TRACE MODE在热电站锅炉装置参数测量自动化系统中的应用概要（精选2篇）
篇1：TRACE MODE在热电站锅炉装置参数测量自动化系统中的应用概要
关键词：自动装置,技术,安全
1 同期合闸
1.1 概要说明
同期合闸是变电站中经常遇到的操作, 对减小合闸时的冲击, 提高系统的稳定性具有重要的作用。同期的条件有三点:频差、压差、角差合格。
1.2 环网并列与差频同期
差频同期是指两个没有电气联系的两个系统的并列, 其特点是两边的频率不同, 相角差是变化的, 有可能捕捉到零角度合闸的时机;环网并列是指两个本已有电气联接的系统, 再在该点增加一个联络开关;其特点是待合闸两侧频率相同, 两边的相角差即为系统在这两点之间的功角, 该角度与两电源间电路的传输功率和电抗值有关, 网络拓扑及负荷没有大变动时基本保持不变。环网并列和差频同期的要求是不同的。装置虽然可以自适应地判断出是同频还是差频, 但对频差很小的系统, 这样做意味着牺牲一些时间来判断, 会对合闸的时机带来延误。
1.3 合闸导前时间的计算
常规的检测方法是通过开入量的方式, 本文提出一种模拟量检测法用于检测导前时间的方法, 即用电流的从无到有的检测, 若采样装置采样速率能达到64点/周波 (DF1700模块采样速率) , 则时间分辨率约为013×10-3s, 可以满足要求。这种方法要求引入电流的检测, 分布式的同期系统一般是将同期功能直接融合在断路器的测控单元中, 能满足这种要求。
2 电压无功综合自动控制
2.1 VQC控制特性及控制模式的思考
自动准同期要求在第一次0角度合闸时机来时准确地合闸, 对实时性及可靠性有很高的要求。而电压无功综控 (VQC) 则是一个在时刻运行的、以整个变电站为对象的、相对慢速的一个控制系统。其控制策略复杂, 但对控制出口的实时性要求不高 (到分钟级即可) , 同时对闭锁的响应要求快速、完备。
现有的VQC实现方式概括起来有以下3种:后台软件VQC系统、主控单元网络VQC系统、独立硬件的VQC系统。
后台软件VQC系统, 将控制策略全部放在后台的监控主机种, 通过各间隔层的测控单元 (包括主变控制单元、电容器、电抗器控制单元等, 测控单元一般跟着断路器配置) 获取数据, 后台微机中VQC软件模块根据实时数据进行判断并发出控制命令, 由相应的测控单元执行。优点是人机界面友好, 方便调试和维护。
主控单元网络VQC系统, 将控制核心下放到间隔层, 由单独的CPU完成, 但其IO的输入输出仍由间隔层IO测控模块完成。优点网络数据的得到更直接了一层, 闭锁的速度较第一种方式快了一些。但界面一般较差, 维护和设置不会太轻松。
独立硬件VQC系统不依赖其他装置, 本身溶输入输出与策略判断为一体。这样做的好处是闭锁的速度最快, 从闭锁的角度讲可靠性最高。但问题是需要重复铺设大量的电缆, 造成信号的重复采集。这种方式也并不适合变电站自动化的发展趋势。
现在存在的尴尬情况是当用户的选择时, 即觉得独立硬件的VQC系统造价高、多占屏位、多拉电缆, 但又担心网络型VQC产品的可靠性。
从上面对VQC特点的分析知道, VQC对控制的速度不要求快, 但对闭锁的速度要求快。网络型VQC的问题是, 当发出控制出口命令后, 这时发生可主变保护或电容器保护动作等需闭锁的情况, 无法弥补这个时间差。
2.2 运行方式的自动识别
根据无功就地平衡的原则, 应该把整个变电站作为电力网中的一个接点来考虑其VQC问题。而变电站的运行方式不是固定不变的, 会随着负荷和设备运行状况而调整, 这样就要求VQC要自适应地跟随运行方式的改变, 而作出不同的控制策略。
对不同的变压器组数、不同的一次接线方式, 由母联、分段、桥开关、变压器的组合可以有多种接线方式, 不同的方式控制策略是完全相同的。这里面有一个模式识别的问题。
识别的方式应该灵活, 例如可通过母联、分段等的辅助接点识别;通过操作人员的设置选择;通过母联、分段上的电流幅值、相角等交流量进行辅助判断等。
3 备用电源自动投入
3.1 可编程PLC功能的应用
由于备自投方式较多, 不可能每种情况作一种装置, 这就要采用相同硬件基础上的软件PLC功能:通过装置内嵌的PLC解释软件解释由外部对自投逻辑的重新编排。现在各大厂家的装置都能支持该功能。对用户方便的做法是在装置中嵌入典型的几种控制逻辑, 由现场进行方便设置。
3.2 备自投与同期功能的融合
这点在备自投装置中考虑较少。“列西变110 kV系统备用电源自投方案研究”一文中指出:“在传统备用电源自投装置设计思想的基础上, 提出利用微机型线路保护装置的检同期重合闸功能, 实现几个同期系统同期并列, 提高BZT装置的适用范围。”该文中研究的系统备投110 kV的母联分段, 在其旁母上挂接的几条线路与远端的水电厂相联。这样当某段母线上失电时, 分段的备自投并不能直接将备用电源投入, 因为备自投装置无检同期功能, 如果将同期功能集成在BZT装置中的话, 问题就变得简单了, 因为各水电厂已经通过母线同步在一起了, 只需要在备自投的过程检同期合闸就行简化操作。
4 小电流接地系统的接地选线
小电流接地系统的接地选线是个困扰电力系统多年的难题。常规的集中式的小电流接地选线的问题是:1) 多拉电缆;2) 可能要改造CT;3) 只引入零序电流, 没有相应的电压信号, 分析要素少, 准确度低;4) 不符合变电站自动化分布式的设计思想。因此将其做成分布式的应该会更好。
对中性点经消弧线圈接地的系统, 由于消弧线圈的补偿作用, 零序电流与零序电压的夹角方向不相不接地时那样有明确的反向关系, 较难以检测出来;采用5次谐波的方法又存在信号幅值小、信噪比太小, 准确度不高的问题。
文献[2]中提供了一种西门子公司的高灵敏接地保护的检测原理, 可以借鉴。它的判断依据是零序有功和零序无功的方向 (其本质仍是零序电流和电压的方向) 及大小:
零序有功功率
零序无功功率
对于一般线路, 由于线路电阻及非完全金属性接地等原因, I0与U0并不严格等于90°, 而一般在70°左右, 但最小一般不会小于45°。对于不同方向的接地故障, 利用零序功率的有功分量或无功分量的正负号加以区分。对于中性点不接地系统, 其判据为:正方向接地故障时, Per>0且Ier大于设定值;反方向时, Per<0, 且Ier大于设定值。对于中性点经消弧线圈接地系统, 其判据为:正方向接地故障时, pea>0, 且Iea大于设定值反方向时, Pea<0, 且Iea大于设定值。
其方法的长处是充分利用了零序电压、零序电流的方向和幅值, 利用不同形式的点积来分析问题。西门子在信号的处理、TA误差角的补偿等方面作了很多工作, 来弥补一次系统信号弱的问题。
SIEMENS的思路仍然是从二次侧来考虑问题, 换一个思路, 二次不足一次补, 能够更好地解决这个问题。例如很多变电站已装设自动调谐线圈, 将自动消谐与接地选线作在一起可以提高两者的精度:因为在调谐的过程中, 只有接地线路的零序电流改变, 而非接地线路中流过的仍是容性电流, 在信号处理中采用最简单的差分技术就可稳定地分别出故障线路。在没有加装可调谐线圈的变电站中, 可考虑的方法:在消弧线圈与地之间串接一个功率电阻, 平时用一对常闭接点将其并联掉, 当检测到接地 (3U0启动, 用个常规的电磁式启动继电器即可) 时, 断开常闭接点, 串入电阻, 来改变流过消弧线圈到地的阻性电流分量, 只需串入0.5s的时间, 即可判断出接地线路。这个方法准确实用, 但需要改造一次设备。
5 结束语
发展和完善变电站综合自动化系统;是我们今后电力系统发展的新趋势。所以我们还应该更加努力做好我们的本职工作, 迎接以后更加艰巨的挑战是我们的重要任务
参考文献
[1]陈泗贞, 潘桂昌, 张曼诗.CSB21A型备用电源自动投入装置的改进[J].广东电力;2005年08期
篇2：TRACE MODE在热电站锅炉装置参数测量自动化系统中的应用概要
关键词：水电站自动装置；翻转课堂；信息化教学；传统教学
【中图分类号】G434
一.课程的内容及课程目标
“水电站自动装置”是一门理论体系完整、实践性要求较强的课程，其内容主要包括同步发电机的并列、同步发电机的励磁自动控制系统、电力系统的自动调频及低频减载装置、备用电源自动投入装置、输电线路自动重合闸装置等，该课程的重点是同步发电机并列装置、同步发电机的励磁自动控制装置的组成、作用、工作原理、安装与调试、运行维护等。通过本课程的学习，学生能够熟悉水电站中常用的各种自动装置，掌握其工作原理、调试和运行维护，使得学生能够更好更快的适应水电行业的工作。
二.教学中存在的问题
1.学生的学情特点
该课程是一门理论和实践性强、并且理论抽象的课程，学生理解起来较难，加上学生入学前知识基础较差，可谓难上加难。导致学生的学习兴趣不浓，课堂上学习效率较低。
现在的学生基本是90后，他们生活在信息化的时代，获取信息的渠道很多，互联网运用较熟，而且他们年轻活泼，富有活力，喜欢挑战和刺激，不喜欢被拘束，传统的规规矩矩的课堂教学，会让他们觉得单调乏味，因此上课无活力，睡觉、玩手机现象屡见不鲜，针对以上实际情况，必须对传统的教学模式进行改革。
2.学时和实践条件的限制
《水电站自动装置》课程根据人才培养方案的规定，课时为64课时。在课程的课时有限情况下，该课程的理论、实践要求较高，在掌握原理的基础上，需要学生动手操作，对所学知识进一步巩固和加深理解，而学院相关的实践设备非常有限。例如全班30多名学生，按以往的教学方法是老师分组讲解、学生分组操作，在有限的时间内，同一部分内容老师要重复多遍，到最后老师也是筋疲力尽，每组的学生也因为空间位置的限制，接受教育的机会不平等，对于学生来说就不公平，这样的教学方法效果也不够理想，因此必须对传统的教学方法进行改革。
三.信息化教学探索与实践
鉴于以上分析，传统的教学模式和方法已经不能完全满足现在学生的学习需求，怎样在有限时间和有限的条件下获得较好的教学效果呢？笔者从现在教育界较热门的信息化教学中得到了启发，打破以往的信息传递主要在课堂，信息消化在课后的模式，而是采用翻转课堂的教学模式，即重新调整课堂内外的学习内容。教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前完成自主学习，老师通过蓝墨云班课（移动教学助手APP）、QQ或微信等信息化教学手段将需要学习的资料共享，例如微课视频、任务单、学习资料等，学生自行下载学习，学习中遇到问题可以通过精品课程网站、专业论坛、电子书等渠道来学习或请教，还可以随时与老师通过网络方式来沟通互动，而课堂中老师主要任务是答疑解惑、检查学习效果和解决学习过程中的共性问题。
1.案例实施
下面我将以“同步发电机励磁系统的基本操作—基于MEC2006励磁装置”为例来讲解我的教学实施过程。
该节内容为实验课程，利用学院自己研发的励磁装置来进行授课。学习目标是要求学生认识励磁装置的各组成结构、掌握其各部分作用以及基本操作方法。实验配备两名教师，即主讲教师和实验指导老师。
课前通过蓝墨云班课发送微课视频（关于本节学习内容）、任务单、学习资料等内容， 要求学生自行下载（在手机或电脑上）进行学习，并可反复观看，对任务单中的拓展问题要求学生通过查阅网络资源来进行解答，要求每位学生不定时通过QQ或微信向老师汇报和交流学习情况，并进行考核。
课中教室分为理论教学区和实践教学区，在理论教学区，学生分组对教学视频和搜集的资料进行加强学习，主讲老师现场答疑；在实践教学区，实验教师对各组轮流进行现场答辩考核，检查学生学习情况。
课后布置拓展训练，例如要求学生自行搜集某电站的励磁系统，各小组自拍讲解视频，包括组成结构、原理等，上传至QQ群共享，其他组成员进行评价打分，为了进一步加强学生的实践操作能力，要求学生在水电站仿真机上对励磁系统进行仿真操作，一人一台机，完成工况后提交，从而完成整个教学过程。
为了了解学生对该节课程的掌握情况以及对该种教学模式和方法的建议，特设置在线测评环节，即在蓝墨云班课上发起活动，邀请学生参与，测评结果一目了然，老师通过此环节可以及时掌握学生的反馈，从而不断地完善和改进教学。
2.教学成效
从测评结果来看，几乎所有的学生都参与了活动，大部分学生对此种教学模式和方法给予好评，据反映，学习主动性和积极性增强了，学习兴趣也浓厚了，课堂变得活跃起来了，知识学习起来更快乐，掌握起来更容易了，同时也提出了更多很好的建议。
3.教学特色
（1）多种信息化教学工具与传统教学相结合。采用微课视频、PPT、QQ、微信、仿真机、蓝墨云班课等，突破了课时和空间的局限性，解决了教学中的难题，信息传递和获取更便捷，省时省力。
（2）翻转课堂教学法。突破了过去必须要规规矩矩坐在教室听老师讲的束缚，学习更加积极主动。
（3）考评机制贯穿整个教学过程。对学习过程进行全程过程考核，从不同角度进行全方面考核，弥补了学生不同方面的能力造成的差距，促进学习动力。
四、结束語
本文采用翻转课堂教学模式，将信息化的教学设计融入其中，教学效果较以前有很大改善，但值得注意的是，笔者在本案例中用翻转课堂教学法是根据该节内容的特点而设置，并不是说所有的内容都适合该方法，要因地制宜。但是针对课程中较难的知识点和技能点的讲解，可以用设计新颖的微课视频的方法来呈现，化繁为简，更能激发学生学习的兴趣，学生学起来也更容易，当然这对教师的要求更高，需要有较强的创造力、花费更多的精力。
目前，信息化的教学设计理念正在全国蔓延，在信息化的时代，要求教师与时俱进，不断的学习新的教学理念、技术手段，激发学生的学习兴趣，提高学习能力，改善教学效果。
作者简介：
王莺子（1985—），女，湖北襄阳，武汉电力职业技术学院教师，讲师，硕士，研究方向为动力机械及工程。