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电气工程新技术文献综述

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东 北 石 油 大 学 电气工程新技术文献综述

2014年11 月 6日 课 程 电气工程新技术 研究方向 广域测量系统的PMU技术 院 系 电气工程及其自动化系 专业班级 电气11-2班 学生姓名 学生学号 东北石油大学电气工程技术文献综述

1 文献综述 前言 随着全球经济一体化，能源分布与经济发展的不平衡的状况，使得各国出现大电网互联、跨国联网输电的趋势不断发展。而电网互联所产生电网稳定运行的问题日益突出，提出了构建WAMS（Wide Area Measurement System)，即广域测量系统[1]。 广域测量系统，以同步测量装置（Phase Measurement Unit）实现对电力系统动态过程的监测，反映了系统的动态行为，为电力系统提供了新的测量和监控手段[2]。更突出的是，可以在时间－空间－幅值三维坐标下同时观察电力系统全局的机电动态过程全貌。由同步测量装置提供了精确实测的电网状态参数，可以使以前只能离线计算的电力系统稳定分析等更准确地用于实时计算，从而实时地进行动态安全分析，对运行的电力系统实现预防性控制、紧急控制。

1．PMU的概述 同步相量测量装置PMU是1980年首次提出的。随着GPS在民用领域的应用，PMU应运而生，而全球发生的几次大电网事故推动了PMU和基于PMU的WAMS同步相量测量技术在系统中的应用[3]。工程技术人员可以根据PMU提供的精确相量数据，确定系统故障的一系列事件的先后顺序，确定导致系统故障的原因和故障点。现场试验及研究结果表明：WAMW技术在电力系统稳定预测与控制、状态估计与动态监视、继电保护、模型验证、故障定位等有着广泛的应用前景。

2.电力系统中PMU功能 根据电力系统的要求，PMU应该具有以下的基本功能： （1)对三相电压、电流信号进行采集，采集的模拟量可以包括零序电压和零序电流。数据采集单元还要对监测点的开关等状态量进行采集。 （2)对采集的量通过模数转换，采用一定的算法实时计算出电压的有效值、电流的有效值、零序电压、零序电流、有功、无功、功率因数和电网频率等。通过对电压量相角的计算，我们还可以得到功角。这是PMU有别于其它的测量装置的最重要的一点，国外的多数的PMU装置只是测量电气量的相角而不是功角。 （3)利用GPS的高精度授时功能实现对监测点电量的同步采集，并给获得的相量加上时间标签，结合监测点在系统的位置和电量类型获得监测量的统一规定下的ID号，然后将这些信息打包传给子站的上位机。 （4)子站的上位机可以对数据进行就地显示、存储，必要的信息要通过广域网将其上传到主站的中央处理机进行集中处理。子站和主站之间要有可靠的通讯通道，以保证数据传输的实时眭和可靠性，同时又有利于系统的扩展和对数据的 东北石油大学电气工程技术文献综述 2 堵塞现象的解决[4]。 3.PMU的原理 PMU是基于全球定位系统（GPS）的向量测量单元,它是一种多功能信号采集系统。不仅要完成对电压相角的实时测量以获得参考相位角，还能实现对电压、电流、有功的实时测量与计算，最后将数据帧送到调度中心。PMU的基本原理是：GSP接收器给出1pps（1个脉冲每秒钟）信号，锁相振荡器将其划分成一定数量的脉冲用于采样，滤波处理后的交流信号经A/D转换器量化，微处理器按照递归离散傅立叶变化原理计算出向量。对三相向量，微处理采用对称分量法计算出正序向量。将正序向量、时间标记等装配成报文，通过专用通道送到远端的数据器。数据集中器收集来自各个PMU的信息为全系统的监视、保护和控制提供数据。相角的测量是相量测量中的关键，时间误差1ms就会带来18°工频相角误差，测量误差若要求0.1°的话，那么时间同步精度应为5us，GPS的1pps秒脉冲信号与国际标准时间同步误差小于1us，可以保证相位测量问题[5]。

4.相量测量算法

若三相的相量为aX，bX，cX，则正序相量 )(3121cbaXXXX （1）

其中3/2πje。同步相量的算法主要有两类：即过零检测法和傅里叶变换法。由于过零检测法受谐波影响比较大，因此测量的精度不高，所以没有傅里叶变换法应用广泛[6]。离散Fourier算法工频电压值可表示为：

)cos()(wtXtxm (2)

虽然相量的概念是用纯正弦来定义的，但是它同样可以用在含暂态量的情况下[7]。我们可以通过傅立叶算法将其基频成分提取出来。则我们可以得到kx。相量X可表示为：

)(221scjXXNX (3)

和之间的关系是

022fNππ (4)

等式(3)代表了一个周期的数据窗所生成的相量[7]。 为减少DFI'的运算量，通常采用改进的递推Fourier算法，对于式(1)表示的正弦工频信号，在实时测量中得到两个采样集： 东北石油大学电气工程技术文献综述 3 1,,|rNrkXk对应基波相量'X;rNrkXk,,1|对应基波相量

1rX

而1rX可以通过数据窗的移动来获得，即：

jrrrNreXXNXX)(221'1

(5)

现在几乎所有的PMU都采用这种递推算法。如果对于被采样信号来说，第m个采样窗口的采样点为),(00xt，11,xt11,NNxt，已知各个点的瞬时频率分

别为0f，1f1Nf，我们可以知道下一个采样点的时间间隔为)/(11NfNt，得到了第N个采样点[8]。则由新生成的第1m个数据窗可以算出nf，由于频率的波动，则1mX不等于mX，相角差不为0，则 )/()(22111nnnnnfNfftffπ）π（ (6)

由此可得第n点的频率为 )/21(1πNffnn (7)[9]

5．PMU的模块及PMU之间的关系 对于一般的发电厂都会有2台发电机组，而在一些比较老的电厂里甚至会有6台，如果在现场需要采集的量很多的情况下，就需要多个DSP数据采集和处理单元协调工作，下位机和上位机以及下位机之间都是通过CAN总线进行通讯的。设计中考虑到现场的各种干扰，DSP芯片应该采用外接的40 MHz晶振的方式工作。芯片内置看门狗电路，可以提高其抗干扰能力。在上位机的PCI插槽上装有上位机和CAN总线连接的适配卡。 由于全网动态监测系统采用的是分层分布化的设计方案，系统中子站之间的关系构建也较为灵活。 （1)星形子站结构。这种结构PMU之间是并列的关系。他们都是通过高速传输网络实现数据的上传。 （2)主从式子站结构。这种结构是选择一个子站作为参考站，如一个主力发电厂和枢纽变电站，该站的功角不仅传到调度中心而且还要传到其它的子站，作为其它子站测量的参考点[10]。

6．PMU的关键技术 （1）测量精度 模拟精度：0.1%，需解决问题：高精度测量：电流范围：0-3In，16位A/D， 东北石油大学电气工程技术文献综述 4 分辨率15uV，需要较好的电磁兼容性设计；高速计算，多次迭代：双CPU快速采样, FFT计算，每周波200点，1-99次谐波[11]。 频率精度：0.001Hz，需解决问题：高精度计数源：软件频率计算／平滑。 （2）授时/守时精度:5us、55us/2小时 授时精度考虑：GPS模块精度误差(100ns)；1PPS上升沿误差(100ns)；CPU采样时间响应误差(1us左右)；光纤传输延迟误差(5us/1km)。 守时精度考虑：GPS传导微波信号，易受到干扰；GPS受到干扰时时间精度无参考价值；采用高稳定度晶振实现守时；采用原子钟技术实现守时（9us/天）。 （3）发电机内电势相角测量 发电机内电势数值计算；发电机内电势初相角自动测定；利用键相信号测量发电机功角的工程化实施。

7．PMU日常的问题 （1）主脚度不对。可能是GPS不能对时，GPS设备损坏或者测量单元损坏。 （2）某一部分的角度不动。有可能是某一单元失去了通信。 （3）通信无链接。广域网的设置有问题、通道故障或规约设置错误。 （4）能通信，但不能取得离线文件。极大可能是联线文件存储器烧毁掉了。 （5）连续两端的角度差距太大。检查PMU是否正常工作，检验一下PMU。

8．小结 以上是对广域测量系统的同步相量测量装置的原理、相量算法、结构分析，关键技术等进行简单的介绍。如果能够对同步相量装置的一些问题进行解决或改进装置，我相信这将会对我国构建电力系统的广域测量系统有很大的帮助。 东北石油大学电气工程技术文献综述

5 参考文献 [1] 武飞周，薛源．智能算法综述[J]．工程地质计算机应用，2005，2：9-13． [2] Kennedy J, Eberhart R C.Particle Swarm Optimization [J] Proceedings of IEEE International Conference on Neutral Networks,1995. [1] Mohd Rihan, Mukhtar Ahmad, M. Salim Beg. Vulnerability Analysis of Wide Area Measurement System in the Smart Grid [J] Smart Grid and Renewable Energy,2013. [2] S. Nourizadeh, S.A. Nezam Sarmadi, M.J. Karimi, A.M. Ranjbar.Power system restoration planning based on Wide Area Measurement System [J] International Journal of Electrical Power and Energy Systems,2012. [3] 程云峰，张欣然，陆超．广域测量技术在电力系统中的应用研究进展[J]． 电力系统保护与控制，2014，4（42）:18-22． [4] 麦瑞坤．电力系统动态同步相量估计算法及其应用研究[D]．西南交通大学 2010． [5] 戴志辉，王增平，焦彦军．基于动态故障树与蒙特卡罗仿真的保护系统动态可靠性评估[J]．中国电机工程学报，2011(19)． [6] Saber Nourizadeh; Vahid Yari, Ali Mohammad Ranjbar.Frequency Monitoring and Control during Power System Restoration Based on Wide Area Measurement System [J] Mathematical Problems in Engineering,2012. [7] 马静，叶东华，王彤．电力系统多区域复杂环网的最小断点集计算[J]．中国电机工程学报，2011(28)． [8] 马静，叶东华，王彤．电力系统多区域复杂环网的最小断点集计算[J]．中国电机工程学报，2011(28)． [9] 王增平，张晋芳，钱诚．基于同步测量信息的电网拓扑错误辨识方法[J]．电力自动化设备，2012(01)． [10] 钱诚，王增平，张晋芳．基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法[J]．电力系统保护与控制，2011(17)． [11] 蔡超，陆于平．一种提高智能变电站PMU相量测量精度的改进采样值调整算法[J]．电力自动化设备，2014(34)．

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电气工程自动化技术论文(10篇)

电气工程自动化技术论文(10篇)

电气工程自动化技术论文(10篇)第一篇1电气工程及自动化技术的应用1.1应用1）电气工程与自动化技术的发展。

无论电气工程与自动化技术如何发展变化，其最终都是为了满足生产的需要，推动国民经济和社会的发展进步。

过去的工业生产依靠人工劳动，受到多种因素的影响，人工生产这种方式工作效率较慢，很容易出现敷衍了事的现象，容易发生安全事故。

后来出现了机械设备，虽然机械设备在一定程度上提高了工作效率，但是需要人员操作，现在大多数企业是24小时工作制，轮流倒班，工作人员要承担巨大的工作任务，企业不得不为增加员工人数而提高劳动力成本。

机器自行运转的设想应运而生，自动化技术就是在这样的背景下产生的。

2）在工业控制中的应用。

工业生产中最常使用的生产技术是电气工程与自动化技术，主要应用在控制领域。

在机器上安装感应器、继电器、电子元器件，工作人员在控制平台上编写软件程序，系统按照步骤执行命令，执行命令的过程就是机器自行生产的过程。

电气工程使用的机器不会受到人员自身素质的约束，能够保证工作效率，达到计划产量，精度准确。

但由于多种原因，目前完全意义上的自动化还没有实现，没有得到大范围的普及。

机械设备的不完善，经常需要人员看管监督机器运行状况，发生故障的时候，需要维护人员进行维修，维修工作费时费力，影响生产工作效率，维修人员和技术水平不尽相同，都会影响其在工业控制中的应用。

3）在电力系统中的应用。

变电站是催生电力，传输发送电力的设备，电力工程与自动化广泛应用在电力行业，恰如其分能够在变电站中大有作为。

它节约了变电站运营中的资金、劳动力，保证了电力设备的安全可靠、稳定运行，利用自动化技术在监控保护上为电力设备保驾护航。

电力系统实现了智能控制，减少了电力系统的操作复杂性，这应归功于电气工程与自动化技术二者有机结合。

运用这二者对电力系统设备状态监控，对现场进行布控监督，保证设备运行当中的安全性。

1.2加强电气工程及自动化技术的应用对策1）提高电气自动化系统集成化程度。

PLC毕业设计文献综述

PLC毕业设计文献综述

P L C毕业设计文献综述-(总6页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系别：信息工程系专业：电气工程及其自动化姓名：学号：2017 年日前言对现代工程的远程监控、故障诊断技术是近几年来研究的热点。

统计显示大多数故障都是一般性故障，通常情况下故障诊断有两种方法：故障树方法和专家系统方法。

故障树方法是利用系统的故障逻辑结构进行的逻辑推理，发现错误的输出对应的找到可能的输入错误。

另外一种方法专家系统方法则是通过建立系统故障的知识库与推理机，计算机依据现场的数据依靠知识库和推理机进行深入的逻辑推理，最终找出相应的故障的原因。

PLC作为IE一种成熟稳定且可靠的控制器，现在已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。

PLC系统的设计直接影响工业控制系统的安全可靠运行。

一个完善的PLC系统除了能够正常运行，满足工业控制要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。

故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用价值。

PLC是现在应用非常多的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源以及强大的功能指令，进行编制故障检测报警程序，不仅可以代替传统继电器能实现的相应功能，还可以提高工作可靠性以及其系统的灵活性。

PLC控制系统部分PLC作为控制部分的主要结构，其设计主要包括模板的估算与选取、PLC 的选取、系统框图的设计。

下面围绕这三方面逐一介绍。

PLC的系统模块估算与选取。

通常在PLC的系统设计时，应该详细的分析工艺过程的各个缓解的特点和控制要求，和求性价比的PLC和设计相应的控制系统最后选择有较高性能估算输入输出点数、所需储存容量。

估算好相应的模块之后，就要进行相应的模块选择。

包括输入输出模块、存储器和电源的估算与选择。

对I/O点数进行估算时应当充分考虑适当的余量，一般情况下是根据统计的输入输出点数，在其基础上再增加10%~20%的可拓展余量、作为输入输出点数实际估算数据来使用。

电气工程新技术介绍

电气工程新技术介绍

电气工程新技术介绍作为电气专业的学生，了解专业领域的相关信息和最新发展动态关系到我们以后职业生涯的发展。

以下是电气工程技术的相关信息。

电气工程（Electrical Engineering简称EE）是现代科技领域的核心学科和关键学科。

正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。

电气工程包括四个方面，第一，它是多种学科的专业，是一个学科的发展；第二，它是本科和研究生教育培养人才的专业，是一个一级学科的专业，有它的研究体系，有它的教育体系。

二十一世纪以来，电气工程技术飞速发展。

出现了智能电网、太阳能光伏并网发电、风力发电等独具特色的新技术。

接下来就对近年来出现的电气工程新技术做一简单介绍。

首先介绍的是智能电网。

智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。

其次是光伏并网发电和风力发电。

随着环境保护要求的不断提高，传统的火力发电将会逐渐减少，取而代之的是更环保和可循环利用的光伏发电和风力发电。

光伏并网发电是太阳能利用的一种形式，它可将光伏电池组件转换的直流电经逆变器逆变后向电网输送能量，可在一定程度上能缓解能源紧张的问题。

光伏并网发电技术的关键是将产生直流电逆变为与电网同频的交流电，这里涉及到了电力电子变换器的控制与反馈问题，其中逆变器的飞速发展也是现代电气技术的一大突破。

目前，我国的光伏产业还处于起步阶段，还有很多问题解决。