數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用與創(chuàng)新

馬建華

MA Jian-hua

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 132002）

0 引言

近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，工業(yè)電氣自動化中計算機(jī)技術(shù)發(fā)揮著突出的作用，在電氣技術(shù)高壓試驗(yàn)中采用了微計算機(jī)監(jiān)控的變壓器試驗(yàn)裝置，用計算機(jī)的測試系統(tǒng)及其輔助方法對高壓大電流功率驅(qū)動集成電路進(jìn)行測試研究。本文將對計算機(jī)在電氣技術(shù)自動化中的應(yīng)用做簡要探討。

1 電氣自動化中的高壓試驗(yàn)

在工業(yè)電氣自動化中計算機(jī)設(shè)計的領(lǐng)域非常廣泛，本次研究先針對工業(yè)電氣自動化的高壓試驗(yàn)進(jìn)行分析，常見的幾種高壓試驗(yàn)有局部放電試驗(yàn)、截波沖擊試驗(yàn)、全波沖擊試驗(yàn)、操作波試驗(yàn)等。局部放電試驗(yàn)屬于非破壞性的試驗(yàn)項目，主要有兩種試驗(yàn)方法，一種試驗(yàn)方法是將工頻耐壓作為預(yù)激磁電壓，降低到局部放電試驗(yàn)的電壓，持續(xù)幾分鐘之后，測定出局部的放電量；另一種試驗(yàn)方法是變壓器所采用的一種方法，是將Um作為預(yù)激磁電壓，再將電壓降到局部放電試驗(yàn)的電壓，持續(xù)幾十分鐘后，對局部的放電量進(jìn)行測定。局部放電試驗(yàn)中的放電量一般與電源的頻率沒有關(guān)系，而與帶電與接地電極表面的場強(qiáng)有關(guān)，在試驗(yàn)地附近不能有嘈雜聲的影響，電源局部的放電量也需要隔離。截波沖擊試驗(yàn)一般是波尾階段的波形，是采用負(fù)極性截波，該試驗(yàn)必須要與全波沖擊試驗(yàn)儀器交替進(jìn)行。全波沖擊試驗(yàn)是要進(jìn)行突發(fā)短路試驗(yàn)變壓器的反應(yīng)測定，要在短路試驗(yàn)之后再進(jìn)行該試驗(yàn)。操作波試驗(yàn)已經(jīng)被列為Um大于等于252KV變壓器的出場試驗(yàn)項目，要進(jìn)行操作波試驗(yàn)時，外界空氣間隙的相間絕緣尺寸要由該試驗(yàn)的電壓所決定，可能要比不考核操作波試驗(yàn)時外界空氣間隙要更大。

高壓試驗(yàn)變壓器是高壓試驗(yàn)中的主要儀器，它是發(fā)電廠、供電局、科研單位等用戶用來做交流耐壓試驗(yàn)的基礎(chǔ)設(shè)備，主要有YD油浸式高壓試驗(yàn)變壓器、YDQ充氣式高壓試驗(yàn)變壓器、YDJ系列油浸式試驗(yàn)變壓器、絕緣筒式試驗(yàn)變壓器、變頻串并聯(lián)諧振試驗(yàn)變壓器等類型，這些高壓變壓器被使用到高壓試驗(yàn)中。

工業(yè)電氣自動化中的電氣試驗(yàn)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，相對于普通的電氣試驗(yàn)，高壓試驗(yàn)是比較特殊并且特別危險的試驗(yàn)。因此在高壓試驗(yàn)中應(yīng)該注意以下三點(diǎn)：1）在進(jìn)行高壓試驗(yàn)的時候，在試驗(yàn)的地點(diǎn)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?，防治觸電，必要的時候應(yīng)該有工作人員看守；2）在對試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行加壓之前，工作人員必須檢查接線的正確性，并且禁止在加壓過程中任何人員的靠近；3）每次高壓試驗(yàn)結(jié)束之后，必須切斷電源被試驗(yàn)設(shè)備接地。

電氣技術(shù)高壓試驗(yàn)因?yàn)槠渚邆涮厥庑院臀ｋU性，計算機(jī)在其中的應(yīng)用顯得更加重要。計算機(jī)這方面的應(yīng)用主要是計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)，還有計算機(jī)監(jiān)控等，例如：在計算機(jī)的管理之下，利用計算機(jī)對大氣參數(shù)（如大氣溫度、濕度、壓力等）進(jìn)行測定，再根據(jù)測定出來的溫度、濕度、壓力等參數(shù)和被試品所處得不同的試驗(yàn)條件，計算出當(dāng)時的大氣修正系數(shù)，最后再對試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)實(shí)時修正，這樣能使試驗(yàn)得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果；根據(jù)5406、5407、TC4425等驅(qū)動集成電路的電性能參數(shù)所說明的高電壓或者電流集成電路的測試原理，用小型的計算機(jī)測試系統(tǒng)為主以及其他的測定方法對高電壓和大電流的參數(shù)進(jìn)行測試；為了解決當(dāng)前電力系統(tǒng)中高壓試驗(yàn)所面臨的試驗(yàn)電源問題，利用新型的高壓試驗(yàn)大功率變頻電源的工作原理和它的設(shè)計方法、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，提高了試驗(yàn)設(shè)備在使用過程中的安全性，從而在一定程度上解決了高壓試驗(yàn)中的安全問題，并且減輕了工作人員的工作量和安全壓力，并且這種試驗(yàn)設(shè)備在現(xiàn)場的試驗(yàn)中和實(shí)際的使用中已經(jīng)證明了該設(shè)備的安全性好、可靠性較高；在高電壓設(shè)備試驗(yàn)中的管理分析系統(tǒng)也是依靠計算機(jī)建立起來的分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)能夠更及時地反映出電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，在監(jiān)控生產(chǎn)方面起了很重要的作用。

2 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用

隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，主要應(yīng)用于科學(xué)計算、信息管理、過程控制、計算機(jī)輔助系統(tǒng)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)于通信等方面。在工業(yè)電氣自動化中，主要應(yīng)用了計算機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，也就是計算機(jī)輔助系統(tǒng)。數(shù)字技術(shù)輔助系統(tǒng)包括計算機(jī)輔助檢測、計算機(jī)輔助管理、計算機(jī)輔助制造、計算機(jī)集成制造、計算機(jī)輔助維護(hù)等系統(tǒng)。其中計算機(jī)輔助測試是指利用計算機(jī)進(jìn)行自動化的測試工作。

工業(yè)電氣自動化中是將計算機(jī)技術(shù)和原來的應(yīng)用技術(shù)相互融合、相互滲透而形成的新興測試技術(shù)，具有定量性、實(shí)踐性、綜合性、發(fā)展性等鮮明的特點(diǎn)，因?yàn)橛嬎銠C(jī)輔助測試系統(tǒng)具有各方面的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)電氣自動化中得到了很廣泛地應(yīng)用。

2.1 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中應(yīng)用的可靠性好

首先，在工業(yè)電氣自動化中，數(shù)字技術(shù)采用的是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和技術(shù)比較先進(jìn)的電氣系統(tǒng)。正因?yàn)樵诠I(yè)電氣自動化中使用了數(shù)字化技術(shù)，這樣就減少了很多多余的傳統(tǒng)設(shè)備的使用，從而使操作更加便捷，同時也提高了準(zhǔn)確率。另外，再加上使用了數(shù)字化互感器和光纖網(wǎng)絡(luò)，這樣就進(jìn)一步提高了工業(yè)電氣自動化應(yīng)用的安全性和有效性。例如工業(yè)電氣自動化中的儀器和儀表的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等，便是因?yàn)檩^好的平衡性與明確的定位，使得前景一片光明。事實(shí)證明，數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用非但使得技術(shù)含量增強(qiáng)，并且所占市場份額也是令人瞠目結(jié)舌，據(jù)不完全統(tǒng)計，數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用率已經(jīng)達(dá)到了百分之七十以上。這種數(shù)據(jù)優(yōu)勢充分地顯示了數(shù)字技術(shù)的可靠性，更表明了其實(shí)用性與靈活性。

2.2 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的高性價比

此外，工業(yè)電氣自動化中隊數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，一方面保障了工業(yè)電氣自動化在自用、自查等方面更加有效，使通信能力增強(qiáng)，決策信息量更加豐富，智能化的形式更好，另一方面也使標(biāo)準(zhǔn)化的程度越高，結(jié)構(gòu)更加清晰，不僅僅節(jié)約了成本，也保證了其質(zhì)量。換句話說，開放性的系統(tǒng)為工業(yè)電氣在實(shí)際的應(yīng)用中和技術(shù)改造的過程中提供了良好、有利的條件。工業(yè)電氣自動化和數(shù)字技術(shù)的完美結(jié)合不僅創(chuàng)造了優(yōu)質(zhì)的性價比，而且在工業(yè)等其他領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

在工業(yè)電氣自動化中，數(shù)字式變電站取代了常規(guī)的變電站的使用，并且在實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用。數(shù)字式變電站都是采用微機(jī)化來進(jìn)行硬件的配置和信息的采集，這樣使數(shù)字化得程度更高，并且還能減少需要配置的設(shè)備和所占用的面積，操作簡便，成本較低，能夠進(jìn)行自我管理和自我控制。

2.3 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中應(yīng)用的可操作性強(qiáng)

數(shù)字化技術(shù)，應(yīng)用簡潔，邏輯能力強(qiáng)，能進(jìn)行信息數(shù)字量、模擬量，對信息正誤有效識別，減少人力、物力的支出和浪費(fèi)，安全又輕松。其應(yīng)用只需要進(jìn)行命令的傳達(dá)和指示，其操作流程自動化進(jìn)行，且自身具有判斷和辨別的功能，經(jīng)電纜、微波、網(wǎng)絡(luò)、光纖等傳輸介質(zhì)進(jìn)行傳輸。通過IT技術(shù)引導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)向電子商務(wù)方向發(fā)展，因?yàn)槠湓诙鄬用娑紝?shí)施了模擬監(jiān)控，諸如管理層面與電氣自動內(nèi)部的存取應(yīng)用等。外加微電子處理器與微電子技術(shù)的應(yīng)用，使得數(shù)字技術(shù)的重要性正被越來越多的單位企業(yè)所正視，同時工業(yè)電氣自動化也因此迎來更為廣闊的前景與未來。

簡言之，在工業(yè)電氣自動化中應(yīng)用的數(shù)字技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）不同于以往的編程接口，數(shù)字技術(shù)是以標(biāo)準(zhǔn)化和開放式平臺下的編程接口為基礎(chǔ)使用代碼，在提高使用率的同時，更是減少了編程周期；

2）Windows、NT 、Explorer等微軟技術(shù)，已受到越來越多的用戶喜愛和推廣。因?yàn)檫@種數(shù)字技術(shù)已逐漸成為語言和規(guī)范的示范化平臺，并且PC系統(tǒng)的靈活性和集成性的特征使得操作更為方便快捷；

3）輸入輸出模塊的現(xiàn)場執(zhí)行和檢測，依賴于總線的連接功能，它將智能設(shè)備進(jìn)行信息采集與數(shù)字化核定，既節(jié)約時間又節(jié)約成本。

3 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的創(chuàng)新

當(dāng)前的數(shù)字化技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用也存在一些弊端，例如數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用時限比較短，標(biāo)準(zhǔn)的模式不統(tǒng)一，數(shù)字技術(shù)操作的人才短缺，智能化的水平處于較低的水平。因此，在工業(yè)電氣自動化實(shí)踐中，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用在技術(shù)方面可以取得一些創(chuàng)新。

3.1 采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)就地化的安裝

在工業(yè)電氣自動化的實(shí)踐中，可以采用光纖進(jìn)行連接，通過智能終端和間隔層對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制，這樣可以進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中應(yīng)用的可靠性。此外，工業(yè)電氣自動化的優(yōu)良運(yùn)作還需基于標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口上，因此PC平臺自動化的解決便顯得尤為重要，它將有利于ERP和MES的系統(tǒng)連接，而將TCP/IP作為辦公環(huán)境通訊的標(biāo)準(zhǔn)，便能有效地解決這一問題。這樣，更加標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口便可以用來滿足用戶需求，例如軟硬件產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換，并在一定程度上，優(yōu)化了智能結(jié)果，且提高了通訊的質(zhì)量。

3.2 GOOSE虛端子的運(yùn)用

GOOSE虛端子理念的提出和運(yùn)用，是設(shè)計和裝置上的革命。

1）GOOSE虛端子改良了二次回路，使得工程調(diào)試既便于理解，又方便運(yùn)用；

2）GOOSE技術(shù)對工業(yè)電氣自動化的作用于智能終端和測控裝置間信息交互上可見一斑，它能有效地控制全站線路、母線、開關(guān)和主變等，并能開啟跳合閘功能，從而保護(hù)測控遙控裝置及使用聯(lián)閉鎖的間隔層；

3）GOOSE對傳統(tǒng)二次回路的改良與替代，主要依靠于其本身的系統(tǒng)設(shè)置如更高效的智能本體終端，它使得信號管理、溫度調(diào)試和信號的管理等非電量信息得到更為便捷的操控；

4）MMS網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)采用雙網(wǎng)配置，簡潔方便，結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，將相關(guān)接口組屏進(jìn)行集中。通過MMS網(wǎng)對各IED與主機(jī)之間的通信管理，以實(shí)現(xiàn)GOOSE跳閘保護(hù)、測控遙控及聯(lián)閉鎖。

3.3 加強(qiáng)程序化的操作理念

執(zhí)行力向來是各企業(yè)都在強(qiáng)調(diào)的軟件能力，數(shù)字化也亦然。在調(diào)度命令下達(dá)以前，還有部分的前期工作需要完成，例如核實(shí)之后的票據(jù)需要先存入電腦中，實(shí)際操作來臨時，還需設(shè)置人工的預(yù)界面，進(jìn)行諸如閘刀、開關(guān)等設(shè)備的確認(rèn)設(shè)計。這有利于不斷完善系統(tǒng)的應(yīng)用功能，更可明朗工業(yè)電氣自動化信息化、開放化的未來。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代社會，數(shù)字化技術(shù)在工業(yè)電氣自動化的應(yīng)用越來越廣泛，作為目前信息化發(fā)展中的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，因其與居民的日常生活氣息相關(guān)，其重要性也表現(xiàn)得越來越突出。工業(yè)電氣自動化目前已經(jīng)滲透到電子信息工程與電力系統(tǒng)等領(lǐng)域，其計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)包含了系統(tǒng)的開發(fā)、分析、設(shè)計和管理等多方面的研究，正廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活。

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