其所用技術又處于不斷發展之中,對任一家制造商而言,根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面,現有饋線終端設備不僅具有常規的遙測、遙信和遙控功能,且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質量的一些參數的檢測功能,甚至集成了斷路器的監視功能,且有進一步與斷路器、開關相結合,機電一體化,發展成為智能化開關的趨勢。顯著地降低了建設、運行和維護的綜合成本,為提高供電可靠性,創造了有利的條件。
故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效地解決這一問題,必須以數字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統為基礎。對于故障定位,國外有人提出使用三種技術綜合處理:故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區間故障概率統計法,這些信息結合在一起進行模糊邏輯處理。
三、電力線載波技術取得重大突破
DPL技術是針對能夠加強本地、區域性以至全球范圍的家庭和中小型公司的數據訪問性能和響應性能,采用改進的因特網規約(IP)以及復雜的專用電子裝置來沿低壓配電電纜網絡傳輸MHz級的數字高頻信號,同時監視導致信息失真的脈沖信號以及其他形式的電干擾,從而實現了利用配電網絡為家庭和中小公司提供數字電話、傳真及因特網通信服務的手段。該項技術的優越性體現在:對于電力公司來說,配電網絡是現成的,因而應用DPL技術的投資遠小于其他寬帶通信系統;由于配電系統連至千家萬戶,通過該網絡可為用戶提供極方便的因特網服務;該技術使得由調制的低壓網絡傳送的因特網和數據訪問的速度比目前最快的綜合數字服務網絡ISDN的速度提高了10倍,比與普通電話線連接的高速調制解調器快20倍;但目前推廣應用DPL技術存在一些因難:將變電站轉化為與因特網相連的網關,還需要在變電站中安裝開關以及異端高速回饋光纖網絡以承載變電站和因特網之間的數據傳輸;DPL這項技術,還需要進一步發展和證實,而其他技術,如低能無線(low-powerradio)、電纜調制解調器或不對稱數字電話用戶線(asymmetricdigitalsubscriberline)等高速通信系統都已商業化或即將商業化,因而至少在最近兩年內,DPL技術是一項相對比較貴的選擇方案。
無論是固態補償器STATCOM還是動態電壓恢復器(DynamicVoltageRestorerDVR)直流儲能裝置的容量決定了對每次電壓下跌進行調節的持續時間,可以從幾個Hz到幾秒鐘。若應用超導儲能器(MicroSuper-conductingMagneticEnergyStoragy-SMES),可適用于短時間大功率的存儲和釋放場所。有了用戶電力設施,用電的質量和可靠性仍需供電方和用電方合作解決,所以雙方的信息暢通和工況變化的透明度是十分重要的,這有賴于供電信息化程度的提高。用戶和供電者合作可以共同把擾動減少到幾乎沒有。不論是雷擊、開關切換還是負荷大變動等,都不使其干擾電力用戶的運作。
四、用戶電力技術的應用
用戶電力(CustomPower)技術是NarainG.Hingorani任職于美國電力科學研究院(EPRI)時和柔性輸電(FACTS)技術一起提出的。其核心內容是電力電子設備的應用。該項技術可以解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統擾動所引起的種種問題,可補償電壓下降及短時斷電,對諧波進行有效濾波,補償相電流的不平衡,改進功率因素。其對提高供電質量方面,有廣闊的前景,值得研究。
無論是固態補償器STATCOM還是動態電壓恢復器(DynamicVoltageRestorerDVR)直流儲能裝置的容量決定了對每次電壓下跌進行調節的持續時間,可以從幾個Hz到幾秒鐘。若應用超導儲能器(MicroSuper-conductingMagneticEnergyStoragy-SMES),可適用于短時間大功率的存儲和釋放場所。有了用戶電力設施,用電的質量和可靠性仍需供電方和用電方合作解決,所以雙方的信息暢通和工況變化的透明度是十分重要的,這有賴于供電信息化程度的提高。用戶和供電者合作可以共同把擾動減少到幾乎沒有。不論是雷擊、開關切換還是負荷大變動等,都不使其干擾電力用戶的運作。
1.1莆田市各供電分區現狀莆田有地(市)級供電企業1個,即莆田供電公司,縣級供電企業2個:仙游縣供電公司和湄洲島供電公司,均為直供直管。根據《配電網規劃設計技術導則》中以負荷密度的分區原則,將莆田市各供電片區分為三類。B類:市中心區,包括鳳凰山、霞林、龍橋、拱辰、鎮海街道辦事處所轄區域;C類:除市中心區以外市轄區及仙游縣城關(鯉城街道)、湄洲島;D類:仙游縣城關以外區域。
1.210kV通信接入網現狀莆田供電公司尚未全面啟動建設配電自動化系統,僅在2013年開展配電自動化主站系統建設。目前,僅在10條線路上安裝了137個故障指示器,自動化覆蓋區域為9.02km2,配電自動化覆蓋率為3.50%,其中,配電終端三遙比例為0、二遙終端比例為0,一遙終端比例為100%。配電網通信光纜方面,僅2009年試點建設豐美開閉所自動化項目,布放六城門交接箱-城廂變2條3km24芯普通光纜,梅園路4#開閉所-豐美開閉所1條1.28km24芯普通光纜,站房無安裝終端設備,同時配電自動化主站未建成,配電自動化通信網未開始運行。
2莆田地區電網配置中存在的主要問題
完善的中壓一次配電網絡是配電網自動化發揮作用的關鍵基礎,如果配電一次網架建設不到位,是無法保證配電自動化系統最大的效益的。不能過分夸大配電自動化的作用,尤其是配電網架優化沒有達到合理的程度時,配電網自動化對提高可靠性是相當有限的。所以,目前莆田供電公司在配電自動化系統建設初期的工作重點應在于一次網絡的優化,在優化中統籌考慮配電自動化的問題。目前莆田供電公司未開展配電通信網通信規劃,同時配電通信網沒有作為項目來看待,未與一次項目同步建設。各相關部門相互溝通配合有待加強,使通信規劃形成上下銜接、協調一致,形成橫向溝通、縱向協調的規劃管理體系。配用電項目建設資金來源渠道不同,應用系統、終端用戶隸屬于不同管理部門,造成相配套的通信網絡難以實施規范統一的專業管理,各部門之間職責界定不夠清晰,須建立合理高效的管理模式,確立統一有效、層次分明、功能清晰、相互銜接的規劃體系,實現配電自動化規劃建設的標準化和規范化,形成全面的標準化體系。配電通信網規劃建設處于起步階段,相關部門未配置配電通信網相關規劃人員,規劃隊伍專業能力較薄弱。同時,通信網絡自身的運行安全性、經濟性還不能獲得很好的保證。伴隨著電網的建設,通信網絡日益龐大和復雜,采取科學的、切合實際的態度做好人員結構的調整,充實配電通信專業運行維護人員,進而獲得必要的人員儲備將是電網安全可靠運行的重要保障。
3對莆田地區電網配置的自動化建設方案
3.1配網自動化配電自動化基于對各配電終端信息的采集,實現對配電系統的監測與控制,并通過對采集數據的分析計算和相關應用系統的信息集成,實現對配電網的科學管理。配電自動化是在能夠完成對配電網運行工況的日常監視情況下,具備對配電網絡發生故障時的快速反應,即當配電線路的某一區段發生故障時,配電系統具備自動隔離故障區段,自動恢復非故障區段的供電能力,從而達到縮小停電范圍和減少用戶的停電時間,提高對用戶供電可靠性的目的。通過實施線路分段原則,縮小個別用戶或線路故障帶來的整體停電,通過合理的線路分段數量和設置合理分段點,使用戶享有盡可能高的供電可靠性。
3.2莆田地區配電自動化建設方案2014~2015年,擬在B、C、D類區域同步開展配電自動化建設,提高莆田地區配電自動化水平,同時積累配電自動化建設及運用經驗。2013年莆田地區B類供電區域供電可靠性為99.973%,供電覆蓋面積為59km2,涉及線路71條,2014年選取其中13條開展“三遙”配電自動化試點建設(匯聚點設在110kV城東變),同年在B類區域12條新出線路同步敷設光纜線路按“三遙”配置。2015年在B類區域2條新出線路同步敷設光纜線路按“三遙”配置配電終端采用“三遙”模式。2017~2018年結合新建電源點110kV中心變的投運及網架優化改造,在網架逐步成熟的同時開始逐步開展配電自動化“三遙”建設。通信方式為光纖通信方式,通信平臺為工業以太網。匯聚點通過光纖骨干網將信息傳回主站,主站收集區域內配電終端的運行信息,判斷系統運行狀態,集中進行故障識別、定位,實現故障隔離和非故障區域恢復供電。在其他B類區域及C類區域開展“二遙”配電自動化建設,通過半自動方式實現饋線自動化,通信方式為無線公網,配電主站采集故障信息,對故障區域進行綜合分析,完成故障定位后,通過遙控或人工實現故障處理的方式。
(1)仙游縣供電公司:依據《配電網規劃設計技術導則》標準,仙游縣供電劃分為兩個區域,分別是C供電區和D供電區;其中,C供電面積為22.8km2,全社會用電量44592kWh,全社會最大負荷83.1MW,負荷密度為3.64MW/km2,用戶總數9.24萬戶;其中,D供電面積為627.01km2,全社會用電量124221kWh,全社會最大負荷208MW,負荷密度為0.33MW/km2,用戶總數26.19萬戶。10kV電網均為架空線路,其中,架空網結構以單輻射、單聯絡接線方式為主,單輻射占比49.38%,單聯絡占比33.33%,鯉城街道主要以多分段兩聯絡為主,鄉鎮供區以單輻射為主。10kV公用線路平均最大負載率為86.32%,線路最大負載率多集中在60%~80%之間,10kV配變平均負載率為32.68%,線路平均單條線路配變裝接容量9.77MVA/條,>12MVA線路條數15條,大于15~40km線路13回。10kV網架存在負載率偏高,轉供能力低,供電能力薄弱等問題。結合莆田配電網網架發展情況及《配電自動化規劃設計技術導則》形成了以下規劃思路:現階段,仙游C、D類區域配電網規劃重點在于配電網網架的改造和電源點建設上,配電網自動化宜采取“二遙”與“一遙”相結合的建設思路,通過半自動方式實現饋線自動化,通信方式為無線公網,配電主站采集故障信息,完成故障定位后,通過遙控或人工實現故障處理的方式。
(2)湄洲島供電公司:湄洲島由湄洲島供電有限公司供電,為C類供電區域,供電面積約6km2,用戶數約1.1萬戶,2013年全社會用電量約2510萬kWh,全社會最大負荷7.5MW,負荷密度為1.25MW/km2,湄洲島作為國家旅游局“AAAA”風景區、海神媽祖的故鄉,構筑安全、可靠、經濟的配電網,對滿足城市發展的需要顯得尤為重要。湄洲島上沒有電源點,目前僅靠110kV忠門變到島上的2回10kV單聯絡線路供電,從110kV忠門變到島上開閉所線路已經達到8.67km,造成島上10kV線路偏長,末端電壓偏低。2015年結合110kV湄洲變的建設同步開展“三遙”配電自動化建設,通信方式為光纖通信方式,通信平臺為工業以太網。由配電主站通過快速收集區域內配電終端的運行信息,判斷系統運行狀態,集中進行故障識別、定位,實現故障隔離和非故障區域恢復供電。
4結論
①自動化開關設備相互配合的配電自動化階段:主要設備為重合器和分段器等,不需要建設通信網絡和計算機系統,主要功能是在故障時通過自動化開關設備相互配合實現故障隔離和健全區域恢復供電。②通信網絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的配電自動化系統:在配電網正常運行時能起到監視配電網運行狀況和遙控改變運行方式的作用,故障時能及時察覺,并由調度員通過遙控隔離故障區域和恢復健全區域供電。③增加自動控制功能:隨著計算機技術發展,產生了第三階段的配電自動化系統。現階段的配電自動化以此為目標建設和完善。
2配電自動化管理系統需注意的問題
①規劃和建設好配電網架:規劃和建設好配電網架,是實現配電自動化及管理系統的基本條件。常用的配網接線有樹狀、放射狀、網狀、環網狀等形式,其中環網接線是配網最常用的一種形式。將配電網環網化,并將10kV饋線進行適當合理的分段;保證在事故情況下,110kV變電容量、10kV主干線和10kV饋線有足夠轉移負荷的能力。
②解決好實時系統與管理系統的一體化問題:由于配電自動化(DA)涉及的一次設備成本較大,目前一般僅限于重要區域的配網使用,而AM/FM/GIS則可在全部配網使用。若使用一體化可通過AM/FM/GIS系統在一定程度上彌補DA的不足,故配電自動化及管理系統的實時SCADA和AM/FM/GIS的一體化頗為重要。所謂一體化,是指GIS作為計算機數據處理系統平臺的一個組成部分,整個系統的實時性和數據(包括圖形數據)的一致性得以保證,使得SCADA和AM/FM/GIS通過一個圖形用戶界面(GUI)集成在一起,從而提高系統的效率和效益。
③配置合理的通信通道:通信系統信道的選用,應根據通信規劃、現有通信條件和配電自動化及管理系統的需求,按分層配置、資源共享的原則予以確定。信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道,試點項目建議使用光纖。
④選擇可靠的一次設備:對一次開關設備除滿足相應標準外,還應滿足配電自動化及管理系統的要求:第一三遙接口。模擬量接口:電流互感器或電流傳感器,電壓互感器或電壓傳感器;狀態接口:開關分、合狀態,開關儲能狀態,SF0壓力狀態;控制接口:分閘控制,合閘控制。第二操作電源。滿足開關操作時的電源供應:交流失電后,與控制設備配合能滿足數據通信和故障隔離、恢復供電對動作次數的要求。
3配電自動化的發展趨勢
①從多島化到集成的配電管理系統DMS:傳統的配電自動化,是由一些單項、分散的多島自動化所組成,功能相互重疊、數據不能共享、通道不能借用、功能不能互補。借助計算機通信和網絡技術把單項自動化系統相互連接起來,例如將配電網數據采集和監控(SCADA)、負荷管理(LM)和管理信息系統(MIS)通過少量接口轉換實現互聯而組成一個混合系統。解決問題的最佳途徑,即遵循“開放系統”最大限度地保護用戶原有硬軟件投資的原則,采用開放系統結構(OSA),實現多應用系統產品廠家系統集成的道路。
②配電網優化運行:電力市場的不斷完善迫使電力企業以效益為目標,把工作重心轉移到效率管理、降低成本和為用戶提供優質服務上。這使得供電企業必須不斷地分析電網的運行性能、制定電網優化運行方案。
③定制電力技術的應用:定制電力(CustomPower)技術是NarainG.Hingorani任職于美國電力科學研究院(EPRI)時和柔性輸電(FACTS)技術一起提出的。其核心內容是電力電子設備的應用。該項技術可解決電壓突升、突降和瞬時斷電等配電系統擾動所引起的種種問題,可補償電壓下降及短時斷電,對諧波進行有效的濾波,補償相電流的不平衡,改進功率因數,其對提高供電質量方面有著廣闊的前景,值得研究。
總之,配電自動化及管理系統具有實時性好、自動化水平高、管理功能強之特點,能提高供電可靠性和電能質量、改善對用戶的服務,具有顯著的經濟優越性和良好的社會綜合效益,因此開發出技術先進、功能實用的配網自動化系統是大家共同的目標。
(一)管理職責
許多電力單位在電纜管理方面還存在著職責不清不楚的情況,正處于一個相互推托的環節,其中很多單位更是沒有專門的電纜管理機構。
(二)管理制度,技術標準
對于電纜設備的專項管理,部分電力公司并沒有相關的管理制度,技術參照標準不一,很多都是一個部門一種標準,導致單位內部出現不兼容的現象。
(三)電纜運行的監測
部分電力企業,在電纜的監測、巡視時未做到定期、定時,也做的不夠到位。導致電纜存在的故障不能夠及時的發現并排除、清理。針對上述電纜管理中存在的問題,筆者根據自身多年在電纜方面維護工作的經驗,積累了許多相關經驗,在下文中,對如何做好電纜的有效性管理提出了個人的幾點建議。
二、實行電纜有效性管理的具體模式
(一)建立電纜專項管理隊伍
隨著電力電纜的應用的逐漸增加,電纜網絡的覆蓋面積正在不斷的擴大。在配電網中,電纜也有逐漸成為主力軍的趨勢,而電纜也是最薄弱的環節。所以,加強電纜運行的有效性管理才是現目前的重點之一。筆者所在的電力公司針對電纜現狀,專門設立了針對電纜管理的領導小組,在管理層之下,設置電纜的巡視隊伍、檢修隊伍以及電纜的施工等全方面的管理。電纜管理小組對電纜實行集中制的統一管理,明確的分配每一位員工的職責,專項負責施工、檢修等各項工序。根據筆者多年從事電纜運行以及管理的經驗總結來提出,作為電力公司,應當建立一套電纜有效性管理的技術監察體系。當巡視隊伍發現電纜出線故障時,及時上報,由管理小組提出整改方案,并立刻加以實施,將問題在最短的時間內做好完善處理;當檢修隊伍進行試驗電纜檢修的時候,管理小組應把握好技術和驗收環節,將最終的檢修情況和報告整體,并統一存檔。
(二)開展標準化的作業工作
嚴格執行電纜運行的相關規則制度,按照電力電纜指導書的要求,落實標準化的作業工作,是作為電力部門提高管理質量的重要依托。面對標準化的電纜運行作業,需要從以下幾方面進行:
1、交接驗收時
嚴格按照電纜施工及驗收相關規章制度,成立電力專家組對電纜工程進行驗收。從電纜的運輸,存放、加工,敷設、支架的配置與安裝等方面把好電纜標準化的驗收關卡。標準化的驗收、嚴格,認真的工作開展,杜絕了工程中出現質量、偷工減料等問題。對于存在不規范操作要求的電力工程嚴厲拒收,并提出可行性的整改措施,勒令其改正,以保證工程項目的合格率,從而能夠有效的降低電纜設備出現故障,進一步的提高了設備運行的可靠性。電力工程驗收完畢后,及時的做好資料存檔,并且錄入智能電網信息支撐平臺ERP,為以后的檢修提供詳細的資料。
2、巡視工作時
在電纜運行平時的巡視工作中,嚴格按照標準化作業,在借助SG-ERP國網系統支撐平臺,建立出一套具有標準化運行巡視、處理存在缺陷的閉環流程在配網電纜巡視之前認真參照標準化巡視作業指導書,然后在現場執行中攜帶PDA終端,保障100%的使用標準化作業系統。
3、檢修電纜時
考慮到電纜運行管理中存在的特殊性,對于電纜的各種設備的檢修需要制定出一套針對性的指導書。例如:電纜敷設標準作業指導、高壓分支箱檢修等,規范電纜檢修的工作流程以及電纜線路施工的具體工作程序,也確保電纜設備檢修的標準化、規范化。
4、預防性試驗時
筆者所在的電力公司針對預防性的規章制度,在電纜主絕緣的絕緣電阻、外護套絕緣電阻、內襯層絕緣電阻以及銅屏蔽層電阻等測試試驗時,編制出標準化作業指導書,在預防性的試驗下,達到試驗的數據的有效性、準確性以及可靠性,并且不斷的補充、更新試驗的具體程序。
三、電力電纜的相關管理經驗
根據多年的電纜管理運行工作中的經驗,筆者所在的電力公司在電纜的管理方面也取得了一定的寶貴經驗,對專業化管理、設備管理還應做到更好。
(一)電纜的專業化管理經驗
作為電力公司,還需要通過電力公司所有人員的不懈努力,將施工工程中的線路故障進行有效的控制,使得電纜故障對系統的影響降至了最低。在電纜設備的檢修、試驗等工序中,做好現場的認真勘查,填寫勘查數據,讓檢修、試驗等工序更加具有針對性,避免對電力現場施工缺乏必要的認識、安全管理措施不到位以及人員配置,調控等問題的出現。在工序之前,召開相關會議,對可能出現的風險進行有效的辨識及控制分析。
(二)對電纜設備管理的經驗
近幾年來,國網SG-ERP的推行,在前期的工作中,應充分的準備好所有資料,及時的收支電纜線路的具體新號、規格以及長度,以保證達到100%輸入率。同時,還需要建立電纜的閉環缺陷管理制度,借助智能電網信息支撐平臺,實現閉環式的電纜線路管理。例如:對10KV的電纜設備管理,做好定期巡查,建立電纜臺賬,及時更新電纜信息,做到隨時掌握電纜的運行狀況。對電纜的基礎資料建設、管理,應當進一步完善;加強巡視、現場施工監控,盡量減少外力事故的發生,以達到保護電力電纜的目的。所以,電纜的有效性管理的要求就是建立、健全電纜基礎臺賬,加強管理度,提高電力電纜的巡視質量。
(一)課程保障機制不健全
學科教學質量并得不到保障。專業建設單位管理權限具有局限性,不能對本專業所有課程進行控制。基礎課程的教師根本沒有什么選擇權。教學理論與實踐嚴重脫節,造成學生擁有專門的技術知識,卻用不到實處。此外,學科的教學內容一般比較陳舊落后,跟不上現代科學技術的發展。電氣工程在發展過程會產生新的特性,如若再沿襲老一套理論來指導技術操作,顯然不科學,也將達不到技術的要求。再者,專業學生的實踐能力只能停留在依葫蘆畫瓢的層面上,學生缺乏對技術操作的敏感度,也即是在進行技術操作時,要參照書本,一板一眼,操作速度慢,效率低。如果沒有書本作為參照物將無法自主進行實際操作。最后,學生缺乏獨立分析問題和解決問題的能力,綜合能力和設計能力不強。
(二)創新實踐能力不足
近年來,大學生就業難的現象越來越突出,各中原因除了當今社會競爭越來越激烈之外,還有一個重要原因就是我國大學生普遍缺乏創新精神以及實踐能力。這些缺失是因為高校人才培養模式存在著諸多弊端,學校過于注重對學生知識層面的灌輸,而忽略了對學生實際能力的培養,直接導致大學生的工作水平跟企業單位需求不相適應。特別是電氣工程專業的學生,本身的專業要求調研和實踐,如果學生不能將學科知識靈活轉變為實踐理論,學科教學將失去其存在的意義。因此,大學生的實踐能力和創新精神培養是各高校教學工作的重中之重,也是人才培養模式的中心和出發點。教育的目的不應該只是傳授課本知識,還應該把學生的創造力誘導出來。電氣工程要獲得強大的生命力,必須革新傳統的人才培養模式,大力培養學生的實踐能力和創新精神。
二、電氣工程自動化人才培養對策
(一)轉變教學理念
教師要打破傳統的教學模式,建立創新型人才培養模式。首先,教師要在教育觀念上轉變,從教師的“教”為主轉變為學生的“學”為主,促進學生學、思、知、行的結合。同時,教師不要過于重視對書本知識的全盤灌輸,而應該正確引導學生進行獨立思考,分析問題并找到解決問題的方法,并鼓勵學生學以致用,將所學的理論運用到實際生活中去,切實提高學生的實踐創新能力和科學研究精神。此外,教學改革應該跟教學建設同步,將先進的教學理念融合到教學實踐中去,使軟件建設和硬件建設達到最大程度的協調和同步。教學目標突破傳統局限,實現創新和與時俱進,以使實驗教學水平達到一個新的高度。再者,還有改革教學內容,優化教學內容,要摒棄傳統老舊觀念,以培養學生的創新意識。為了適應電氣工程和社會需求的發展趨勢,應該將學科交融和知識互補作為目標,組建創新型教學團隊。
(二)調整課程結構
制定一個創新、全面、綜合的課程結構體系,充分考慮學時、綜合學分和考核方式等方面的因素,使學生真正能在教學過程中獲得技術經驗和實踐經驗。目前,教育事業的發展對學生的綜合素質要求越來越高,學生不能再擔當高分低能的學習機器,而要將知識或理論運用到現實生活中去,真正做到學以致用,使知識理論發揮實際功用。為了培養學生的綜合實踐能力,課程改革應該適當增加公共基礎課程,注重實驗課,適當降低專業理論類課程。此外,學校要將教學密度和精度相結合,根據當前的教育改革需要,對電氣工程課程進行精煉并適當刪減,增加技術理論跟實踐性課程的互動性。
(三)培養學生創新能力
創新能力是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。學校是知識傳播、思維創新的重要陣地,也是培養創新型人才的重要基地。因此,學校對學生創新能力的培養起著不可替代的作用。教師教學要讓學生從被動轉變為主動,鼓勵學生通過獨立思考、探討、實踐等形式,讓學生在自主學習和動腦、動手的情況下獲取知識和掌握操作技術,同時,也培養了學生獨立分析和解決問題的能力。此外,教師不僅要深入研究教材,根據教學內容來挖掘創新的關鍵點,讓學生真正能從課堂上得到創新訓練,還要精心設計課堂,充分利用知識理論創設情景,讓學生從不同角度去思考問題、解決問題,培養學生的發散思維能力、培養個體創造力。
三、結束語
【關鍵詞】智能電器 低壓配電自動化 智能電器應用 低壓配電電器 應用
中圖分類號: TM642+.2 文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言。
所謂的智能電器,就是將電力電子、數字信號處理、電磁兼容、數控制造、傳感器、現場的總線局域網、計算機及動態模擬仿真,加入新材料和新工藝,和現場的質量監控技術進行有機結合而產生的新一代具有智能化的電器。隨著我國微電子技術的快速發展,各種微處理芯片和各類通訊協議芯片、電流傳感器、電壓及功率電子器件等技術得到迅速提升,通過各種組合,將智能電器嵌入到低壓電器中,而成為網絡化、智能化和小型化的具有穩定可靠,節能環保,安全有效的新時代電器。
二.智能電器的發展及應用
我國智能電器的發展已有20多年的歷史,從開始的引進、仿制和消化吸收到自主創新,其控制器的性能和斷路器的極限分斷能力已與國外的品牌產品一樣,有些指標已超過國外同類產品。1000V以下的低壓電器智能化程度較高,3kV、6kV、10kV、24kV和35kV中壓電器智能化速度較慢。而110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV高壓電器由于傳感器技術、電磁兼容和可靠性等方面因素,智能化水平更低一些。本文所述的智能電器主要是指1000V以下(含AC230V、400V和690V)低壓電器。
目前國內低壓配電柜中使用較多的智能電器主要有:智能框架斷路器(簡稱ACB)、智能塑料外殼式斷路器(簡稱MCCB)、智能漏電斷路器(簡稱RCCB,又稱剩余電流斷路器、零序電流斷路器)、智能雙電源自動切換裝置(簡稱ATSE)、智能無功功率自動補償控制器(簡稱JKG、JKF、JKL和JKW)、智能數字儀表系列、智能電動機保護器、智能軟起動器、變頻調速器、智能型接觸器、智能型CPS、智能型微型斷路器和智能型防爆電器等。
智能框架斷路器(簡稱ACB)。ACB是低壓配電柜中的主開關或分支開關,我國年用量約65萬臺,全部是智能型的。它具有過載長延時反時限保護,短路短延時、短路瞬時保護,單相金屬性對地短路保護,中性極保護,負載監控保護,區域聯鎖選擇性保護,MCR(合閘短路開斷保護),缺相及三相電流不平衡保護,過電壓、欠電壓、失電壓和三相電壓不平衡保護,需量電流、需量功率保護,過頻、欠頻及逆功率保護等。
隨著建筑電氣的發展和智能電網的建設,擁有智能化功能的低壓電器越來越受住宅配電系統供應商重視。,在南京舉辦的第二屆中國國際電工電器裝備博覽會上,就有很多智能化的低壓電器產品亮相。法泰電器(江蘇)有限公司展出的FTB1帶選擇性保護小型斷路器.就是智能低壓電器的典型代表。FTB1由法泰電器、上海電器科學研究所等聯合開發.具有完全自主知識產權。該產品屬于第四代低壓電器.填補了我國低壓終端配電系統在選擇性保護領域的空白.不僅分斷能力高、產品體積小.而且具有選擇性保護、智能化通信功能.能滿足智能樓宇和智能終端配電回路系統的使用需求。同樣具有智能化功能的還有百利特精電氣股份有限公司研制的VW60新一代智能低壓框架斷路器。VW60萬能式低壓斷路器產品具有體積小、短路性能強、操作機構新穎和現場總線技術水平高等特點。該產品的成功開發.可促進智能化低壓配電與電控成套開關設備的發展,從而推動配網智能。
四.智能電器在低壓配電自動化中的應用。
1.低壓電器。
傳統的開關電器無法滿足現代化控制與配電系統的需求,限制了現代化控制與配電系統的發展。隨著電力系統自動化程度的不斷提高,對開關電器提出了高性能、高可靠性、小型化、多功能、組合化、模塊化、智能化的要求。
電器智能化技術幾乎是與微機技術(特別是單片微機控制技術)、微電子技術、計算機網絡和數字通信技術同步發展的。早在20世紀70年代末和80年代初,從世界上第一片8位單片機問世起,西歐、日本和美國就開始研究通過超大規模集 成電路技術,把單片機及其所需電路芯片制成可與電動機供電電器相結合的專用集成電路IC (Integrated Circuit)芯片,替代體積龐大的繼電器控制電路,完成電動機起動、控制和多種保護功能。日本和美國在20世紀80年代中期將這種產品成功推向市場,開發出第一代智能電器產品—單片機化電動機多功能保護裝置。
在智能電器發展初期,對智能電器的定義曾有過一個很不確切的認識,即“微機控制+開關電器”就是智能電器。從大多數智能電器元件和成套設備的硬件結構看,它們確實主要包含這兩部分。把這類產品稱為智能電器的實質是因為微機控制和現場各類參量的數字處理技術的應用,使這類產品具有了自動識別有無故障及故障類別的能力,并能根據現場情況控制開關電器的操作機構進行不同的操作。
2.智能低壓電器的優點。
智能低壓電器具有五大優點:
一.普通配電電器會使配電系統產生高次諧波,而智能配電電器能夠消除輸入信號中的高次諧波,從而避免高次諧波造成的誤操作。
二.智能過載保護電器可以保護多種起動條件的電動機,具有很高的動作可靠性,如電動機過載與斷相保護、接地保護、三相不平衡保護以及反相或低電流保護等。
三.智能保護繼電器具有監控、保護和通信功能。
四.智能電器可實現中央計算機集中控制,提高了配電系統自動化程度,使配電、控制系統調度和維護達到新水平。
五.智能電器采用數字化新型監控元件,使配電系統和控制中心提供的信息最大幅度增加,且接線簡單、便于安裝,提高了工作可靠性。
3.應用。
(1)低壓電器基本智能化技術。
目前,智能化低壓電器基本含義主要包括以下功能,保護與控制功能齊全,兼有電參數測量,外部故障檢測、報警和開關內部故障自診斷與報警,系統運行狀態監控,電能使用管理等功能(或其中一部分功能)。
(2)智能配電系統過電流保護新技術。
當配電系統發生非正常過電流時,低壓電器應及時斷開。為了使故障停電限制在最小范圍,低壓電器應有選擇性斷開。即故障級保護電器迅速切除故障電路上級保護電器不跳閘,這對智能電網尤為重要。
(3)智能電網過電壓保護技術。
由于智能電網中大量采用網絡化、信息化技術及相關設備,這些設備中含有大量電子器件,相當一部分設備本身就是電子化的。它們容易受雷電和系統中其他開關設備操作過電壓傷害。另外智能電網中必然包括分布式新能源系統,這些系統無論是發電設備還是控制設備同樣易受過電壓傷害,因此智能電網過電壓保護尤為重要。
五.結束語。
目前,我國國產的低壓智能電器還存在許多問題亟待解決,通過繼續研發新產品,深入技術研究,拓展低壓電器領域,利用新型能源技術,積極開發新能源配套的電器和控制系統,在保證產品可靠性的基礎上,逐步完善產品功用,實現智能化、網絡化。
參考文獻:
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[5]劉虎民 CAN總線在低壓配電系統中的應用 [期刊論文] 《低壓電器》 ISTIC PKU -2002年3期
關鍵詞:電氣工程 自動化 技術
中圖分類號:F407.6 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著人們生活水平的提高,電氣工程及自動化的要求也越來越高,它不僅要滿足照明、家電用電量、安全用電等需求,更注重其美觀、實用、方便的使用效果。
1 供配電系統
現代工農業及整個社會生活中電力應用非常廣泛,一般建筑采用低壓供電,高層建筑通常10kV電壓供電。
1.1 電力系統及電力負荷
(1)電力系統概念。在電力系統中,如果每個發電廠孤立地向用戶供電,其可靠性不高。如當某個電廠發生故障或停機檢修時,該地區將被迫停電,因此為了提高供電的安全性、可靠性、連續性、運行的經濟性,并提高設備的利用率,減少整個地區的總備用容量,常將許多發電廠、電力網和電力用戶連成一個整體。這里由發電廠、電力網和用戶組成的統一整體稱為電力系統。
(2)我國電網電壓等級。電力網的電壓等級比較多,從輸電的角度來講,電壓越高則輸送的距離就越近,傳輸的容量越大,但電壓越高,要求絕緣水平也相應提高,因而造價也越高。目前,我國根據國民經濟發展的需要,技術經濟上的合理性及電機電器制造工業的水平等因素,由國家頒布制定了我國電力網的電壓等級主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、550kV等10級。其中電網電壓在1kV及以上的稱為高壓,1kV以下的電壓稱為低壓。
1.2 10KV 變(配)電所及高壓設備
(1)變(配)電所位置的選擇原則。①接近負荷中心,這樣可降低電能損耗,節約輸電線用量;②進出線方便;③接近電源側;④設備吊裝、運輸方便;⑤不應設在有劇烈振動的場所;⑥不宜設在多塵、水霧(如大型冷卻塔)或有腐蝕性氣體的場所,如無法遠離時,不應設在污染源的下風側;⑦不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方或貼鄰;⑧變(配)電所為獨立建筑物時,不宜設在地勢低洼和可能積水的場所;⑨高層建筑地下層變(配)電所的位置,宜選擇在通風、散熱條件較好的場所。
(2)主結線的方式及特點。變(配)電所的主結線(一次接線)是指由各種開關電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯電容器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據,也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據。
主結線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。
(3)變電所的形式和布置。①變電所的形式有獨立式、附設式、桿上式或高臺式、成套式變電所。附設式又分為內附式和外附式。②10kV變電所一般由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室三部分組成。
(4)常用高壓設備。常用的高壓一次電氣設備有:高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關柜、高壓避雷器和互感器等。
1.3 低電壓配電系統及低壓設備
(1)低電壓配電方式。低電壓配電系統是由配電裝置和配電線路組成。低電壓配電方式是指低電壓干線的配電方式。低電壓配電方式有放射性、樹干式、鏈式三種形式。
(2)常用低壓設備特點及用途。低壓電氣設備通常是指電壓在1000V以下的電氣設備,在建筑工程常見的低壓電氣設備有刀開關、熔斷器、自動空氣開關、接觸器、低壓配電柜等。
2 樓宇自動化
樓宇自動化控制采用的是計算機集散控制,所謂計算機集散控制就是分散控制集中管理。它的分散控制器通常采用直接數字控制器(DDC),利用上位計算機進行畫面的監控和管理。主要手段是動畫、曲線、文本、數據庫、腳本、和各種專用控件等。樓宇自動化包括:空調與通風監控系統、給排水監控系統、照明監控系統、電力供應監控系統、電梯運行監控系統、綜合保安系統、消防監控系統和結構化綜合布線系統。
設計樓宇自動化系統的主要目的在于將建筑內各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷,采用最優化的控制手段,對各系統設備進行集中監控和管理,使各子系統設備始終處于有條不紊、協同一致和高效、有序的狀態下運行,在創造出一個高效、舒適、安全的工作環境中,降低各系統造價,盡量節省能耗和日常管理的各項費用,保證系統充分運行,從而提高了智能建筑的高水平的現代化管理和服務,使投資能得到一個良好的回報。
3 電氣安全
隨著人類對電力能源的重視與不斷應用,電力設施與設備已與現代人類的工作與生活密不可分,電力甚至成為現代各行各業發展的基礎前提。但不可否認的是由于種種原因,電力能源在帶給人們工作與生活的便利的同時,由電氣設備產生的問題也帶給人類的生產與生活不少煩惱與損失,有時甚至表現為災難。因此,電氣安全不僅已成為各國電氣操作與維護人員消除安全生產隱患、防止傷亡事故、保障職工健康及順利完成各項任務的重要工作內容,同時也是電氣專業工作者首要面臨并著力解決的課題。
3.1 電氣絕緣
保持配電線路和電氣設備的絕緣良好,是保證人身安全和電氣設備正常運行的最基本要素。電氣絕緣的性能是否良好,可通過測量其絕緣電阻、耐壓強度、泄漏電流和介質損耗等參數來衡量。
3.2 安全距離
電氣安全距離,是指人體、物體等接近帶電體而不發生危險的安全可靠距離。如帶電體與地面之間、帶電體與帶電體之間、帶電體與人體之間、帶電體與其他設施和設備之間,均應保持一定距離。通常,在配電線路和變、配電裝置附近工作時,應考慮線路安全距離,變、配電裝置安全距離,檢修安全距離和操作安全距離等。
3.3 安全載流量
導體的安全載流量,是指允許持續通過導體內部的電流量。持續通過導體的電流如果超過安全載流量,導體的發熱將超過允許值,導致絕緣損壞,甚至引起漏電和發生火災。因此,根據導體的安全載流量確定導體截面和選擇設備是十分重要的。
4 建筑設備自動化系統
建筑設備自動化系統實際上是一套中央監控系統。它通過對建筑物(或建筑群)內的各種電力設備、空調設備、冷熱源設備、防火、防盜設備等進行集中監控,達到在確保建筑內環境舒適、充分考慮能源節約和環境保護的條件下,使建筑內的各種設備狀態及利用率均達到最佳的目的。
參考文獻
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