供電系統(tǒng)的一般原則接線方式及在自動化技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)勢
供電系統(tǒng)就是由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng)。電力供電系統(tǒng)大致可分為TN,IT,TT 三種,其中TN系統(tǒng)又分為TN-C,TN-S,TN-C-S三種表現(xiàn)形式。
一、供電系統(tǒng)的一般原則:
供電可靠,操作方便、運行安全靈活,經(jīng)濟合理,具有發(fā)展的可能性。
1.供電可靠性
供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負荷等級來保證其不同的可靠性。在設(shè)計時,不考慮雙重事故。
2.操作方便,運行安全靈活
供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證在正常運行和發(fā)生事故時操作和檢修方便、運行維護安全可靠。為此,應(yīng)簡化接線,減少供電層次和操作程序。
3.經(jīng)濟合理
接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單,以減少投資和運行費用,并應(yīng)提高供電安全性。
4.具有發(fā)展的可能性
接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展,同時能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。
二、供電系統(tǒng)的接線方式
1.供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線系統(tǒng);
2.按運行方式可分為開式和閉式接線系統(tǒng);
3.按對負荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線系統(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中,其中一回線路發(fā)生故障時,其余線路能保證全部供電的成為完全備用系統(tǒng);如果只能保證對重要用戶的供電,則成為不完全備用系統(tǒng)。備用系統(tǒng)的投入方式可分為手動投入、自動投入和經(jīng)常投入等幾種。
三、供電系統(tǒng)的優(yōu)勢
1.提升了安全性
使用自動化控制技術(shù)之后能確保所有操作實現(xiàn)安全性,這是其最大的優(yōu)勢;另外通過該技術(shù)還能有效減少人為原因造成的漏洞,讓整個生產(chǎn)過程變得更加安全和可靠,也能在很大范圍內(nèi)降低設(shè)備操作給人身帶來的傷害。該技術(shù)還能實現(xiàn)任何環(huán)境以及時間的監(jiān)控,以此及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行當(dāng)中出現(xiàn)的異常情況,盡可能降低人員給其帶來的傷害與威脅。
2.提升了先進性
引用了該技術(shù)之后整體生產(chǎn)流程變得更加順暢了,并且生產(chǎn)能力也有了大幅度的提升,整體行業(yè)發(fā)展得更加先進,這主要體現(xiàn)在精度方面。另外使用該技術(shù)之后有效提升了檢測質(zhì)量與檢測水平,使產(chǎn)品檢測變得異常精準,實現(xiàn)了高精確度的檢測,以此提升了產(chǎn)品質(zhì)量。除此以外,還能有效降低人工成本的投入,在保證質(zhì)量的前提之下,改善生產(chǎn),提升整體管理效率。
3.實現(xiàn)了實時監(jiān)控
原先的管理措施都是通過人工來實施的,所以難免會出現(xiàn)馬虎的情況,甚至還會導(dǎo)致事故發(fā)生。尤其是在深夜的時候人的注意力往往會降低,就加大了電氣故障發(fā)生的概率。但是使用自動化控制技術(shù)能有效改善這種狀況,實現(xiàn)調(diào)度與指揮的統(tǒng)一性,提升整體電氣工程的穩(wěn)定性。另外,其還能時刻監(jiān)控元器件的使用情況,只要發(fā)生異常情況,就會馬上報警,并形成數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)分析完成之后就能及時找到故障問題所在,以此及時進行處理,確保所有設(shè)備在正常的環(huán)境中使用,以此提升整個電氣工程的安全性。
四、供電系統(tǒng)在自動化技術(shù)的應(yīng)用
1.分層分布監(jiān)控技術(shù)
分層分布監(jiān)控技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用非常普遍,它能快速收集到大量數(shù)據(jù)信息,確保各類數(shù)據(jù)更加完整,任何一個區(qū)域出現(xiàn)故障都不會給整體運行帶來影響,更加與現(xiàn)代供電系統(tǒng)的需求相符合。該技術(shù)在邏輯方面主要包含有間隔層、站級監(jiān)控層以及通信層三個層面,其優(yōu)勢明顯,具有極大的穩(wěn)定性,并且安裝方便、占地面積不大,還不需要大量的投入,極具經(jīng)濟性。
2.集中監(jiān)測技術(shù)
集中監(jiān)測技術(shù)運行維護非常簡便,整體系統(tǒng)設(shè)計也比較簡單。在具體應(yīng)用的時候主要就是將強電信號轉(zhuǎn)變成為弱電信號,然后使用標(biāo)準直流信號、空接點方式及電纜硬接線將其開關(guān)量的信號以及電氣模擬量使用一對一的形式接入到DCS的I/O模件柜當(dāng)中,以此實現(xiàn)對電氣設(shè)備的監(jiān)視和控制。該技術(shù)的主要優(yōu)勢就在于硬接線的技術(shù)非常先進,其速度非?;另外電氣量的采集也是實施的集中組屏形式,整體設(shè)備的運行環(huán)境良好,并且在維護方面具有極大的便利性。但是它還存在一定的缺陷,主要包括DCS系統(tǒng)的收費數(shù)額比較巨大,整體投入成本就會比較大;所有的功能都是被整合在一起進行處理的,會影響到處理的速度;其中電纜數(shù)量比較大,安裝工程比較龐大,尤其是一些長距離的電纜安裝,很有可能會給DCS系統(tǒng)造成不良影響,使最終的系統(tǒng)檢測失去精準性,由此就需要實施大力維護。
3.計算機技術(shù)
在供電系統(tǒng)自動化之中電網(wǎng)調(diào)度有著極高的地位,在實際調(diào)度的時候調(diào)度系統(tǒng)作用重大,它能有效連接各種各樣的設(shè)備,然后完成有關(guān)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集,并以此預(yù)估電力荷載及電力運行狀況。變電站的自動化主要依賴于計算機技術(shù),在具體實施的過程中變電站應(yīng)該要充分利用計算機技術(shù),并充分利用計算機光纖代替信號電纜,使整體電力設(shè)備朝著網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化的方向發(fā)展,以此實現(xiàn)對整體變電站的自動化管理與控制。自動化供電系統(tǒng)是最初的智能電網(wǎng),所以在使用各項智能電網(wǎng)技術(shù)的時候一定要和供電系統(tǒng)的實際需求相結(jié)合,并將計算機技術(shù)的雙向性與可靠性等特點考慮進去,以此促進信息管理系統(tǒng)的形成,給電網(wǎng)建設(shè)提供更好的保障措施。
4.PLC技術(shù)
PLC技術(shù)主要是給供電系統(tǒng)的指令工作提供幫助,比如編輯、采集、計算等,以此降低系統(tǒng)的損耗,并提升其靈活度。在具體應(yīng)用時有三個控制要點:1)對供電系統(tǒng)的壓力、溫度等實施連續(xù)性的模擬閉環(huán)控制,起到一定的調(diào)節(jié)作用;2)在實際控制的過程中,開關(guān)量是非常重要的控制對象,它能自動化控制信號輸入和輸出,有效提升生產(chǎn)效率與自動化程度;3)輔助電力工作,降低損耗,提升生產(chǎn)效益。
五、教學(xué)設(shè)備的推薦與介紹:
本系統(tǒng)是結(jié)合工廠供電系統(tǒng)的實際應(yīng)用和發(fā)展而設(shè)計的綜合型實訓(xùn)裝置。對現(xiàn)代化工廠及大型企業(yè)供電負荷密度大,供電方式復(fù)雜,可靠性要求高,電能質(zhì)量要求嚴格,還要求考慮更高的靈活性,以適應(yīng)供電負荷不斷增加和供電網(wǎng)絡(luò)升級的需要。針對這種情況,將綜合自動化技術(shù)融入到工廠供電系統(tǒng)中已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向,工廠供電綜合自動化實訓(xùn)裝置是依據(jù)高職高專《工廠電器與供電》、《電氣設(shè)備及運行維護》、《供配電技術(shù)》、《供用電網(wǎng)絡(luò)繼電保護》、《配電系統(tǒng)自動化》和《配電網(wǎng)自動化技術(shù)》等課程的實訓(xùn)教學(xué)要求。
二、工廠供電綜合自動化實訓(xùn)系統(tǒng),工廠供電綜合自動化實訓(xùn)裝置,工廠供電綜合自動化實訓(xùn)設(shè)備特點:
1、全面性:清楚地反映典型工廠供電系統(tǒng)的一次和二次部分,綜合采用多種工廠供電實際應(yīng)用的電氣設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)工廠供電系統(tǒng)的受電、輸送、分配、控制、保護等實踐技能訓(xùn)練要求;
2、先進性:綜合微機繼電保護、電量計量、PLC和工控組態(tài)等微機職能檢測控制的相關(guān)技術(shù),采用分層分布式控制方式,組建成集控制、保護、測量和信號為一體的綜合自動化實驗平臺;
3、實用性:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰,運行靈活,操作可靠。
三、工廠供電綜合自動化實訓(xùn)系統(tǒng),工廠供電綜合自動化實訓(xùn)裝置,工廠供電綜合自動化實訓(xùn)設(shè)備技術(shù)性能:
1、輸入電源:三相四線 AC380V±10% 50±2%Hz;
2、整機容量:≤3kVA;
3、實訓(xùn)臺:采用鐵質(zhì)亞光密紋噴塑,鋁質(zhì)面板;
4、RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口;標(biāo)準MODBUS通訊協(xié)議;
5、微機保護裝置測量元件精度:刻度誤差:不大于1%;測量電流:0.2級;母線電壓:0.2級;輸出精度:0.2級;頻率:0.01Hz;P、Q、COSΦ;0.5級;通訊分辨率:不大于1ms。
6、實訓(xùn)系統(tǒng)由供配電系統(tǒng)主接線模擬屏、計量柜、控制柜、監(jiān)控軟件等四部分構(gòu)成。
7、實訓(xùn)系統(tǒng)能模擬中型工廠的供配電系統(tǒng),采用控制屏結(jié)構(gòu),一次主接線印于鋁面板上。由35 kV,10kV,兩個不同的電壓等級構(gòu)成 ,整個系統(tǒng)有兩路35kV進線,其中一路正常供電,另一路作為備用,通過備自投自動切換;35kV母線出線有兩路分支,一路送其他分廠,一路經(jīng)總降變降壓為10kV母線的進線電源1供本地使用;為了保證供電可靠性,另加一路電源作為10kV母線的進線電源2。進線電源1和進線電源2互為暗備用,分別給10kVⅠ段母線和10kVⅡ段母線供電,兩者也可通過備自投自動切換。為了保證一次線路供電的可靠性,配置了微機備自投,微機線路和微機變壓器保護;為了保證高壓電動機的穩(wěn)定運行,配置了高壓電動機保護;為了提高用電質(zhì)量,配置了無功補償裝置;為了實現(xiàn)自動化控制,配置了PC機和PLC控制器,實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的“四遙”功能。
8、計量柜包括:三只指針式交流電壓表(精度1.0級,量程:0~500V);三只指針式交流電流表(精度1.0級,量程:0~5A);指針式三相有功功率表和三相無功功率表各一只;電子式有功無功組合電能表(1只):測量電流:0.2級;母線電壓:0.2級;輸出精度:0.2級;頻率:0.01HZ;P、Q、COSΦ;0.5級;通訊分辨率:不大于1ms;三相智能采集模塊(3只):測量精度:電流、電壓0.2%,其他電量0.5%;帶RS-485通信接口;數(shù)字式電秒表(1只):測量范圍0.0001S-9999.9S,測量誤差≤±5×10-5×量程±1個尾數(shù)字,有連續(xù)和觸動兩種功能。適應(yīng)空觸點或5V-250V正極性電信號。連續(xù)性手動復(fù)零,觸動性即可手動復(fù)零,也可隨測量信號自動復(fù)零。
9、控制柜包括:
1)微機線路保護裝置(1只):具有三段式過流保護,低壓閉鎖電流保護,單相接地保護,反時限過流保護,過電流前加速,過電流后加速,重合閘等功能;
2)微機電動機保護裝置(1只):具有電流速斷,過電流,電流反時限,零序過流保護,負序電流保護和低電壓保護等功能;
3)微機變壓器保護裝置(1只):具有電流速斷,過電流,電流反時限,零序過流保護,負序電流保護和低電壓保護等功能;
4)微機無功補償裝置(1只):能自動追蹤電網(wǎng)功率因數(shù)并控制電容器組的投切,具有手動和自動投切功能。根據(jù)變壓器的無功功率進行分相補償,電容器組循環(huán)工作,使每組電容器均勻投運,從而減少電能損耗和電壓損失,提高設(shè)備的使用效率;
5)微機備自投裝置(1只):有進線備投和母聯(lián)備投方式可選 ,當(dāng)主進線電源模擬故障失電后,備自投裝置能自動地將備用進線電源投到工作母線上,以此保證連接在工作母線上的負荷仍能正常工作,提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。同時具有自適應(yīng)功能,當(dāng)檢測到主進線電源恢復(fù)時,自動斷開備用進線斷路器,延時閉合主進線,實現(xiàn)主進線電壓恢復(fù)時自動切換后投入過程;同時要求所有的微機保護裝置均采用TI公司的高性能DSP作為控制核心芯片,采集外部系統(tǒng)的電流、電壓以及輸入輸出開關(guān)量,并送液晶顯示。具有故障錄波功能,可顯示故障波形。
10、上位機得監(jiān)控軟件:監(jiān)控主機與現(xiàn)場智能設(shè)備采用RS485總線,Modbus-RTU協(xié)議構(gòu)建底層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。主要實現(xiàn)以下功能:1、對供配電一次系統(tǒng)進行組態(tài),實時顯示主接線的變化;2、實時采集、顯示、存儲各類電量參數(shù);3、對采集的各種電量量可生成實時和歷史曲線和報表,以利于實驗者比較、分析實驗數(shù)據(jù);4、監(jiān)視各斷路器位置、保護動作出口狀態(tài);能夠控制輸電線路斷路器的跳/合閘;5、根據(jù)采集的母線電量實現(xiàn)對電壓、無功的自動調(diào)整;6、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程上傳和下載功能。
11、PLC采用西門子PLC主機。
12、觸摸屏采用昆侖通泰7吋彩色觸摸屏
1、工廠供電電氣接線圖的認知:
(1) 工廠供電一次電氣接線模擬圖的認知
(2) 工廠供電二次控制回路接線及信號回路實訓(xùn)
(3) 電壓和電流互感器的接線方法
(4) 工廠供電倒閘操作
2、工廠自動裝置實訓(xùn):
(1) 備投投入條件測試
(2) 進線備投(明備用)及自適應(yīng)
(3) 母聯(lián)備投(暗備用)及自適應(yīng)
(4) 無功補償裝置認知
(5) 手動/自動功率因數(shù)補償
(6) 線路無功控制
(7) VQC電壓無功控制
3、工廠高壓線路的微機繼電保護:
(1) 模擬系統(tǒng)正常、最大、最小運行方式
(2) 模擬系統(tǒng)短路
(3) 電秒表的正確操作
(4) 微機線路保護裝置參數(shù)整定操作
(5) 線路無時限電流速斷保護
(6) 線路帶時限電流速斷保護
(7) 線路定時限過電流保護
(8) 線路反時限過電流保護
(9) 線路電流電壓連鎖保護
(10) 線路的接地保護
4、高壓電動機的繼電保護:
(1) 變頻器參數(shù)整定操作
(2) 變頻器開環(huán)調(diào)速
(3) 三相異步電動機的啟動方式
(4) 微機電動機保護裝置參數(shù)整定操作
(5) 電動機的速斷保護
(6) 電動機的反時限過流保護
(7) 電動機的低電壓保護
(8) 電動機的接地保護
5、變壓器微機繼電保護:
(1) 變壓器電流速斷保護
(2) 變壓器過電流保護
(3) 變壓器瓦斯保護
(4) 變壓器過負荷保護
6、整體監(jiān)控及綜合自動化:
(1) SCADA監(jiān)控
(2) 線路故障定位、報警及切除
(3) 電能曲線分析及報表
(4) 故障錄波
六、結(jié)束語
大眾生產(chǎn)生活的電力能源都是由電氣工程提供的,這是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),對此能發(fā)現(xiàn)電氣工程的重要性所在。在電氣工程發(fā)展過程中自動化控制技術(shù)發(fā)揮著不可代替的作用,它能有效提升供電服務(wù)質(zhì)量和安全。在具體實施的過程中可以借助數(shù)字化平臺進行工程體系和管理體系的構(gòu)建,然后通過自動化技術(shù)促進電力工程的高效率運行,確保電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。