機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：穩(wěn)定的電力系統(tǒng)可以保障人們的用電安全。文章以機(jī)電一體化相關(guān)概述作為出發(fā)點(diǎn)，分析了機(jī)電一體化和電力系統(tǒng)之間的聯(lián)系，并探討了機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，以期為提高電力系統(tǒng)的智能化水平提供一些參考和意見。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電力系統(tǒng)；變壓器；用電安全；智能化水平 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）19-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.024

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定是保障人們用電安全的關(guān)鍵因素，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)機(jī)電一體化要求逐漸加大，電力系統(tǒng)智能化水平逐漸提高。因此，國家應(yīng)該加強(qiáng)對電力企業(yè)的扶持力度，電力企業(yè)和發(fā)電站應(yīng)該提升電氣設(shè)備的機(jī)械化程度，加強(qiáng)對機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)。電力設(shè)備的運(yùn)用不僅可以大大提升電力系統(tǒng)的工作效率，還可以促使電力系統(tǒng)走向數(shù)字化、系統(tǒng)化、智能化、自動化，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)機(jī)電一體化。

1 機(jī)電一體化概述

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，電力系統(tǒng)逐步走向數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、機(jī)電一體化。技術(shù)和產(chǎn)品是機(jī)電一體化的兩大核心內(nèi)容。其中技術(shù)是指計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動調(diào)控技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及其他新型技術(shù)的有機(jī)組合，這些技術(shù)的組合能夠大大提高機(jī)電機(jī)械設(shè)備智能化水平。產(chǎn)品是指電器、電子零件品、機(jī)械設(shè)備等，比如辦公用品類產(chǎn)品、家用電器類產(chǎn)品。機(jī)電一體化是現(xiàn)代信息技術(shù)的外在表現(xiàn)，是現(xiàn)階段提高電力系統(tǒng)智能化水平的關(guān)鍵因素。隨著機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中的廣泛滲透，其作用和功能逐漸凸顯，對于提高電力系統(tǒng)的智能化操作水平和保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極的影響。

2 機(jī)電一體化和電力系統(tǒng)分析

2.1 電氣設(shè)備是機(jī)電一體化的產(chǎn)物

發(fā)電機(jī)、變壓器是電力系統(tǒng)中的核心組成部分，是機(jī)電一體化的產(chǎn)物。其中發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的功能是提高電氣設(shè)備的工作效率。而發(fā)電機(jī)與變壓器之間存在密切關(guān)系，將發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整的變壓器，可以承擔(dān)電能電壓的負(fù)荷力，作為輸電線路的重要部分。發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、繼電器和無功補(bǔ)償裝置等各種具有保護(hù)功能裝置的設(shè)計(jì)、制造都離不開機(jī)電一體化。由此可見，電氣設(shè)備是機(jī)電一體化的產(chǎn)物。

2.2 機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位

電力系統(tǒng)是一個系統(tǒng)化、科學(xué)化的系統(tǒng)，但是電力系統(tǒng)涉及的內(nèi)容比較廣，要想保障電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行與工作中的協(xié)調(diào)性，其難度系數(shù)較大。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中的變電站、發(fā)電站、用戶管理、輸電配送網(wǎng)絡(luò)管理等方面都在不同程度上用到了自動控制。例如生產(chǎn)中的自動檢測、設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)相關(guān)元件、運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動檢測和管理用戶用電情況、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和信息的自動化儲存和傳輸?shù)取F(xiàn)代信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)輸與管理等各個環(huán)節(jié)，不僅可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，還可以促使經(jīng)濟(jì)效率最大化的實(shí)現(xiàn)。

2.2.1 信息傳輸?shù)淖詣踊０l(fā)電廠、配電所、變電站和調(diào)度中心作為電力系統(tǒng)的四大核心要素，它們之間的信息傳輸是否準(zhǔn)確和及時是影響整個電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，因此做好電能在生產(chǎn)、傳輸過程中的調(diào)度、保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)、測量工作是有效減少電力系統(tǒng)安全事故發(fā)生率的重要措施之一，也是提高用戶用電管理水平的重要因素。將機(jī)電一體化與電力系統(tǒng)中的信息傳輸系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，不僅可以保證相關(guān)信息在第一時間傳遞給各個部門，確保信息的及時性和準(zhǔn)確性，還可以實(shí)現(xiàn)各部門之間交流與溝通的智能化。這樣一來，電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效率就會得到有效提升，電能運(yùn)行質(zhì)量也得到了保障。

2.2.2 反事故自動裝置。作為一種事故報(bào)警裝置，反事故自動裝置可以在電力系統(tǒng)出現(xiàn)危急情況或者電氣運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題時發(fā)出預(yù)警，使相關(guān)工作人員能夠及時將事故問題進(jìn)行解決和處理，從而有效避免運(yùn)行中的安全隱患。反事故裝置主要分為兩種：一種主要作用于事故發(fā)生后；另一種可以防止事故發(fā)生。前者主要借助繼電器的反應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)問題所在，從而幫助相關(guān)工作人員及時找到故障點(diǎn)，采取維修或者更換等方式清理故障，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。后者主要是借助運(yùn)行系統(tǒng)安全保護(hù)裝置維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一旦電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，運(yùn)行系統(tǒng)可以自動恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)，防止電壓出現(xiàn)震蕩、崩潰等情況的發(fā)生。

2.2.3 供電系統(tǒng)自動化。供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的功能和作用是分配電力，電能從發(fā)電廠輸出后，電力系統(tǒng)工作人員就應(yīng)該實(shí)時監(jiān)控每個區(qū)域供應(yīng)的電能，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的智能化。供電系統(tǒng)的自動化、智能化不僅可以為人們的生活和工作提供便利，還可以大大減少工作人員的工作壓力，通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控電力系統(tǒng)的供電情況，代替以人工值班方式監(jiān)控電力系統(tǒng)運(yùn)行情況和供電系統(tǒng)供電情況，從而大大提高工作效率。

3 機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 機(jī)電一體化設(shè)備的應(yīng)用

機(jī)電一體化設(shè)備是電力系統(tǒng)的中心框架，是電力系統(tǒng)的核心，在電力系統(tǒng)中起到穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行和提高運(yùn)行效率的作用。比如變壓器、互感器和其他自動裝置等都是機(jī)電一體化設(shè)備的組成部分。其功能主要包括如下方面：一是為電力系統(tǒng)快速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供源動力，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、快速運(yùn)行和工作；二是機(jī)電設(shè)備可以代替電力系統(tǒng)中變壓器，可以自動調(diào)節(jié)電壓輸出功率，避免電路發(fā)生嚴(yán)重?fù)p耗和短路等現(xiàn)象。例如，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置好變壓器額定功率、額定電流、額定電壓等指標(biāo)系數(shù)，引入機(jī)電一體化自動控制方式，達(dá)到控制高壓供電情況的目的；三是機(jī)電設(shè)備可以充當(dāng)電力系統(tǒng)中的保護(hù)裝置，不僅可以確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，還可以促使電力系統(tǒng)走向一體化、自動化、智能化。

3.2 技術(shù)的應(yīng)用

將機(jī)電設(shè)備引入電氣系統(tǒng)中，可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平。其技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下兩方面：

3.2.1 控制應(yīng)用。為進(jìn)一步促使電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效率最大化，并保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)相關(guān)負(fù)責(zé)人就需要根據(jù)電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行情況展開控制活動。電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，電壓覆蓋范圍較廣，每個區(qū)域的供電額度、輸電情況等都需要工作人員全方位、多角度考慮與分析，并根據(jù)每個區(qū)域的實(shí)際需求量借助計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)分配和調(diào)度。由于電力系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，電力統(tǒng)計(jì)工作就比較復(fù)雜，其難度系數(shù)較大。基于這一點(diǎn)，加強(qiáng)電力統(tǒng)計(jì)工作的自動化和智能化分析就顯得尤為重要。這就需要將機(jī)電一體化引入電力系統(tǒng)中，提高電力統(tǒng)計(jì)工作效率。比如，在電力系統(tǒng)中的主要環(huán)節(jié)中安置自動化檢測與管理設(shè)備、電力智能化統(tǒng)計(jì)設(shè)備等，借助計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)管理、調(diào)度、分配工作的一體化和自動化，使總發(fā)電站、配電站、用戶管理之間形成自動化可控網(wǎng)絡(luò)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心的自動化控制。調(diào)度中心在電力系統(tǒng)中的作用和功能主要是合理分配不同用電區(qū)域的用電額度、縮小服務(wù)距離，進(jìn)而幫助相關(guān)工作人員在第一時間內(nèi)了解和掌握每個區(qū)域的用電情況以及電力設(shè)備的使用情況，有利于調(diào)度中心工作人員根據(jù)系統(tǒng)顯示情況統(tǒng)一開展調(diào)度工作。控制活動的開展不僅可以促使電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，還可以大大提升輸電線路運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化、智能化、一體化，促使電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效率最大化的實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 保護(hù)應(yīng)用。機(jī)電一體化可以大大減少電力系統(tǒng)中的安全故障，提高電力系統(tǒng)的安全指數(shù)。其表現(xiàn)主要如下：一是傳統(tǒng)的控制方式主要是以人工監(jiān)測方式為主，但是人工監(jiān)測方式不能完全保障電力系統(tǒng)的安全性。以機(jī)電一體化代替人工監(jiān)測，可以對電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，避免工作人員直接接觸電力設(shè)備，從而降低安全事故的發(fā)生率；二是將電流保護(hù)裝置、自動化調(diào)度保護(hù)裝置、電線安全保護(hù)裝置安裝在電力系統(tǒng)中，可以保障電壓的安全，減少電壓出現(xiàn)短路、崩潰等現(xiàn)象。但是電路保護(hù)裝置的安裝工作需要建立在繼電器穩(wěn)定基礎(chǔ)之上。繼電器在電力系統(tǒng)中的作用是避免電路運(yùn)輸系統(tǒng)在電壓出現(xiàn)短路時發(fā)生異常情況，進(jìn)一步保障工作人員的安全。

4 結(jié)語

隨著城市化腳步的加快，機(jī)電一體化滲透在生活和生產(chǎn)等各個方面。在電力系統(tǒng)中，無論是在電力系統(tǒng)運(yùn)輸管理方面，還是在信息傳遞方面，機(jī)電一體化的應(yīng)用均較為廣泛。換句話說，機(jī)電一體化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅加強(qiáng)了電力系統(tǒng)的智能化和自動化，提高了電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，還充分證明了兩者相互促進(jìn)的關(guān)系。在未來電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)對機(jī)電一體化的依賴性將會增強(qiáng)。無論是在輸電運(yùn)輸線路的管理方面，還是在用戶用電管理方面，都會對機(jī)電一體化的需求大大增加，從而促使電力系統(tǒng)走向自動化。

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作者簡介：李克基（1976-），男（白族），中國南方電網(wǎng)鶴慶供電有限公司助理工程師，研究方向：電力安全管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）