电力系统控制解析：从蒸汽机到现代电网

"火力发电厂之电气子系统-自动控制原理" 在火力发电厂中，电气子系统扮演着至关重要的角色，确保整个发电过程的安全、高效运行。这一系统包括了多个监控项目，如发电机的输出电压与频率控制，励磁管理，以及发电机振动、定子、转子和轴承的温度监测。同时，变送电环节的关注点有电压、电流、频率的稳定，油压、油温和油位的控制，电容器、互感器、开关及断路器的工作状态等。 自动控制原理在火力发电厂的应用广泛且深入。在Q1中提到的瓦特的蒸汽机，实际上是他设计了一个离心控制器来调整蒸汽机的速度，这正是早期自动控制的雏形。这种离心控制器通过钢球的上下运动来调节阀门，从而控制蒸汽流量，实现速度的稳定。 Q2涉及的是航天飞行中的控制问题，例如对生活舱温度的控制。在航天器中，温度控制系统是一个闭环反馈系统，包括温度传感器、控制器和空调器等组件。传感器监测船舱的实际温度，并将数据反馈给控制器，控制器根据设定的温度要求调整空调器的工作状态，以保持船舱内的恒温。 Q3探讨的是电的生产和传输过程中的控制问题。在火力发电厂，如燃煤或核能发电厂，电力生产涉及复杂的流程，包括锅炉、涡轮机、发电机、冷却塔等多个子系统。每个环节都需要精确的控制，比如锅炉的燃烧控制，通过调节燃料供应和空气量来维持最佳燃烧效率；涡轮机的转速控制，确保发电机输出的电压和频率稳定；发电机的励磁控制，调节电磁场强度以调整电压；以及变电站的电压和电流调节，保证电网的稳定。 自动控制在这些子系统中起到了关键作用，例如，通过自动化设备监控和调节汽水参数，如给水温度、压力、流量，以及汽包水位、压力、壁温等，防止过热或过冷导致的设备损坏。同时，燃烧过程中的空气供应、煤粉输送也通过自动控制系统进行优化，以提高能源利用效率并减少污染物排放。 在变电和输电环节，自动控制系统用于监控和保护电力设备，如电容器的状态、互感器的性能、开关和断路器的操作，确保电力安全无故障地传输到用户端。 火力发电厂的电气子系统是一个庞大的自动控制系统集合，涉及众多传感器、控制器和执行机构，它们协同工作以保证发电效率、设备安全和电力质量，体现了现代自动控制原理在大型工业系统中的广泛应用。