配電自動化課程論文

1、配 電 自 動 化 論 文題 目:配電自動化技術對軌道交通的意義院 系 信息工程學院專 業(yè) 交通工程(軌道交通電氣化 學 號 xxxxxxx學生姓名指導教師摘要 :配電自動化具有很大的優(yōu)勢,在軌道方面,配電自動化是發(fā)展方向,研究 配電自動化在軌道方面的應用很必要。 為了更好地理解配電自動化的概念、 功能、 優(yōu)勢, 結合本人的設計的家庭安防系統(tǒng)進行對比。 同時又對軌道供電的技術進行 講述, 說明其工作原理、 特點及配電自動化在軌道供電的應用、 可靠性分析和展 望。關鍵詞 : 配電自動化 ,軌道供電, scada一、配電自動化技術的綜述1.1配電自動化的概念本人對配電自動化的直觀的理解:監(jiān)測,出現(xiàn)

2、固障,固障切除,供電恢復。 它可以具體在電廠,開關站,某區(qū)域的線路中利用。較具體的概念就是“技術” +“操作” 。也就是說,利用現(xiàn)代電子、計算機、 通信及網(wǎng)絡技術, 將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)等配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、 電網(wǎng) 結構和地理圖形進行信息集成, 構成完整的自動化系統(tǒng), 實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設備正 常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化 1。1.2配電自動化技術系統(tǒng)組成為了更好理解配電自動化技術的系統(tǒng)組成, 本人結合自己的家庭安防系統(tǒng)來 說明它。1.2.1本人設計的家庭安防系統(tǒng)簡略介紹本家庭安防系統(tǒng)采用 STM32F103VE 處理器作為系統(tǒng)的主控芯片,通過 NRF24L

3、01與各傳感節(jié)點進行雙向通信,同時利用網(wǎng)絡模塊和嵌入式網(wǎng)絡協(xié)議 LWIP , 將主機采集到的信息發(fā)送到遠程的安卓手機客戶端, 使用戶及時能夠及時 掌握家庭中的安全信息, 同時可以通過手機客戶端對家庭安防系統(tǒng)進行配置和控 制。 三個從機模塊, 分別為是煙霧傳感和可燃氣體傳感模塊, 人體紅外傳感模塊, 射頻識別門禁模塊。 主控模塊可以對各個從機模塊的狀態(tài)顯示在 TFT 屏幕上, 也 可以通過觸摸屏對其進行配置。系統(tǒng)總體框圖如圖 1所示。 圖 1家庭系統(tǒng)總體框圖1.2.2配電自動化系統(tǒng)組成配電網(wǎng)調(diào)度自動化包括配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 (SCADA 、 配電網(wǎng)電壓管理系 統(tǒng)、 故障診斷和斷電管理系統(tǒng)、 操

4、作票專家系統(tǒng)等。 它是由中央處理機和運動裝 置等組成的配電網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 以輔助調(diào)度員做好配電網(wǎng)運行工作 2。 圖 2:SCADA 系統(tǒng)結構圖1.2.3兩系統(tǒng)對比與分析 如圖 3:兩個系統(tǒng)共同的特點基本都是利用傳感器采集信息, 經(jīng)過分析和處理, 實現(xiàn)對設備正常運行及事故狀 態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制、管理的現(xiàn)代化。1.3配電自動化的基本功能配電系統(tǒng)自動化的主要功能有配網(wǎng)運行和管理功能, 運行計劃模擬和優(yōu)化功 能,運行分析和維護管理功能,用戶負荷監(jiān)控和故障報修功能。 11配電網(wǎng)運行監(jiān)視對配電的運行監(jiān)視是指通過采集配電網(wǎng)上的狀態(tài)量(如開關位置和保護動 作和模擬量(電壓、電流和功率等及電能量,從

5、而對配電網(wǎng)的運行狀況進行 監(jiān)視。2配電網(wǎng)運行的控制對配電網(wǎng)的運行控制是指在需要的時候,遠方控制開關的合閘或跳閘以及有 載調(diào)壓變壓器的分接頭, 以達到所期望的目的。 它包括就地自動控制和地區(qū)遙控。 3配電網(wǎng)的保護配電網(wǎng)的保護功能是指檢測和判斷故障區(qū)段, 并隔離故障區(qū)域, 維持正常區(qū) 域供電。4故障診斷分析與恢復供電它包括用戶故障信息的收集, 根據(jù)用戶故障報修對低壓電網(wǎng)的故障進行診斷 與定位分析, 根據(jù)繼電保護及短路器動作情況和故障檢測器動作情況對中壓電網(wǎng) 的故障進行診斷與定位分析,恢復供電操作和現(xiàn)場搶修的安排。5運行情況統(tǒng)計及報告它包括維修資料、 運行計劃資料和管理控制資料, 在配電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中

6、的配 電運行動態(tài)數(shù)據(jù)中記錄和更新。1.4配電自動化優(yōu)點1、在正常運行情況下,通過監(jiān)視配電運行工況,優(yōu)化配網(wǎng)運行方式。 2、當 配電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運行時, 迅速查出故障區(qū)段及異常情況, 快速隔離故障區(qū) 段,及時恢復非故障區(qū)域用戶供電,縮短用戶停電時間,減少停電面積。 3、根 據(jù)配網(wǎng)電壓合理控制無功負荷和電壓水平,改善供電質(zhì)量,達到經(jīng)濟運行目的。 4、合理控制用電負荷,從而提高設備利用率。 5、自動抄表計費,保證抄表計費 及時和準確, 提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益和工作效率, 并可為用戶提供自動化的用電 信息服務等。 1二、軌道供電技術2.1軌道供電原理在這里主要介紹交直型的機車。 供電過程主要先從城市

7、發(fā)電廠中獲得 220kv 的電能, 經(jīng)過城市主變所變成 110kv , 再輸給地鐵主變電站, 獲得 10kv 和 35kv , 經(jīng)過整流器得直流 1500v ,和降壓得交流 220v/380v。經(jīng)過饋電線把電傳給接觸 網(wǎng),機車接收了電,機車就驅(qū)動了。2.2軌道供電系統(tǒng)結構圖 圖 4:軌道供電系統(tǒng)結構圖 32.3 軌道供電特點 軌道供電系統(tǒng)中，機車是運動的，具有特殊性。與一般的電力系統(tǒng)有區(qū)別， 特點主要體現(xiàn)在 2 個方面： 1）電壓等級低，變電所結構單一 從電力系統(tǒng)的角度看，軌道負荷屬于終端負荷，直接面對最終用戶，所以軌 道供電系統(tǒng)中絕大多數(shù)為 10kV 配電所和 35kV 變電所， 這取決于地

8、方供電系統(tǒng)電 源的情況和軌道就地負荷的要求。 2）供電可靠性要求高。如果出現(xiàn)斷電問題，輕側造成列車不工作，嚴重則 造成交通事故，嚴重危害乘客的安全，所以要求可靠性要很高。因此，軌道供電 系統(tǒng)采取多種方法來保證供電的可靠性。有的采用雙電源供電，分散式供電、集 中式、混合式的供電方式4。 2.4 軌道供電存在問題 1）對電網(wǎng)有一定的沖激，運行的列車是一個帶電的運動體并且所帶的電流，電 壓較高。 2）有較多的諧波。這對 scada 系統(tǒng)的通信有影響的。為減少諧波對電網(wǎng)的影響 和危害，一是采用 24 脈波整流機組。 3）據(jù)本人了解，我國軌道交通供電和通信方面的防雷有點不足。 三、配電自動化技術在軌道供

9、電中應用 城市軌道交通供電系統(tǒng)由外部電源供電系統(tǒng)， 主變電所或電源開閉所供電系 統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)，動力照明供電系統(tǒng)，雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng) 六個部分組成。 也可以說城市軌道交通供電系統(tǒng)由主變電所、牽引變電系統(tǒng)以及 變配電系統(tǒng)三部分組成。 3.1 配電自動化系統(tǒng)對軌道供電的可行性分析 相對軌道供電而言， 電力系統(tǒng)的配電自動化技術比較成熟。而與軌道供電差 不多。 所以能將先進技術在軌道供電系統(tǒng)中應用。當前鐵路供電系統(tǒng)的自動化水 平遠遠落后于電力系統(tǒng)， 采取電力系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗和技術，加快軌道供電系統(tǒng)的 自動化改造， 不僅能夠大大改進軌道供電系統(tǒng)自身的運行和管理水平，提高勞動 生產(chǎn)率，也對

10、整個軌道系統(tǒng)的運行大有益處。 3.2 配電自動化技術在軌道供電的具體應用及提升 配電自動化最主要在軌道應用具體體現(xiàn)在 scada 系統(tǒng)，實現(xiàn)四遙的功能。能 保證控制中心對主變電所、牽引變電所、降壓變電所等供電設備運行狀態(tài)監(jiān)視、 控制和數(shù)據(jù)采集。 1）遙控功能，實現(xiàn)遠方終端的控制，可控制某個軌道變電所和線路的開關。 2）遙測功能，控制中心對各變電所的量值遙測。遙測的主要參數(shù)包括進線、母 線、饋線的電壓、電流、有功電度、無功電度、有功功率、無功功率及主變壓器 溫度等。 3）遙信功能，變電所的各種實時信息，包括接觸網(wǎng)所處狀態(tài)、斷路器開關的位 置、保護信號和預告信號，通過通信網(wǎng)絡傳輸?shù)娇刂浦行?，并顯示

11、在模擬屏上。 4）遙調(diào)功能，能對設備進行參數(shù)配置。 5）自動重合閘。當出現(xiàn)固障時，固障自動切除，重合閘。與故障饋線連在同一 母線上的其他非故障饋線同樣斷電, 即牽引所兩側上下行全部斷電, 且斷電后需 人工排除故障斷路器, 再恢復非故障線路供電, 這就需要較長的時間, 因而將會 產(chǎn)生嚴重的不良影響。 而在此引入了牽引供電系統(tǒng)饋線自動化，能夠在斷路器失 靈情況下,自動快速隔離故障斷路器及實現(xiàn)供電系統(tǒng)自動重組為目標的開關綜合 控制。 3.3 配電自動化技術在軌道供電的提升 1）減少電網(wǎng)運行與檢修費有。 2）自恢復和自檢測功能。提高穩(wěn)定性。 3）實現(xiàn)變電站綜合自動化系統(tǒng)，對主變電所，牽引變電所進行自動監(jiān)測，實現(xiàn) 無人化管理，提高經(jīng)濟郊益。 3.4 配電自動化技術在軌道供電的展望 隨著技術的不斷發(fā)展，配電自動化技術會更好地利用在軌道供電上。不僅 能夠大大改進軌道供電系統(tǒng)自身的運行和管理水平，提高勞動生產(chǎn)率，也對整個 軌道系統(tǒng)的運行大有益處。本人也覺得以后無線輸電技術也用到軌道供電中，這 樣就可以不使用接觸網(wǎng)，更加安全、減少固障。同時也希望在過壓保