机电一体化技术在电力系统中的应用_机电一体化在应用

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机电一体化技术在电力系统中的应用

杜燃（20150351）

（天津理工大机械工程学院，2015级机械4班）

摘要： 近年来，机电一体化在电力系统中得到了广泛应用和关注，研究其相关课题有着重要意义。首先对相关内容做了概述，分析了机电一体化技术发展现状，指出了机电一体化在电力系统的控制中起主导作用，并结合相关实践经验，分别就机电一体化在电力系统保护系统及配电过程中的应用展开了研究，阐述了个人对此的几点认识。

关键词： 机电一体化；电力,应用 1 机电一体化在电力系统的控制中起主导作用

电力系统是覆盖的区域非常广阔，在统一分配，调度，协调运行时需要考虑各个方面有很大的难度，电力系统中发电站、变电站、输配电网络、用户等方面都在不同程度上用到了自动控制，如：生产过程的自动检测、网络信息的自动传输、电网调度的自动调节、系统和元件的自动安全保护等。电力系统的自动控制的运用主要就是为了保证供电的稳定和安全，保证电力系统运行的安全可靠，提高经济效益。

机电一体化主要是指将机构的主要功能以及动力、信息处理、控制等功能与电子科技相结合，实现机械装置与电子化控制软件、设计有机结合，形成全新的系统。它具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗等特定功能价值，涵盖了“技术”和“产品”两个方面，是一个功能强大的系统。

当前，机电一体化已经发展成为了一门具有专门系统的学科领域，当今科学发展日新月异，机电一体化也将逐渐被赋予新的内容。2 机电一体化技术发展现状 2.1 机电一体化技术在的发展现状

机电一体化从产生到发展是一个较为漫长的过程，事实上，在这一概念被日本学者首次提出之前，在工业机械生产与加工的实践活动中，已经出现了机电一体化的雏形，即一些机械作业人员开始无意识地将不同学科范畴的技术应用与同一种产品的研发进程当中。例如基于机械技术与电子信息技术的雷达伺服系统即可被视之为机电一体化的原型之一，而该技术在第二次世界大战之中大放异彩，这也从侧面印证了机电一体化技术在实践研究中的应用价值。20 世纪 70 年代，日本学者开始提出机电一体化，并对其理论内涵予以不断地丰富完善。经过几十年的发展研究，到 20 世纪末叶，此时基于微型电子计算机技术与集成电路的相关技术已经迅速地占据了人们的视野，这就为机电一体化在新时期焕发出新的生机与活力提供了重要资源。微型电子计算机技术与集成电路技术与机械工业一经碰撞，即产生了奇妙的化学反应，并随之发生了一场声势浩大、影响深远的机电一体化技术革命。当前是科技全球化的历史发展新纪元，在经历过上世纪的技术革命之后，如果机电一体化技术的应用范围已经拓展到了生产、生活的方方面面，包括复印机、打印机、洗衣机、冰箱、工业机器人在内的产品都是基于机电一体化的技术才能出现的新产品。这说明，当前机电一体化不仅对人们的生活造成了极大的积极影响，同时对于产业的优化发展、社会进步稳定、国家繁荣昌盛等都具有重要的意义。

2.2 机电一体化技术的发展趋势

当今数字化、综合化、网络化以及个性化的技术革命是以微电子、软件、计算机和通信技术为核心引发的，对全球经济、社会、科技和军事等方面发展影响深刻，也影响了机电一体化学科的发展趋势。据有关预测表明，机电一体化技术的发展方向如下所述。

（1）朝着光电一体化发展：一般由传感、动力、信息处理、机械结构等部件即可组成机电一体化系统，加入光学技术，并利用其特点，能有效完善机电一体化系统中的传感、动力和信息处理部件。（2）朝着柔韧化发展：今后的机电一体化系列产品，会有足够的冗余度来运转执行和控制系统，对突发事件应对能力加强，柔韧化改善。该系统的子系统之间相互独立，均服务于总系统，而本身也具有“自律性”，能就不同环境而做出差异反应，同时，单个子系统的故障不会影响总系统性能发挥，使得总系统柔韧性加强。（3）朝着智能化发展：未来的机电一体化系列产品的“全息”特点将会更突出，表现为极强的智能化，这是由于信息技术、模糊技术都在快速发展，识别能力增强。

3机电一体化技术在电力系统中的应用情况 3.1 交流电机的正反转控制设计

在生产实践过程中，常要求用一台电动机的正反转控制方向相反的两个运动，如小车的左行、右行，机械手的上升和下降等。

交流电机的正反转控制电气设计如图1所示。

要实现三项鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换位置即可。如图1，加入接触器KM1闭合时电动机正转，当接触器KM1断开，接触器KM2闭合时，电动机就会反转。

3.2 机电一体化技术在水电站厂设备中的应用

随着光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备的出现，水电厂的自动化技术逐渐进入到数字化阶段。

（1）水电厂设备机电一体化结构分析。

水电厂设备机电一体化结构主要分3层。其中过程层，随着信息技术发展，采用了新一代光电电压互感器、光电电流互感器，能够直接采集数字量，提高了抗干扰和抗饱和性能，开关装置也实现了紧凑化和小型化。

（2）水电厂自动化的发展趋势。

目前，水电厂机电一体化不断更新技术，其发展趋势主要有智能化、人性化及用户二次开发等。

智能化指系统可根据人为存储的命令对事件进行推理、判断及归纳。在一定条件下能代替人工操纵，经过归纳和判断，自动操作、提示信息，使机组安全地运行。智能化越高，对人员要求越低，对自身及控制设备的状态能给出准确判断、统计及报警提示。3.3 机电一体化技术在电站辅机产品研制中的应用

（1）微机励磁调节器：该装置典型的有UNITROP系列，响应快、精度高、稳定可靠、结构紧凑、抗干扰、运行和维护方便、可靠性高，在市场上应用非常广泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自动调节器分别适用于≤50 MW等级的无刷励磁汽轮发电机、≤600 MW和≥135 MW等级的汽轮发电机组的自动励磁电压调节器。（2）励磁绕组绝缘电阻监测装置：该装置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196单片机技术。用来测量励磁绕组与地之间的绝缘电阻，一般采用在线检测的方式，监测发电机与励磁机励磁绕组之间绝缘情况。（3）发电机气体纯度监测装置：该装置典型的有GHS-1型，由纯度风机、纯度仪和变送器等部件构成。优点为：性能稳、无污染、不漂移、维护便捷，独有的微处理器结构容易使压力、环境和温度相互补偿，精度高。（4）励磁电流电压测算仪：该装置典型的有GES-9001型，用于测量励磁电流和电压，并可显示发电机的电流、电压、功率因数、频率、有功和无功功率以及转子氢温、绕组温度等。适用范围较广，可供3～600 MW的发电机组使用，性能好，质量可靠。3.4.1保护的功能类型

变配电所是电力系统中的重要组成部分，其中容纳了各种电器装置，这些电气装置的对整个电力系统的正常安全运转有着决定性作用，对这些电气设备的保护就显得非常重要而机电一体化的应用恰好可以用来实现这些保护，主要就是对变电所的线路，电容器，变压器等进行适当的保护，除了这些设备的保护之外，还有过电压保护，过电流保护等，保护功能是机电一体化在变配电所中的重要功能。3.4.2通信功能

通信功能就是实现与上级站的信息交流和沟通，将变配电所的各个电气设备的运行情况，各种异常故障数据资源资料等上报。通信功能并不仅仅是实现对各中数据的上报，它还有对临近的站点的数据资料的转发，实现各个站点之间的信息互通，通讯功能是使得各个站点之间实现信息传递实现对整个系统有效控制，能够及时获取异常数据，及时发现设备的故障，迅速解决问题，保证电力系统的安全稳定。3.5机电一体化在电力系统中的应用前景

电力系统在现代社会所起的作用越来越重要，它关系到了社会生活的各个方面，从日常生活，到国家国民经济，社会大大小小的企业对电力系统的依赖性越来越高。随着科学技术的发展，机电一体化技术的发展也是一日千里，机电一体化在电力系统中的应用也越来越成熟，为电力系统的发展带来了更多的可能。在未来电力系统应用机电一体化的方面将会越来越多，电力系统也将朝着自动化，智能化方向发展。4 结语

机电一体化的应用越来越广泛，而在电力系统中，不论是电气设备的控制，信息的传播，还是电力系统的保护，都充分利用了机电一体化的知识。可以说有了机电一体化现在的发展，才有了电力系统如今的状态，在未来，随着科技的发展机电一体化在电力系统中的应用将越来越多，而电力系统的发展也将越来越成熟。

参考文献

[1] 章浩，张西良，周士冲，机电一体化技术的发展与应用，农机化研究，2006 [2] 袁中凡，机电一体化技术，北京电子工业出版社，2006 [3] 王中杰，余章雄，智能控制综述，基础自动化，1998 [4] 姚伯威，吕强，机电一体化原理及应用，国防工业出版社，2005 [5] 徐航，机电一体化技术基础，北京理工大学出版社，2010