中国火电厂自动化的回顾与展望.pdf

收稿日期:2005-01-10作者简介:白 焰(1954-),男,沈阳人,教授,博士生导师,工学博士,主要从事集成分布式智能系统、现场总线控制系统、大型火力发电机组的智能控制研究.中国火电厂自动化的回顾与展望白 焰(华北电力大学 自动化系,北京 102206)摘 要:在简要回顾我国火电厂自动化发展历程的基础上,提出了目前我们所面临的主要问题,以及今后的主要发展方向.关键词:火电厂;自动化;智能控制;计算机网络;分散控制系统;现场总线控制系统中图分类号:TP273 文献标识码:A文章编号:1673-1603(2005)01-0056-061 历史的回顾 由建国初期开始,我国的电力工业经历了劳动力密集型、仪表密集型和信息密集型3个主要的发展阶段.1.150年代 劳动力密集型阶段50年代初,我国的电力事业在十分困难的情况下蹒跚起步.1952年,新中国成立后的第一台25 MW火力发电机组在辽宁阜新发电厂投产发电.当时,火电厂的单机容量很小,机组几乎完全靠人工操作来运行,操作工分布在电厂工艺设备的附近,依靠简单的机械式仪表来控制生产过程.由于当时的主设备相对容积较大,子系统之间的耦合较弱,协调控制的要求不甚强烈,电厂自动化近乎空白.从工业自动化的发展进程来看,当时的火电厂处于劳动力密集型阶段.1.26070年代 仪表密集型阶段60至70年代,我国的电力工业进入高速发展阶段,这一时期投产的主力机组容量一般为50100MW,热力系统的构成方式逐渐由母管制过渡到单元制.由于主设备容量不断增加,工艺系统进一步强化,生产过程的相对容积逐渐减少,子系统之间的耦合进一步加剧,协调控制的要求日益强烈,因而出现了集中控制方式.在集控室内,操作员主要通过各种显示仪表、记录仪表和操作设备对生产过程进行监视和控制.这时,仅有极少数控制回路(如锅炉给水控制)实现了自动化.在机组启动、停止和事故处理过程中,必须依靠大量运行人员的手动操作,机组的自动化水平仍然很低.这时的火电厂处于仪表密集型阶段.1.38090年代 信息密集型阶段进入80年代,中国走上了改革开放之路,相继由国外引进了300 MW和600 MW机组的制造技术,以及相应的分散控制系统.仅1985年,我国就在4个工程项目中由国外引进了8套350 MW发电机组,同时也引进了与其配套的分散控制系统,以及其他自动化设备.1988年,由日本Mitsubishi公司引进的MIDAS-8000分散控制系统和由美国Bailey公司引进的N-90分散控制系统先后投运成功.大型火力发电机组的出现,导致了生产过程的进一步强化,机炉系统之间的耦合更加强烈,协调控制势在必行.分散控制系统的应用,显著地提高了自动控制系统的可靠性、可维修性和可用率,单元机组的大多数控制回路也实现了自动化.然而,在分散控制系统的应用初期,人们对它的认识尚有一定的局限性,在应用分散控制系统的同时,保留了大量的常规仪表和操作设备,分散控制系统仅仅成了传统控制系统的替代品.自90年代初,我国火电厂自动化进入了飞速发展阶段.分散控制系统的广泛应用,使人们对它的认识逐渐深化.常规仪表和手操设备逐渐减少到原来的30%50%.到90年代中期,随着分散控制系统在工程设计、组织、管理和施工方面的不断完善,分散控制系统已经能够与单元机组主设备同步安装,并提前调试与投运,这就为主设备安装后的试验和试运行提供了条件.目前,除去610个紧急停机按钮之外,常规仪表和手操设备几乎已经绝迹,许多电厂的自动控制系统投入率达到了100%.单从这一点来看,我们的自动化水平似乎已经接近或者达到了世界先进水平.然而,电厂的运行管理与决策自动化还几乎是空白,与发达国家的差距仍然很大.在这一阶段,计算机技术广泛地应用于生产过程的监视与控制,来自现场的大量数据在计算机中进行运算和处理,形成了操作员所需要的各种信息.这些信息以CRT画面、图像或文本的形式,而不是以仪表读数的形式提供给操作人员,这时的电厂已经进入了信息密集型阶段.2 当前所面临的主要问题 随着中国加入WTO的快速推进,市场经济的不断完善,电力行业打破垄断、参与国际经济大循环的趋势已经不可避免.企业要在激烈的市场竞争中始终立于不败之地,就必须把自动化放在一个十分重要的地位.这个自动化绝非狭义的生产过程自动化,它应该是包含生产过程自动化在内的综合自动化(T otal Automation),即生产自动化(Manufacture Automation)、管理自动化(Management Automation)和市场运作自动化(MarketingAutomation),国外学者称其为M3A.实现M3A的关键在于吸纳新的自动化理念,采用新的自动控制策略和应用新的自动控制系统.当前,我们正在面临以下三个转变.2.1 企业特征:由信息密集型向知识密集型转变如上所述,我国电力工业的发展经历了由劳动力密集型、仪表密集型到信息密集型3个阶段,每一个阶段都代表了企业进一步发展的需求.第一阶段到第二阶段的转变反映了企业集约化的需求,而第二阶段向第三阶段的转变则反映了企业信息化的需求.在企业的信息化进程基本结束之后,企业的领导者会越来越感到要使一个企业高效率地运行,仅仅依靠信息是远远不够的.环境的多变性、管理的复杂性和决策的实时性,常常会使企业的领导者面对纷乱的信息而束手无策.管理和决策的自动化更多地依赖于知识,而知识是建立于数据层和信息层之上的.从某种意义上说,管理和决策的自动化是基于知识的自动化.进入21世纪以后,企业的竞争力越来越体现在知识的掌握、运用和更新之上.谁能尽快地完成企业由信息密集型向知识密集型的转变,谁就能在市场经济的浪潮中始终把握住方向.2.2 控制策略:由现代控制向智能控制转变在控制策略方面,我们经历了传统控制、现代控制和智能控制3个阶段.传统控制是以传递函数分析作为理论基础的,它的隐含前提有两个:一是对象模型的精确性、定常性和线性;二是运行环境的确定性和不变性.它的典型应用形式如PID控制、Smith控制、传统解耦控制等.在仪表密集型阶段,我们所采用的控制策略仅限于传统控制策略.虽然传统控制具有很大的局限性,但对于大多数工业生产过程来说,它是一种十分有效的控制策略,也是目前应用最多的一种控制策略.有文献报导6,在工业生产过程中,基本PID控制策略占84%.如果加上各种改进型的PID控制策略,它们的应用将超过90%.然而,随着自动化水平的不断提高,人们不仅需要正常运行状态下的自动化,而且需要启停状态下的自动化、变工况状态下的自动化以及异常工况下的自动化.这时,传统控制所要求的前提条件已经不能成立.比如说,当负荷大幅度变化时,对象已经不能用线性定常模型来描述.在这种情况下,控制质量会严重恶化,甚至根本无法满足稳定条件.为此,人们不得不采用更先进的现代控制策略.现代控制是以状态空间分析作为理论基础的,它的提出主要是为了解决对象特性的变化、漂移以及环境干扰问题.它的典型应用形式是:自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制.自适应控制的基本思想是通过在线辨识不断地发现对象和环境的变化,进而对控制律进行必要的调整.50年代末,美国麻省理工学院提出了第一个自适应控制方案,但由于计算复杂,难以在工程中实现.直到70年代以后,计算机技术的飞速发展和系统辨识技术的日益成熟,才使自适应控制的研究又活跃起来.我国电厂自适应控制的首例应用是1992年用于山西神头发电厂200 MW直流炉的再热汽温控制系统7.此后,逐渐在锅炉燃烧控制、锅炉主汽温控制、除氧器压力控制、除氧器水位控制、锅炉主蒸汽压力控制等系统中得到应用.据不完全统计,目前我国电厂自适应控制系统已经应用在20余个控制回路之中.以自适应控制为基础的协调控制系统CCS和自动发电调度系统AGC也于1999年3月在宁夏大坝电厂投运成功.变结构控制本质上是一种特殊的非线性控制,其非线性表现在控制作用的不连续性.变结构控制策略与其他控制策略的不同之处在于系统的“结构”并不固定,而是根据系统当时的状态不断地跃变,以便使系统按预定的滑模状态轨迹运动.变结构控制是由前苏联学者提出的,经过30多年的发展,已经在理论和实践方面都取得了许多成就.变结构控制在电机控制、机器人控制以及机床控制等方面都有成功的实例,但在电75第1卷第1期白 焰:中国火电厂自动化的回顾与展望 厂过程控制方面的应用还很少.鲁棒控制是在70年代初针对模型的不确定性问题而提出的.它的基本思想是使控制策略对模型的变化不敏感,使系统在模型误差扰动下保持稳定,同时使控制品质保持在允许的范围之内,即所谓的稳定鲁棒性和品质鲁棒性.由于所有的工业过程几乎都不同程度地存在模型的不确定性,因此,鲁棒控制的研究具有重要的意义.鲁棒控制在电厂工程上的应用比较少,某些结合工程背景的理论研究主要集中在电厂的协调控制系统上.1978年,Richalet等人在系统脉冲响应的基础上,提出了模型预测启发控制(MPHC);1982年,Rouhani和Mehra给出了基于脉冲响应的模型算法控制(MAC);Cutler在对象阶跃响应的基础上提出了动态矩阵控制(DMC).这些算法以对象的有限阶跃响应或有限脉冲响应为模型,在每一个控制周期内,采用滚动推移的方式在线对过程进行有限时域内的滚动优化,它对过程的模型要求低,算法简单,容易实现.同时在优化过程中不断利用测量信息进行反馈校正,在一定程度上克服了不确定性的影响,在复杂的工业过程控制中显现出良好的控制性能.DMC和MAC在锅炉、分馏塔以及石油化工生产装置上的成功应用,大大促进了预测控制的发展.广义预测控制(GPC)是随着自适应控制的研究而发展起来的一种预测控制方法.它的主要目的在于解决各类最小方差控制器在时延估计不准确时控制精度大大降低,以及极点配置自校正控制器对系统阶次十分敏感的问题.1987年,Clarke等人在保持最小方差自校正控制的基础上,吸取了DMC和MAC中的滚动优化策略,提出了广义预测控制算法(GPC).GPC基于参数模型,引入了不相等的预测水平和控制水平,系统设计灵活方便,具有预测模型、滚动优化和在线反馈校正等特征.由于其优良的控制性能和鲁棒性,因此被广泛地应用于工业过程控制中,并且获得了很大的成功.目前,预测控制已经应用于火电厂单元机组负荷控制系统8以及过热汽温控制系统中9.80年代以来,世界各国的工业生产过程正向着大型化、连续化、综合化发展,构成的控制系统也变得越来越复杂.其复杂性表现为:1)对象复杂.不只是一种单一的运动,往往是几种物质的运动,甚至同时进行着物理、化学、生物反应,内部机理不甚清楚;系统往往是非线性、多变量、强耦合和高维数的;对象的特性(包括结构、参数等)在变化,存在着许多不确定性因素,难以用常规的数学工具建模并进行研究;输入信息多样化、数据量庞大;信息方式不是单一的,往往是多媒体的(如图形、文字、声音、数字等).2)环境复杂.系统处于动态变化的、难以预先知道的环境中.存在大量的不确定因素,例如环境的动态变化、输入输出信息中的噪声、人为的和自然的干扰与误差,信息的模糊性、偶然性、未知性、不完全性等.3)任务复杂.控制任务不只限于反馈系统的定值控制、随动控制,还要求监控、优化、诊断、预报、调度、规划、决策.形式也扩大到视觉、触觉、声觉,协调控制、自主控制、适应复杂环境等.系统往往具有多层次、多目标的控制要求.控制中的计算复杂性增加,除数值计算之外,还包含了大量的非数值计算.由于以上原因,人们必须寻求新的控制理论和控制方法,从而导致了智能控制策略的产生.70年代后期以来,人工智能控制的研究得到了迅速的发展,其理论体系也日趋庞大.目前,对于人工智能控制的内涵尚难有一个统一说法.其中,K.J.Astrnm提出的“模糊控制、神经网络和专家控制是三种典型的智能控制方法”为大多数人所接受,也较确切地反映了智能控制的研究和应用情况.除此之外,分级递阶智能控制、仿人智能控制、学习控制以及最近颇受关注的遗传算法和遗传编程也有研究和应用.模糊控制在我国电厂中已经取得了很多的应用业绩,协调控制系统10、锅炉燃烧控制系统11、过热器温度控制系统12、再热器温度控制系统13、磨煤机控制系统14、汽轮机控制系统15、快关汽门控制系统16、循环流化床锅炉燃烧控制系统17、小型链条炉燃烧控制系统18等,均有成功的应用实例.将模糊控制与预测控制结合起来,也出现了一些喜人的成果.神经网络和专家系统在国外电厂过程控制中已经有了一些应用实例,例如,锅炉燃烧系统中的风煤比控制19、锅炉制粉系统中的磨煤机监督控制20等.但神经网络和专家系统在我国电厂中的应用还比较少.在已有的报道中,仅限于钢球磨煤机的神经网络解耦控制21和过热汽温系统动态特性的辨识22.2.3 控制系统:由半数字控制系统向全数字控制系统转变在火电厂所应用的自动控制系统方面,由模拟控制系统开始,经历了半数字控制系统,现正在向全数字控制系统转变.在火电厂自动化的初级阶段,所采用的自动控制85 沈阳工程学院学报(自然科学版)2005年3月系统均为模拟控制系统,例如,早期的电子管调节器、电动单元组合仪表、组件组装式仪表等.这类控制系统的典型特点是:无论在系统内部,还是在现场仪表与系统仪表之间,均采用模拟量信号作为信息传输的手段.它们的实时性好,但是稳定性和抗干扰性较差,易于产生零点漂移和传输误差.现场仪表与系统仪表之间的信息只能是点对点的单向传输.现场仪表之间一般不能直接交换信息.当火电厂的自动化进入了计算机控制阶段后,自动控制系统成为数字控制系统,例如,单回路调节器、分散控制系统.这类控制系统的特点是:系统内部信息以数字量形式传输,而现场仪表与系统仪表之间的信息仍以模拟量形式传输.因此,从包含变送器和执行器在内的、广义的自动控制系统来看,我们应将其称为半数字控制系统.半数字控制系统中的系统仪表内部实现了数字化,控制精度、稳定性和可靠性均有了很大提高.然而,现场仪表的零点漂移和传输误差问题仍然存在,现场仪表与系统仪表之间的信息仍然是点对点的单向传输.现场仪表之间同样不能直接交换信息.现场总线的出现,彻底改变了现场信息的传输模式.基于现场总线技术的自动控制系统是一个全数字控制系统,控制系统内部以及现场仪表与系统仪表之间的信息全部以数字量形式传输.它不但具有计算机控制系统的全部优点,而且现场仪表的零点漂移和传输误差问题得到了解决.现场仪表与系统仪表之间的信息传输成为多点、多变量的双向传输.现场仪表之间能够直接交换信息.现场总线技术的应用,实现了多仪表互连、多变量检测、多变量传输和多层次传输23.1)多仪表互连.1根双绞线可连接多台设备,从而减少电缆和导线数量,降低配线成本和电缆敷设成本.2)多变量检测.可用1台变送器检测多个过程变量.例如,1台差压变送器不但可以测量差压,并能同时测量介质压力和温度,甚至还可以测量环境温度.3)多变量传输.除可传送过程变量、控制变量和辅助变量之外,还可以传送大量的现场设备管理信息.4)多层次传输.现场总线不但支持由现场仪表至系统仪表的信息上传,而且支持系统仪表至现场仪表的信息下传,以及现场仪表之间的信息互传,这样就可以实现基于现场仪表的自律分散控制.根据来自美国阿拉斯加North Slope油田的报道24,采用现场总线控制系统的工程费用明显下降.其中,接线端子减少84%;I/O模件减少93%;控制室面积减少70%;功能试验和质量保障耗时减少83%;试验接线减少98%;仪表维护工作量减少50%80%;扩充系统所需要的组态工作减少90%;其他工程费用(制图)减少92%;运行人员巡视时间减少88%.由此可见,现场总线控制系统的应用会带来巨大的经济效益.3 今后的主要发展方向 今后10年中,我国电厂自动化的主要发展方向是智能化、信息化、网络化和集成化.3.1 智能化我国电力企业正处于由信息密集型企业向知识密集型企业转变的过程,这一过程所要实现的目标就是企业的综合自动化,即生产自动化、管理自动化和决策自动化.在这三个层次的自动化中,生产过程自动化是研究较多、实现较好的一个层次.即便如此,生产过程自动化中尚有一些遗留问题没有很好解决.例如,燃烧过程的动态优化问题、钢球磨中储式制粉系统的控制问题、大范围变工况时再热器温度的控制问题等.这些问题多半涉及到非线性、大时滞、强耦合、慢时变、分布参数和非确定性控制问题.用传统的控制策略是难以解决这类问题的,必须探讨先进的控制策略、特别是智能控制策略的应用问题.而在管理层和决策层则涉及到大量的知识处理问题,这些知识往往是非确定的、非数值的和非解析的,必须依靠人工智能的方法去解决.需要指出的是,上述研究工作一定要结合电厂实际应用的软硬件平台进行.同时,应注意它们的标准化、产品化和工程化.目前,我国在控制策略方面的许多优秀研究成果没有得到广泛的应用,其中一个重要原因就是没有很好地将先进的控制技术转化为优秀的软件产品.在这方面,我们可以借鉴国外一些著名的DCS厂商所推出的先进控制策略软件包.3.2 信息化随着电力行业垄断的开放,电厂将面临激烈的市场竞争,企业需要多元化的、多层次的和多时段的信息.他们不但需要生产过程信息,而且需要原材料信息、行业信息和环境信息;不但需要现场信息,而且需要企业信息、电网信息和市场信息;不但需要实时信息,而且需要历史信息和预测信息.在未来10年中,厂级监控信息系统SIS(Supervisoryinformation system in plant level)和厂级管理信息系统MIS(Management information system in plant level)将逐渐形成并进一步完善.SIS主要处理全厂实时数据,完成厂级生产过程的监控和管理,厂级故障诊断和分析,厂95第1卷第1期白 焰:中国火电厂自动化的回顾与展望 级性能计算、分析和经济负荷调度等;MIS主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务,完成设备和维修管理、生产经营管理(包括电力市场报价子系统)、财务管理等.它们将与单元机组的DCS一起形成一个完整的企业信息系统.3.3 网络化上述目标的实现,必须依赖于有效的网络支撑环境.当前,网络的覆盖范围上至用户的厂级管理信息系统,下至过程控制站的I/O子系统.随着网络技术的不断发展,分散控制系统的上层将与国际互连网Internet融合在一起,而下层将采用现场总线通信技术,使通信网络延伸到现场.最终实现以现场总线为基础的底层网Infranet、以局域网为基础的企业网Intranet和以广域网为基础的互连网Internet所构成的三网融合的网络架构.三网融合促进了现场信息、企业信息和市场信息的融合、交流与互动,使基础自动化、管理自动化和决策自动化有机地结合在一起.它可以更好地实现企业的优化运行和最佳调度,并且能在更大的范围内支持企业的正确决策,给企业创造更多的经济效益.显然,现场总线通信技术是提高基础自动化水平、实现企业过程集成和信息集成的关键技术.3.4 集成化未来10年中,电厂中目前存在的“自动化孤岛”将会迅速消失,主系统的自动化将与辅助车间(如输煤、化学、除灰、循环水等)的自动化融合在一起.以往相对独立的电气控制系统也将纳入DCS,实现EIC(ElectricInstrument Computer)一体化.各种控制策略将在统一的、标准化的软硬件平台上集成在一起.传统控制、现代控制和智能控制将互为补充,共同完成基础自动化级的控制任务.智能控制将在高难度过程控制和高层控制中发挥越来越重要的作用.目前,基础控制级与管理、决策级的独立研发、分别设计、各自实施的策略造成了控制级、管理级与决策级之间的“三层皮现象”.将来,随着系统集成技术的不断发展,控制级、管理级与决策级之间的“间隙”将逐渐弥合,最终实现三者的无缝集成(Seamless Integration).参考文献1 W.Gerald Wilbanks.50 Years of Progress in Measuring&Control2ling Industrial ProcessesJ.Measurements&Control,1996(2):139-145.2 Zhao Qingyu.Status and Prospect of Coal-fired Power Plant Au2tomation in ChinaJ.Electricity,1999,10(1):28-31.3 Lei Guo,Lin Huang,Y i-Hui Jin.Some Recent Advances of Auto2matic Control in ChinaA.Proceedings of the 14th IFACC,PT-3.Beijing:1999.31-48.4侯子良.中国火电厂自动化发展趋势及对策J.中国电力,1999,32(10).5许继刚.2000年发电厂自动化设计展望J.中国电力,1999,32(7).6王 伟,张晶涛,柴天佑.PID参数先进整定方法综述J.自动化学报,2000,26(3):347-355.7 Zhiyuan Yang,Chunping Song,Huiming Lu,Xinggao Zhang.AnAdaptive Predictive Controller and Its Applications in Power Sta2tionsA.Proceedings of the 14th IFACC,O-7c-01-1.Bei2jing:1999.67-71.8张化光,吕剑虹,陈来九.模糊广义预测控制及其应用J.自动化学报,1993,19(1):9-17.9睢 刚,陈来九.模糊预测控制及其在过热汽温控制中的应用J.中国电机工程学报,1996,16(1):17-26.10柴天佑,刘红波,张晶涛,等.基于模糊推理和自适应控制的协调控制系统J.中国电机工程学报,2000,20(4):14-18.11刘向杰,柴天佑,刘红波.动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略J.自动化学报,1998,26(4):534-538.12朱志坚.过热汽温的模糊控制J.热电技术,1997(4):20-24.13谷俊杰,张奕英,郄彦明.再热汽温的模糊控制J.动力工程,1997,17(6):26-29.14章 兢,童调生,庄 斌.球磨机仿人模糊智能控制J.电工技术学报,1998,13(1):55-58,64.15曹仁风,徐向东,吕泽华.汽轮机的计算机监控与模糊控制系统J.清华大学学报(自然科学版),1996,36(7):73-78.16唐 巍,陈学允.快关汽门控制的模糊神经网络方法J.电力系统自动化,1997,21(10):24-27.17王德文,李文田,刘金成.模糊控制在循环流化床锅炉燃烧控制系统中的应用J.电力情报,1997(4):47-50.18崔淑妮,徐向东,吕泽华.小型链条炉状态监测与模糊控制J.清华大学学报(自然科学版),1997,37(增1):7-11.19 Ning Li,Kang Li,Stephen Thompson.Employing a New Type ofNeural Network to Optimise Power Plant Air/Fuel RatioA.Pro2ceedings of the 14th IFACC,O-7c-08-4.Beijing:1999.333-338.20 G.Q.Fan,N.W.Rees.An Intelligent Exert System(K BOSS)forPower Plant Coal Mill Supervision and ControlJ.Control Eng.Practice,1997,5(1):101-108.21 Tianyou Chai,Heng Yue,Yan Bai.Intelligent Control of Coal-Pulverizing Systems with Ball-Tube MillA.Proceedings of the14th World Congress of IFAC C,O-7c-01-6.Beijing:1999.97-102.22张 箭,林宪枢,沈自钧.基于BP网络的锅炉过热汽温系统动态特性的辨识J.电工技术学报,1997,12(5):57-60.23白 焰,吴 鸿,杨国田.分散控制系统与现场总线控制系统M.北京:中国电力出版社,2001.24 Duane T oavs,Mel Olson.Fieldbus,Advanced Technologies Re2duce Alaska Development CostJ.Oil&Gas Journal,1998(12).06 沈阳工程学院学报(自然科学版)2005年3月Reviewand prospect of automatization in power plant in ChinaBAI Yan(Department of Automatization,Noth China Electric Power University,Beijing102206,China)Abstract:On the basis of reviewing development course of automatization in power plant in China,putsforward the main prob2lems and development direction.Key words:power plant;automatization;computer network;distributed control system;fieldbus control system.(上接第39页)知,暂态过电压包括3个主要的频率分量:50 Hz的工频分量、由负载电容电感决定的1.3 kHz振荡分量和2 MHz的高频分量,高频分量主要是断路器等值电容和线路的电感引起的.3)断路器灭弧室中最大电场强度发生在截流后0.02 ms的静触头表面转弯处,其值为EAmax=2 702 V/mm;中封悬浮电极的内、外表面的转弯处的电场强度最大值分别为EBmax=866 V/mm和ECmax=676 V/mm.除此之外,触头表面的局部位置也出现了较高的电场,这些部位均为绝缘的薄弱环节.参考文献1 CIRGE W orking G roup 13-02.Interruption of Unload T ransformer,Dec.1990.2 Janko K osmac,Peter Zunko.A statistical Vacuum Circuit BreakerModel for Simulation of Transient OvervoltagesJ.Power Deliv2ery.Vol.10,No.1,Jan.1995.3 J.D.G ibbs,D.K och,Dr.P.Malkin&K.J.Cornick.Investigationof Prestriking and Current Chopping in Medium Voltage SF6 Ro2tating Arc and Vacuum Switchgear J.Power Delivery.Vol.4,No.1,Jan.1989.4 K.J.Cornick,T.R.Thompson.Steep-fronted Switching VoltageTransients and Their Distribution in Motor SwitchingJ.Vol.129,No.2,Mar.1982.5 Cao Yundong,Liu Xiaoming,Wang Erzhi.Survey on the ExternalInsulation of the Outdoor Vacuum InterrupterA,Proceedings ofIEEE the 19th ISDEIV C.Xian:Xian Jiaotong UniversityPress,2000.6王仲奕,王季梅.高压真空灭弧室电场的计算分析及结构改进J.中国电机工程学报,1998,18(2):144-147.Analysis on electric field in the interrupter chamber of vacuum circuitbreaker under reignition and current choppingLV Zhong-shu1a,ZHANG Xiao-ying2,ZHANG Ai-jun1b(1a.Department of Electrical Engineering;1b.Occupational Skill Testing Authority,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,China;2.Department of International Cooperation,Hunan Coal Mine,Changsha410011,China)Abstract:Simulates the over-voltage of vacuum circuit breaker which caused by reignition and current chopping using tran2sient circuit model,analyzes the frequency components of transient over-voltage by discrete Fourier analysis.Taking it asboundary condition,calculates the electric field of vacuum circuit breaker byfinite element method,gives the curvesof transientelectric field distribution of vacuum cricuit breaker and current intensity which charge with time.Discusses some characteristicsof transient electric field,provides reference for insulation design of vacuum circuit breaker.Key words:transient circuit model;interrupter chamber;transient field;finite element method16第1卷第1期白 焰:中国火电厂自动化的回顾与展望