信號自動化論文范文

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第1篇

【關鍵字】自動化儀器儀表發展現狀趨勢

中圖分類號：P335+.1文獻標識碼： A 文章編號：

一、自動化儀器儀表的簡介

1. 自動化儀器儀表的定義

自動化儀器儀表是用于化學、物理方面的技術工具和設備，可以檢出測量各種物理量、物質成分。從廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞等功能。顯微鏡、望遠鏡能使人們擴展自己的視野，體溫計能讓人們測量自己的身體的溫度；此外，還有一些儀器儀表如磁強計、射線計數計具有特殊功能，可以感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的數據因子。

自動化儀器儀表又被稱作信息機器，因為它的主要功能是信息形式的轉換，可以將輸入信號轉換成輸出信號。信號按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續的模擬量或斷續的數字量形式。

2. 自動化儀器儀表的分類

自動化儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應著不同的產品，本文主要介紹兩種分類方法。

（1）按不同用途來分類

儀器儀表有各種用途，有的用在運輸上，比如汽車儀表、拖拉機儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質上，比如地質勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學技術的發展，很多儀器儀表應運而生，比如教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。

（2）按不同功能來分類

隨著我國自動化技術的成熟和各種行業的需要，產生了各種功能的儀器。比如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、記錄儀表、計算儀表等；檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表等。

二、我國自動化儀器儀表行業發展的現狀

自動化的內容在近10 年來隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而發生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執行機構等到自動回路調節器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統到綜合優化調度與協調系統和企業綜合管理信息系統等。從應用的行業性質上分，自動控制系統可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(如各種DCS、回路調節系統等) 和以運動和傳動控制為主運動控制系統( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統如CNC 等，工業自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統而言。

2002 年我國工業自動化儀表制造業共有309 個企業，實現工業總產量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業綜合水平總體上達到國際八十年代水平。30%的產品實現了數字化，達到國際八十年代末期水平; 約15%的產品實現了智能化，達到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力。可能承接60 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉爐、日產30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產5000 噸水泥等大型工程的控制系統和儀表成套項目。

三、當前的儀器儀表技術存在的主要問題

儀器儀表行業技術發展雖然迅速，但較國外先進的高性能、高實用性的領先技術比起來，我們還存在著10~15年的差距，當前的儀器儀表技術還存在著一定的問題：

1、自主創新成果比例過少，應用技術不足

我國儀器儀表行業的初期是通過引進國外的先進技術，近幾年，也有不少科技型企業加大了自主研發力度，但從總體上說，自主創新的成果還是非常少，并且技術的實用性欠缺。對于一些關鍵核心工藝加工制造技術力量非常薄弱。產生這種現象的原因是因為中外合資與先進技術引進與自主研發嚴重脫軌。

2、中低檔產品居多，研發投入不足

我國現階段的儀器儀表產品較國外比較，大部分都屬于中低檔產品，產品創新能力弱，高端精準儀器儀表數量非常少。其原因是現階段的儀器儀表行業缺少對于高端檢測、數字化精進技術人才，限于各大企業和單位的指導思想和投入規模，研發投入也不夠，包括設備資金、人才培養等各方面的投入。

四、我國自動化儀器儀表的發展趨勢

近年來，經濟全球化的發展要求技術的全球化，計算機和智能機器的發展對儀器儀表的發展有很大的促進，我國應該在現有的技術基礎上，借鑒國外的微電子技術，掌握關鍵技術，生產更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術的發展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發展相比，可以分為智能化、高精度化和網絡化等趨勢。

1. 智能化

智能化技術是儀器儀表的一種發展趨勢，與國外產品相比，國內產品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應該加大創新力度，改變創新模式，在智能化方向改革創新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規模集成電路技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協調內部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產品可以很好的自主調節控制，利于信號的傳遞，提高了工業效率，更能適應國際技術的發展。

2. 高精度化

自動化儀器儀表對技術要求很高，只有高度精密化才能提升我國產品的核心競爭力。國外很多儀器儀表產品具有高精度化的特點，我國的產品在這方面明顯落后，因此提高儀器儀表的精密是大勢所趨，也是應對國際激烈競爭的必然選擇。當前的重點是研究和發展多維精密加工工藝，精密成型工藝，球面、非球面光學元件精密加工等工藝。

3. 網絡化

在國外市場以現場總線技術為代表的數字通信網絡技術得到了快速發展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術方面還不完善，許多產品功能還不完備，核心技術的掌握也差強人意，因此，網絡化是我國自動化儀器儀表的發展趨勢和方向。發展網絡化就要充分利用計算機數字化通信技術，完成信息的轉換，構造一個龐大的信息化網絡，這樣信號流通順暢，更能提高生產效率。

總結

自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術工具。儀器儀表有不同的用途，對應的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經濟的發展和科學技術的進步，微電子、計算機、網絡通信等日新月異發展的新技術對自動化儀表產生了深遠的影響。我國自動化儀器儀表發展歷史久遠，隨著新技術的出現不斷出現新的儀器，對我國經濟的發展起了很大的促進作用，從目前來看，我國自動化儀表技術發展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進有重大的應用前景，我國應該加大資金扶持力度，轉變創新方式。

【參考文獻】

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[2]趙群.張翔.謝素珍.李輝自動化儀表與控制系統的現狀與發展趨勢綜述[期刊論文]-現代制造技術與裝備2008(4)

[3]唐公濤.尹升寶淺談工業自動化儀表的發展趨勢[期刊論文]-科技創業家 2011(4)

[4]周駱斌.馮冬芹.褚健工業自動化儀表的發展趨勢[期刊論文]-電工技術雜志 2004(3)

第2篇

關鍵詞：配電自動化，“三遙”技術，GIS

 

引言

電力系統包括發電、送電、變電、配電以及相應的通信、安全自動、繼電保護、調度自動化、配電自動化等設施。電力系統的根本任務，是在國家發展計劃的統籌規劃下，合理開發利用動力資源，用最少的支出（含投資和運行成本）為國民經濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質量合格的電能。

一、配網自動化系統功能要求

配電自動化系統的建設經驗告訴我們，系統建設的成敗不在于采用的技術的先進程度，而是在于配電自動化的實用性問題。配電網屬于電力輸送的末端，配電線路的重要性不能和輸電線路相比，但是設備數量眾多。實用的新型配電監控自動化系統在技術要求上應該考慮以下幾個方面：

l、功能實用化。論文大全。鑒于目前配電高級應用功能并不實用，供電部門一般在相關應用上采取審慎的態度，在建設初期中一般只進行最基本的網絡拓撲功能的建設，就是到工程結束，也僅僅實現網絡拓撲、潮流計算、負荷預測、安全經濟運行分析及可視化展現等功能，將建設重點放在了盡量實現最大范圍的配電設備監控，減輕運維工作量和系統的復雜程度。論文大全。

2、故障處理不苛求。現有配電自動化系統中沒有過多的考慮線路故障的自動恢復功能。由于目前的配電模型很難搭建完整，線路現狀有時也不允許供電網絡的自動重構，而且在一些情況下網絡的自動重構可能還會引起更大的故障，但在新建設的線路上則提出必須按照可以進行自動重構的功能要求來規劃建設。論文參考。

二、系統總體設計

2.1總體原則與目標

新型實用化配電自動化系統應綜合當地配網結構、設備狀況、社會用電需求和可靠性指標要求等多方面因素，堅持以“經濟實用、技術先進、因地制宜、分步實施、合理利用、適當改造、統籌兼顧、協調發展”為指導原則。

配電自動化系統建設的總體目標是建設一個完善的、先進的、可持續發展的配電自動化系統。能夠實現配網線路故障的快速定位、隔離和恢復供電，縮短配電線路故障停電時間，為配網運行提供現代化的管理手段，提高配網運行管理水平和工作效率，提升用戶滿意度和客戶服務水平，切實提高用戶供電可靠性。

2.2系統軟件配置

2.2.1配網運行監視

實現配電網絡的實時運行監視。把10kV饋線沿線設備（主要指開關設備）的開關位置信號、故障指示器信號等遙信量信息，以及電壓、電流、功率、電能、供電質量等遙測量信息匯總到配電自動化主站系統（或有人機交互界面的配電子站），對配電網運行狀況進行監視。如發生故障，能夠根據遙信、遙測信息綜合分析，診斷出故障區段范圍，指導工作人員盡快到達故障地點，實施必要故障處理措施。

2.2.2饋線自動化

饋線自動化是指利用自動化裝置及系統，監視饋線的運行狀況，及時發現線路故障，迅速診斷出故障區域并將故障區間隔離，及時恢復對非故障區域的供電。實現饋線自動化的前提條件是監控對象必須具備“遙信、遙測、遙控”的三遙技術條件，能夠實施遠方遙控動作。論文大全。論文參考。

2.2.3配網分析軟件

實現基本的網絡拓撲、潮流計算等功能，并將這些功能融合進基本的配電網的操作，如負荷轉供、線路閉環監視等，并實現基本的調度作業管理及供電質量統計分析等，以加強調度操作的智能化，方便調度人員的操作，強化安全運行、經濟運行。

2.2.4實時信息

主要實現配網實時信息的有效，方便管理、維護人員及時注意相關設備狀況，查詢、瀏覽各類歷史及統計數據等。

三、配網運行管理系統

3.1配網運行管理與信息整合

按照IEC61970/IEC61968中規定的CIM/CIS的標準要求，以設備統一編碼為基礎，對供電局的相關系統，如營銷系統、配網自動化、負控系統、配變監測系統、計量遙測系統、GIS系統、配網生產MIS系統、95598客服等系統數據進行集成。配電SCADA、計量、負控等系統的實時、歷史數據可以根據設備所屬關系在集成應用系統地理圖上統一顯示。論文參考。

3.2配網運行集成分析

1、多類客戶停電分析

在配網運行管理系統上實現了對于用戶停電的全部管理，包括預安排停電、SCADA設備故障信息、用戶保障信息、錯鋒線路信息，通過GIS系統配變與營銷系統的關聯，查詢用戶信息，在統一的平臺上實現用戶停電的分析、統計，停電用戶短信通知以及停電影響用戶的分析。

2、停電管理

停電管理應該具有停電顯示、停電模擬、停電分析、復電情況分析、輔助停電方案、統計分析預測故障等功能模塊。

3、倒閘方案與調度操作票

系統具有自動和手動生成倒閘操作票的功能。調度員判斷故障地點后，通過系統自動生成故障隔離/倒閘建議。調度員也可手動生成倒閘操作票，通過設定倒閘前及倒閘后的狀態，根據安全規則推導出倒閘步驟。對于己生成的倒閘步驟，可以根據安全規則及設備的過負荷狀態分步校驗，由倒閘方案生成調度操作票。

4、供電可靠性分析

提高用戶供電可靠性必須采取大量有針對性的技術、管理、電網建設等措施，可靠性相關的信息種類多、來源廣、時效性強，及時、準確地獲取、統計供電可靠性數據難度很大。通過集成系統可以實時獲取電網運行監控系統如配網Scada、負控等的電網停電信息，依托配網GIS及配網生產MIS系統中的電網基礎數據，及時、準確、可靠、一致的分析、統計電網可靠性指標數據。

3.3統計分析及輔助決策

整個配網運行管理系統中各類業務產生的信息大量而且復雜，如何在這些信息中找到業務和工作的改進方向是輔助決策應用要解決的問題。

通過綜合查詢，預制多個查詢條件和過濾器使用戶能夠方便的找到各個業務集成后的信息。

通過主題信息分類，定期執行預先定義的統計分析并存儲結果報表，可以有效提高統計分析的效率。

開發活動的統計報表，進行提供向下挖掘鉆取的方法，使統計報表能夠層層鉆取深入分析原因所在。

結論

為供電企業的一個重要的自動化系統，配電自動化系統覆蓋了供電企業生產的各個方面。配電自動化系統的建設，對于實現配電運行的透明化，提高供電可靠性，提高配電網的運行管理水平，以及對于配電網的規劃建設，都有著重要的意義。新型實用配電自動化系統的建設，必將對供電企業提高社會服務質量，提高工作效率和企業效益，發揮巨大作用。

參考文獻

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[3] 姚建國、周大平、沈兵兵等電力系統自動化2006.4：30（8）

[4] 李澎森等.配電技術概況及發展趨勢.高電壓技術。2008.01：34

[5] 海濤，陳勇.配網自動化的認識與實踐.電力設備，2004.5（10）：64-68

第3篇

關鍵詞：計算機技術，電壓無功，自動化，應用

 

隨著社會經濟的飛速發展，居民和各類企業對供電質量和可靠性的要求日益提高，從改善電能質量和節約人力方面比較電壓無功優化自動控制裝置具有不可比擬的優勢，已逐步取代原來通過值班員手動調節檔位和投切電容器來調整電壓的方式，在維系電力系統穩定中的作用已充分展示出來。論文參考，自動化。電壓無功優化自動控制裝置由大量的數據采集、數據計算、數據傳輸、數據控制、程序執行元件組成，通過一系列自動化技術將其功能整合在一起，因此，了解電壓無功優化自動控制中的自動化原理對于研究電壓無功優化自動控制有著十分重要的作用。為此本文著重分析了電壓無功優化控制中的自動化技術。

一、自動控制系統的結構

（一）調壓方式

無功優化控制系統設計在設置母線電壓限定范圍后，自動對高峰負荷時段、低谷負荷時段的電壓值進行適當調整，以保證在合格范圍內的電壓滿足逆調壓方式。論文參考，自動化。當電壓超出額定范圍時，則與同級和上級變電所的電壓進行比較，然后判斷出應該調節同級還是上級變電所的主變檔位。

（二）調整策略

電壓無功優化自動控制包含兩個方面，分別是電壓優化和無功優化：

1、電壓優化

當母線電壓超上限時，首先下調主變的檔位，當不能滿足要求時才切除電容器；當母線電壓超下限時，首先投入電容器，當不能滿足要求時再上調主變檔位，總之要確保電容器最合理的投入。

2、無功優化

當系統電壓保持在限定范圍內后，通過系統的自動控制，決定各級變電所電容器的先后投入，使得無功功率的流向最平衡，最能提高功率因數。

二、自動化數據采集、計算和傳輸

作為一個自動控制系統，全面的數據采集是整個控制過程最關鍵的一部，其采集數據的精度和安全直接影響整個系統的精度和安全。論文參考，自動化。一個完善的無功優化自動控制系統應該能實時自動的從調度中心、各監控站采集電網電壓、功率、主變檔位、電容器運行狀態等數據并能確保當遙測遙信值不變時不與SCADA系統進行數據傳輸，減少系統資源占用。

在采集到實時數據后，過往的自動控制系統都是通過“專家系統”對數學模型進行簡化和分解，然后利用潮流計算和專家系統等方法進行求解。隨著自動化技術的高速發展，自動控制系統能夠突破優化計算難于尋找工程解的難題，采用模糊控制的算法，充分考慮諧波，功率因數擺動，電壓波動和事故閉鎖等因素，通過一系列精密芯片的配合計算出使電網電能損耗最小的變壓器檔位、電容器投入量和電網最優運行電壓以供控制部件執行。

系統在數據傳輸上使用只與內存交互數據而不存取硬盤的內存數據庫技術，既提高了數據的存取速度，又節省了硬盤使用。為了提高傳輸效率，系統還會根據傳輸數據的類型和要求的不同，自動采用不同的傳輸協議：使用TCP/IP協議傳輸大量的重要數據，使用UDP協議傳輸少量的廣播數據。在數據傳輸準確度方面，子站在接受到數據后會自動向主站發送反校信號，以驗證所受數據的準確性。

三、系統的自動控制

電壓無功優化控制的基本過程如下：首先是主站控制系統進行電壓無功計算，然后把計算得到的各級變電所的功率因數、電壓的區域無功定值結果通過光纖通道傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。各級變電所的控制系統周期性的把本站的功率因數、電壓和接收到的定值結果比較，以判斷是否越限。

為了保證電網損耗最低，主站的控制系統要不斷跟緊電網運行方式的變化，隨時計算出最新的區域無功定值結果并傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。由于主站的控制系統計算最初的區域無功定值時需要一定的時間，這就會造成各級變電所從啟動控制系統至接收到第一個信號間有一個時間段，系統定義這段時間內的定值是按照本地系統運行的。論文參考，自動化。

當主站系統遇到特殊情況（如有影響電網拓撲結構的遙信變位發生）時，能夠即時撤銷子站控制系統當前正在執行的區域無功定值。子站控制系統即以本地無功定值運行，待再次受到主站重新計算的定值時才轉以新定值運行。論文參考，自動化。子站控制系統實時監視主站的定值下傳通道是否正常，通信異常時，立即改為執行本地定值，直至通道恢復正常。論文參考，自動化。

四、系統自動化的安全保證

目前國內的一些系統僅僅只做到了一層閉環控制，安全可靠性根本無法保證。而隨著自動化技術的發展，最新的系統則是采用主站和子站同時的雙層實時閉環反饋控制結構。實驗證明由于采用了雙層實時閉環反饋控制結構，當運行中發生用戶定義的需要閉鎖的異常事件時，控制系統能夠立即執行閉鎖，符合電網結構和調度運行特點，適合各種大小電網的安全可靠運行，能更有利地保證提高電網的電能質量，其具體的安全策略如下：

自動估算電網電壓，使電容器平穩投切，避免出現振蕩；自動估算電壓調節后的無功變化量，使主變檔位平穩調整，避免出現振蕩。

當需要調節的變電所的主變并聯運行時，為了避免出現其中一臺主變頻繁調節的情況，首先調節據動率較高的那臺主變的檔位。應對于主變和電容器出現的異常情況，系統能夠自動減少主變檔位調整次數，使設備壽命增加，電網安全得到保證。當遭遇設備異常時，系統自動閉鎖，而且必須人工手動來解除封鎖。具體的異常情況有：電容器或主變檔位異常變位；系統需要采集的數據異常；系統數據不刷新。特別的當發生10kV單相接地時，系統自動閉鎖電容器的投切。為避免采集到的數據不準確，系統采用同時判斷遙測數據和遙信數據的方式，提高了采集數據的準度。

五、結論

本文通過對電壓無功優化控制系統的淺要介紹，分析了其包含的自動化技術，從一個側面反映了我國電力系統自動化科技的發展，也展現了電力行業專業人才的卓越才能。本文對電壓無功優化控制系統從設計思想，系統構成方面進行的論述，可作電力專業的教輔材料，也可供電壓無功優化控制裝置設計和運行參考。

參考文獻

[1]鄭愛霞，張建華，李銘，李來福，吳強.地區電網電壓無功優化控制系統設計及