Documentos técnicos sobre automatización de sistemas de energía
Documento 1 sobre tecnología de automatización de sistemas de energía
Análisis de tecnología de automatización de sistemas de energía
Con el rápido desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia y microelectrónica, el accionamiento eléctrico original ( El concepto de control de accionamiento eléctrico ya no puede abarcar completamente todos los equipos de control que realizan tareas de primera línea en los sistemas modernos de automatización de la producción. Además, el control de accionamiento eléctrico salió de fábrica y se utiliza ampliamente en el transporte, granjas, oficinas y electrodomésticos. Su objeto de investigación se ha desarrollado en los sistemas de control de movimiento, y a continuación solo se presentarán los nuevos desarrollos en la tecnología de automatización eléctrica.
Automatización de energía; bus de campo; tecnología de comunicación inalámbrica; convertidor/inversor de frecuencia
0 Introducción
Hoy en día, los sistemas de automatización innovadores controlan procesos complejos. El proceso garantiza la confiabilidad y seguridad de las operaciones de proceso y establece una base correspondiente para estrategias de mantenimiento avanzadas.
El rápido desarrollo de la tecnología de automatización de procesos energéticos y la mejora continua de los niveles de control han creado las condiciones para que la industria energética resuelva la contradicción entre los recursos energéticos y las limitaciones ambientales. Con el desarrollo de la sociedad y la industria energética, la importancia de la automatización energética aumenta día a día. Las barreras entre las tecnologías tradicionales de la información, la comunicación y la automatización están desapareciendo gradualmente. Las últimas tecnologías, incluidas redes inalámbricas, buses de campo, convertidores de frecuencia, interfaces hombre-máquina y software de control, mejoran enormemente la eficiencia y seguridad de los sistemas de proceso.
El sistema de automatización del sistema de energía generalmente se refiere al sistema secundario de los electricistas, es decir, la automatización del sistema de energía se refiere al uso de varios dispositivos con funciones automáticas de detección, toma de decisiones y control, a través de sistemas de señales y transmisión de datos. Los sistemas, local o remotamente monitorean, coordinan, ajustan y controlan automáticamente todos los componentes, sistemas parciales o el sistema completo del sistema de energía para garantizar la seguridad, estabilidad, operación saludable y calidad de energía calificada del sistema de energía [1].
1 El desarrollo de la automatización de la energía eléctrica
China comenzó a desarrollar la tecnología de automatización de subestaciones en la década de 1960. Después de décadas de desarrollo, la tecnología de automatización de subestaciones ha alcanzado un cierto nivel. En la transformación y construcción de redes eléctricas urbanas y rurales en mi país, no solo las subestaciones de bajo voltaje están desatendidas, sino que también se utiliza una gran cantidad de nuevas tecnologías de automatización en la construcción de subestaciones de voltaje ultra alto de 220 kV y superiores. , lo que mejora enormemente el nivel de modernización de la construcción de la red eléctrica y mejora la transmisión y distribución de energía y la posibilidad de despacho reduce el costo total de construcción de la subestación, lo que se ha convertido en un hecho indiscutible. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología no tiene fin. Con la madurez del desarrollo y la aplicación de interruptores inteligentes, transformadores fotoeléctricos de corriente y voltaje, detección de estado en línea de equipos operativos primarios, capacitación y simulación de operación de subestaciones y redes informáticas de alta velocidad en sistemas en tiempo real, tendrá un profundo impacto en la tecnología de automatización de subestaciones existente. El impacto de esto es que está a punto de surgir un sistema de automatización de subestaciones totalmente digital.
2 Implementación de Tecnología de Automatización de Energía Eléctrica
Fieldbus se denomina red de área local informática en el campo de la automatización. Con el rápido desarrollo de la tecnología de la información, la estructura de los sistemas de automatización también ha cambiado. Con la creciente complejidad de las redes eléctricas industriales y los problemas de derechos de autor en las redes de automatización industrial, las personas tienen requisitos cada vez mayores para la seguridad de las redes eléctricas. Como nueva tecnología de control, la tecnología de control de bus de campo reemplazará el modo de control anterior y se aplicará a la automatización de energía.
3 Tecnología inalámbrica
La tecnología de comunicación inalámbrica tiene características atractivas porque no requiere cableado complejo y costoso en áreas de fábrica. El personal de inspección y mantenimiento in situ puede mantenerse en contacto con los centros de gestión de control, como las salas de control centralizadas, para lograr el intercambio de información. Además, la tecnología inalámbrica es altamente flexible y fácil de usar, permitiendo la visualización, ajuste de parámetros y diagnóstico de dispositivos o sistemas remotos a través de enlaces remotos. El surgimiento y el rápido avance de la tecnología inalámbrica están brindando a la industria energética una nueva perspectiva sobre los problemas, marcando el comienzo de una nueva y emocionante era en la industria de procesos energéticos y la gestión de activos.
Aunque hay muchas tecnologías inalámbricas disponibles, sólo unas pocas de ellas son especialmente adecuadas para las industrias de moda.
Esto se debe a que el proceso de propagación de la señal inalámbrica a través del espacio, la capacidad de datos (ancho de banda), la resistencia a la interferencia RFI (interferencia de radiofrecuencia)/EMI (interferencia electromagnética), la sensibilidad a las barreras físicas, la escalabilidad, la confiabilidad y el costo dependen de diferentes tecnologías inalámbricas. Las redes varían. Por tanto, muchos usuarios tienden a hacerlo? ¿Qué tecnología inalámbrica debo elegir según mi aplicación específica? . Las tecnologías inalámbricas utilizadas para el control incluyen principalmente GSM/GPRS (celular), Radios 9OOMHz, wi-Fi (802.11 a/b/g), WIMAX (802.16), ZigBee (802.15.4), red ad hoc, etc. Entre ellas, las aplicaciones Wi-Fi y WIMAX son las que están creciendo más rápidamente.
4 Tecnologías de la Información
La informatización energética incluye dos partes: producción de energía, automatización del despacho e informatización de la gestión. La automatización de centrales eléctricas y centrales eléctricas siempre ha sido el foco de la informatización de la energía eléctrica. La mayoría de las centrales hidroeléctricas, centrales térmicas y subestaciones están equipadas con sistemas de monitoreo por computadora. Un número considerable de centrales hidroeléctricas también han quedado desatendidas y menos tripuladas después de la transformación. La aplicación generalizada de sistemas de monitoreo de automatización de la producción de generación de energía ha mejorado enormemente el nivel de automatización del proceso de producción. El nivel de automatización del despacho de energía es aún más avanzado en el mundo. En la actualidad, se han construido sistemas de automatización de despacho de energía como SCADA, AGC y ems. Todas las agencias provinciales de despacho de energía han establecido sistemas SCADA y se ha automatizado el 100% del despacho de tres niveles de la red eléctrica. Guo Ziming, director del Departamento de Automatización de la Oficina de Despacho de Energía Eléctrica del Norte de China, dijo que ya en la década de 1970, la Oficina de Despacho de Energía Eléctrica del Norte de China utilizaba computadoras de transistores para enviar electricidad, de 121 a 176 en China, y luego a 176. . En 1978, la Oficina de Despacho de Energía Eléctrica del Norte de China básicamente se dio cuenta de la automatización del despacho de la red eléctrica.
5 Tecnología de seguridad
La electricidad es uno de los elementos vitales de la sociedad, y la dependencia de la sociedad humana del sistema eléctrico ha alcanzado un nivel inimaginable. El impacto de una catástrofe del sistema eléctrico en la sociedad es inconmensurable, por lo que lo más importante del sistema eléctrico es la seguridad de su funcionamiento, pero este problema no se ha resuelto bien en todo el mundo. La probabilidad de que se produzca un desastre en el sistema eléctrico es muy pequeña, pero las consecuencias son extremadamente graves. El sistema eléctrico de China también ha experimentado importantes accidentes que han destruido la estabilidad. Debido a las necesidades del rápido desarrollo económico de China, la industria energética seguirá desarrollándose a una velocidad y escala sin precedentes. Con la implementación de la Central Hidroeléctrica de las Tres Gargantas, la transmisión de energía de oeste a este, el suministro mutuo de norte a sur y la interconexión a nivel nacional, China seguramente tendrá el sistema eléctrico más grande del mundo.
6 Tecnología de transmisión
El dispositivo que realiza la regulación de velocidad de frecuencia variable se llama convertidor de frecuencia. Los inversores generalmente constan de rectificadores, filtros, circuitos de accionamiento, circuitos de protección y controladores (MCU/DSP). Como una de las poderosas herramientas para el ahorro de energía y la reducción de emisiones, el convertidor de frecuencia se ha utilizado amplia y maduramente en equipos eléctricos. Para los fabricantes de inversores, en los próximos 30 años, los inversores, especialmente los de alto voltaje, desempeñarán un papel extremadamente obvio en el ahorro de electricidad y la reducción del consumo. Los inversores se convertirán en la primera opción para cada vez más tecnologías de transformación en la industria energética.
En la industria, ABB, líder en tecnología de automatización eléctrica, ha establecido la base de producción de transformadores y el centro de fabricación de aisladores más grande del mundo. Desde su creación en 1998, la empresa ha participado en varios proyectos de construcción de energía clave a nivel nacional y ha recibido elogios de usuarios nacionales y extranjeros por el rendimiento seguro, confiable, eficiente y de ahorro de energía de sus productos. Sus productos incluyen PLC, convertidores de frecuencia, instrumentos, robots y otros productos que han sido bien utilizados en la industria energética.
7 Interfaz hombre-máquina
Las centrales eléctricas, subestaciones y paneles de alimentación de CC son equipos muy importantes. Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología, la mejora de la red de búsqueda empresarial y la tecnología de microcomputadoras de un solo chip, la industria energética ha planteado requisitos de mayor precisión y calidad para las centrales y subestaciones eléctricas. El panel de alimentación de CC es un equipo muy importante en el equipo secundario de centrales y subestaciones de energía. Es responsable de proporcionar energía de control y protección de CC a las centrales y subestaciones de energía. Al mismo tiempo, proporciona energía operativa para interruptores y disyuntores de alto voltaje, por lo que la confiabilidad de la placa de alimentación de CC afectará directamente el funcionamiento seguro de la central eléctrica. El desarrollo de paneles de fuente de alimentación de CC ha pasado por mucho tiempo, desde los primeros generadores de CC y cargadores de CC de saturación magnética hasta cargadores de CC controlados por tiristores de circuito integrado, cargadores de tiristores controlados por microcontroladores y dispositivos de carga de fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia, etc. , y ahora es muy maduro.
La parte de carga del rectificador de la placa de alimentación de CC todavía adopta la tecnología de conmutación suave más popular del mundo, que finalmente convierte la potencia de CA de frecuencia de alimentación en una salida de CC estable. El componente principal del control del sistema de la placa de alimentación de CC es el controlador programable PLC de la serie V80. Procesa las cantidades analógicas de entrada y salida y los valores de conmutación recopilados por el sistema y, finalmente, controla el módulo de fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia de acuerdo con el. Curva de batería y configuración manual de requisitos de trabajo.
8 Conclusión
La tecnología de automatización eléctrica es la disciplina integral más activa, dinámica y prometedora del mundo actual, y es un complejo de muchas tecnologías nuevas y avanzadas. Su ámbito de aplicación es muy amplio y ha penetrado en casi todos los departamentos de la economía nacional. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestro país, la tecnología de automatización eléctrica también mejora constantemente.
Referencia
Wang Xiuli. Una revisión de la automatización del sistema eléctrico de China [J]. Conservación del agua y tecnología de energía eléctrica, 2005 (02).
[2]Tang Liang. Una breve discusión sobre la aplicación de tecnología inteligente en la automatización de sistemas eléctricos [J Silicon Valley, 2008(02).
Xia Yongping, Tang Jianchun. Sobre la automatización de sistemas eléctricos [J].
Documento 2 sobre tecnología de automatización de sistemas de energía
Análisis de la tecnología de automatización de sistemas de energía
Resumen: ¿Cuál es la demanda de suministro de energía eléctrica en la sociedad moderna? ¿Seguro, fiable, económico y de alta calidad? Etc. En consecuencia, el sistema eléctrico continúa planteando mayores requisitos para la automatización. La tecnología de automatización de sistemas de energía se ha desarrollado desde un nivel bajo a un nivel alto, de parcial a general. Este artículo detalla esto.
Palabras clave: sistema de energía; automatización; automatización
Introducción
En los últimos años, con el desarrollo continuo de la tecnología informática y de comunicaciones, los sistemas de energía se han convertido en A. Sistema que integra equipos de computación, comunicaciones, control y electrónica de potencia. La cantidad de información procesada por la automatización del sistema eléctrico es cada vez mayor, el alcance de la observación es cada vez más amplio y los objetos de control de circuito cerrado son cada vez más abundantes. Para garantizar el funcionamiento seguro, estable y saludable del sistema de energía, cada componente, parte y todo el sistema del sistema de energía adopta dispositivos con funciones automáticas de detección, toma de decisiones y control para monitorear y ajustar automáticamente de forma local o remota a través de señal. y sistemas de transmisión de datos y control para lograr una calidad de energía calificada.
1 Automatización del sistema de energía y sistema de control inteligente
1.1 Automatización del sistema de energía
La automatización del sistema de energía se refiere principalmente a equipos con funciones de control automático y funciones de detección automática, automáticamente Gestionar y programar automáticamente todo el proceso de transmisión y producción de energía. El uso de tecnología de automatización puede realizar control, regulación y monitoreo automático local y remoto del sistema eléctrico, brindar garantía para la estabilidad, seguridad y operación normal del sistema eléctrico y satisfacer las necesidades reales de calidad de la energía en la mayor medida. Realizar la automatización del sistema de energía tiene una importancia práctica importante para mejorar el nivel de operación del sistema de energía. Su automatización incluye principalmente la automatización de subestaciones, la automatización de redes de distribución y la automatización de redes de despacho. La realización de la automatización del sistema eléctrico puede garantizar el funcionamiento estable y seguro del sistema eléctrico, mejorar la calidad del suministro de energía del sistema eléctrico y lograr los beneficios económicos y la eficiencia de gestión de las empresas eléctricas.
1.2 La combinación de tecnología inteligente y automatización de sistemas de energía
El desarrollo de tecnología inteligente proporciona una plataforma superior para el desarrollo de la automatización de sistemas de energía. La aplicación de tecnología inteligente en la automatización de sistemas de energía no solo puede desarrollar y mejorar la tecnología de automatización de energía, sino también coordinar efectivamente la inestabilidad del sistema de energía mediante la aplicación efectiva de sistemas inteligentes. Teniendo en cuenta que el desarrollo actual del sistema eléctrico no está muy maduro, para satisfacer al máximo la demanda del público de una red eléctrica barata y conveniente, es necesario aplicar tecnología inteligente al sistema eléctrico. Sin embargo, en la actualidad, el nivel de automatización del sistema eléctrico de mi país no es muy alto, el desarrollo en todos los aspectos es inmaduro y existen algunos problemas e imperfecciones en diversos grados.
2 Tecnología de automatización de sistemas eléctricos
2.1 Automatización de subestaciones
En la actualidad, el desarrollo de la automatización de subestaciones en mi país ha logrado ciertos resultados, lo que ha reducido en gran medida la costos de operación de las subestaciones, mejorando las posibilidades de despacho de la red eléctrica y de transmisión y distribución de energía.
Las estrategias de control se están desarrollando hacia la optimización, adaptación, inteligencia, coordinación y regionalización. La automatización de subestaciones se ha utilizado ampliamente en subestaciones de todos los niveles debido a su funcionamiento estable y alto grado de automatización. Usando tecnología de automatización, se pueden reemplazar las operaciones telefónicas manuales y el monitoreo manual, mejorando así en gran medida los niveles de operación de seguridad y la eficiencia del trabajo.
2.2 Automatización del despacho de la red eléctrica
La automatización del despacho de la red eléctrica incluye principalmente sistemas centrales de control por computadora y sistemas de software de cálculo y análisis en tiempo real. La tecnología de automatización del despacho de la red eléctrica envía automáticamente el mercado de energía para cumplir con los requisitos operativos reales del mercado de energía mediante el análisis y el monitoreo de la seguridad y el estado operativo del sistema de la red eléctrica durante el proceso de producción de energía. Como medios de control se utilizan cada vez más los microordenadores, la electrónica de potencia y las comunicaciones remotas. La parte de recopilación de información de las centrales y subestaciones de energía son los terminales remotos, y el terminal de despacho se utiliza principalmente para enviar la información recopilada por los terminales remotos.
2.3 Automatización integral de subestaciones
Mediante la aplicación de tecnología electrónica moderna, tecnología de procesamiento de información y tecnología informática, los equipos e instrumentos de la subestación se optimizan y combinan funcionalmente para realizar las líneas principales y Funciones de la subestación Gestión integral de medidas, control automático y monitorización de los equipos relacionados. Los objetivos que se persiguen son la optimización, la coordinación y la inteligencia, como el control de la excitación y el control del flujo de potencia. Esta tecnología tiene las características de mantenimiento, depuración y operación simples, mejora en gran medida el rendimiento de protección de la subestación y, fundamentalmente, realiza el monitoreo y la gestión remotos de la subestación.
2.4 Automatización de redes de distribución
La tecnología de automatización de redes de distribución combina líneas de distribución y subestaciones de distribución, al igual que las redes de distribución sintéticas, tiene las características de descentralización, múltiples puntos y amplia cobertura. Esta tecnología puede monitorear el estado operativo de la red de distribución en tiempo real, mejorando y optimizando así el funcionamiento de la red de distribución. Cuando ocurre una falla en la red de distribución y se produce un funcionamiento anormal, la tecnología de automatización de la red de distribución puede detectar la falla a tiempo y tomar medidas efectivas.
3 Tecnología inteligente en sistemas de energía
3.1 Control difuso
El control difuso utiliza principalmente un sistema de control macro difuso, que es fácil de operar, no lineal, Las características La aleatoriedad, la simplificación y la incertidumbre hacen que el modelo de relación difusa supervisado sea muy simple y fácil de implementar, lo que tiene grandes ventajas. La superioridad del método de control difuso se refleja en todos los lugares, incluidos los electrodomésticos, lo que hace que la operación de control sea muy fácil de dominar y muy sencilla. Esta tecnología inteligente de teoría difusa tiene un valor muy práctico en el control automático de sistemas de energía porque puede simular el proceso humano de toma de decisiones y el proceso de razonamiento difuso.
3.2 Control óptimo lineal
El control óptimo es una parte importante de la teoría de control moderna y también es una manifestación de la aplicación de la teoría de la optimización a los problemas de control. El control óptimo lineal es la rama más utilizada y madura de muchas teorías de control modernas. Lu Qiang y otros propusieron el problema de utilizar métodos óptimos de control de excitación para mejorar la capacidad de transmisión y la calidad dinámica de las líneas de transmisión de larga distancia, y lograron una serie de importantes resultados de investigación. Este estudio señala que el método de control de excitación óptimo debería usarse directamente para reemplazar el método de excitación clásico en unidades de gran escala. Los controladores óptimos lineales de sistemas de energía se han utilizado ampliamente en la producción de energía y desempeñaron un papel importante.
3.3 Control del sistema experto
Los sistemas expertos se utilizan ampliamente en sistemas de energía, incluida la identificación de que el sistema de energía se encuentra en un estado de advertencia o de emergencia, proporcionando tratamiento de emergencia, control de recuperación del sistema, y análisis de transición de estado extremadamente lento, deslastre de carga, planificación de sistemas, control de voltaje y potencia reactiva, aislamiento de puntos de falla, automatización del sistema de distribución, capacitación de despachadores, pronóstico de carga a corto plazo del sistema eléctrico, análisis de seguridad estático y dinámico e interfaces hombre-máquina avanzadas . Aunque los sistemas expertos han sido ampliamente utilizados en sistemas de potencia. Pero todavía existen algunas limitaciones.
3.4 Control de redes neuronales
El control de redes neuronales se desarrolla a partir de redes neuronales artificiales y se utiliza principalmente para el aprendizaje y la estructura del modelo, y ha sido ampliamente promovido e implementado. La no linealidad del control de la red neuronal es actualmente el tema que más preocupa a la gente, y su robustez, poder de procesamiento y capacidad de aprendizaje autónomo también son temas que preocupan a la gente. Una red neuronal es una red neuronal compuesta por una gran cantidad de neuronas simples conectadas de una determinada manera.
Según diferentes problemas específicos, se han aplicado en sistemas de energía diversas estructuras de redes neuronales y sus algoritmos de entrenamiento. La principal investigación teórica sobre redes neuronales incluye la implementación de hardware de redes neuronales y algoritmos de aprendizaje de redes neuronales.
4 Tendencias de desarrollo de la tecnología inteligente y la automatización
En la actualidad, la automatización se está desarrollando gradualmente desde una sola unidad hasta algunas áreas o incluso todo el sistema, y las funciones individuales se están desarrollando gradualmente hacia la integración. y multifunción. Las estrategias de control evolucionan cada vez más hacia la adaptación, la optimización, la regionalización y la inteligencia. Con el continuo avance de la ciencia y la tecnología en nuestro país, la tecnología inteligente se ha utilizado ampliamente en diversos campos y su importancia es particularmente importante para los sistemas de energía. Aunque la tecnología inteligente se ha utilizado ampliamente en los sistemas de energía, a juzgar por las tendencias de desarrollo actuales, la tecnología inteligente basada en software y hardware de computadora se utilizará de manera más integral en los sistemas de energía. Además, la tecnología inteligente y la tecnología de automatización se integrarán más estrechamente y se aplicarán mejor en el sistema de red eléctrica.
5 Conclusión
Con el desarrollo de la tecnología informática, la tecnología de control y la tecnología de la información, la automatización de los sistemas de energía se enfrenta a cambios sin precedentes. La tecnología multimedia y el control inteligente ingresarán rápidamente al campo de la automatización de sistemas de energía, y el desarrollo de la tecnología de la información no solo promoverá el desarrollo del monitoreo del sistema de energía, sino que también promoverá el desarrollo del control del sistema de energía a un nivel superior.
Referencia
[1] Xia Shujun, Cheng,. Aplicación de la tecnología de automatización en la red de distribución del sistema eléctrico [J China Nuevas tecnologías y nuevos productos, 2010 (2): 78-79.
[2] Zhu Lin, Xu Xiuying, Xiao Zhongtu. Una breve discusión sobre las capacidades de aplicación de los sistemas de energía y la tecnología de automatización [J] Science and Technology Wind, 2010 (4): 36-37.
Zeng Lin, Tao Jin. Investigación sobre la aplicación de tecnología inteligente automatizada en sistemas de energía [J]. Revista de la Universidad de Energía Eléctrica de Beijing (Edición de Ciencias Naturales), 2011(10): 94-97.
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1. Ensayo de muestra sobre automatización de sistemas energéticos
2 Documento de construcción sobre automatización de sistemas energéticos
3. p>4. Temas sobre sistemas de energía y automatización.
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