電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用探究

翟慶濤 陳彪

摘要：電氣工程及其自動化的觸角伸向各行各業(yè)，小到一個開關(guān)的設(shè)計，大到宇航飛機(jī)的研究，都有它的身影。本分探討了電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號： F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展

電氣自動化技術(shù)是指電子信息技術(shù)和信息技術(shù)為主要電氣工程相結(jié)合的一種應(yīng)用技術(shù)。不可否認(rèn)，電自動化技術(shù)是建立在電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展。電氣自動化技術(shù)作為一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論系統(tǒng)工程、計算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動控制等都有著十分密切的關(guān)系。我國從20世紀(jì)90年代以后，利用電氣監(jiān)控納入分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)熱工控制協(xié)調(diào)，標(biāo)志著電氣系統(tǒng)開始進(jìn)入DCS時代。DAS是早期進(jìn)入DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要是在DCS中實現(xiàn)對重要電氣開關(guān)量和模擬量以及電度脈沖量的狀態(tài)監(jiān)視、越限報警和事故順序記錄、打印報表等工作。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)也廣泛的應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制室中。然而現(xiàn)階段的電氣控制系統(tǒng)中，電氣控制系統(tǒng)還沒能取消常規(guī)的手動控制方式，電氣控制屏還得以大量的保留。不僅無法減少單元控制室的面積，而且也加大了電氣控制系統(tǒng)的投資，并沒有實現(xiàn)真正意義上的計算機(jī)控制。?網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)可靠性的不斷提高，電氣控制和電氣保護(hù)設(shè)備也在不斷的發(fā)展，這些都為電氣網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)提供了優(yōu)越的外部條件。電力系統(tǒng)電氣部分的綜合化，必將隨著自動化網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大而實現(xiàn)，并最終歸入DCS系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)信息資源在全廠范圍內(nèi)的共享，整個電力系統(tǒng)的自動化水平也必然會達(dá)到一個新的高度。

二、電氣自動化技術(shù)的設(shè)計原理及現(xiàn)狀

電氣自動化技術(shù)需要結(jié)合智能儀器、計算機(jī)設(shè)備、熱能工程知識，來分析控制相關(guān)參數(shù)。它通過檢測、控制管理在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)安全、提高產(chǎn)量和質(zhì)量、增加效率、降低能耗。通過對電氣相關(guān)機(jī)器設(shè)備的自動化控制，達(dá)到機(jī)組自動適應(yīng)隨時變化的效果，確保了安全可靠的生產(chǎn)環(huán)境。目前電氣自動化技術(shù)主要和計算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行融合。大多數(shù)的電氣自動化系統(tǒng)由三部分組成，即測量系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上測量系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)沒有區(qū)別，都是引入了智能化設(shè)備和微處理器。電氣自動化技術(shù)通過計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作控制，在現(xiàn)場總線方面，它的核心是計算機(jī)操作系統(tǒng)。信息技術(shù)被廣泛采用到電氣自動化技術(shù)里的機(jī)器設(shè)備里。電氣自動化技術(shù)涉及的設(shè)備很多，生產(chǎn)過程有時也很復(fù)雜，有時需要面臨惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，例如很多設(shè)備需要經(jīng)受高溫、高壓、易燃等不利因素的考驗。電氣自動化控制系統(tǒng)還囊括了自動檢測、順序控制和自動報警等內(nèi)容。SIS技術(shù)在慢慢走向成熟，DCS的迅速發(fā)展掀起了自動化建設(shè)信息化的新浪潮。單元機(jī)組實現(xiàn)了集中控制和電氣控制，采用一臺單元機(jī)組僅安排一位值班工作人員操作，使電氣控制、汽輪、鍋爐達(dá)到整體的效果，這一點，使我國的電氣自動化技術(shù)水平就會在國際上具有很高的競爭力。發(fā)展速度是在提高，隨著電氣自動化控制新技術(shù)的不斷采用，有關(guān)新原料、新原理和新工藝的傳感器和變送器被迅速開發(fā)利用?？刂葡到y(tǒng)和控制裝置發(fā)展的速度日新月異，在實際的生產(chǎn)過程中也要廣泛采用新理論和新策略。但是在電氣自動化方面也存在著一些問題，比如電氣供應(yīng)器整體控制程度還很低，儀表工藝和單元測量也需要進(jìn)一步提高，安全監(jiān)視及相關(guān)保護(hù)設(shè)備的覆蓋面很過于狹窄，功能也不是很全，機(jī)組自動化調(diào)節(jié)的投入率不高，程序系統(tǒng)開環(huán)利用少，投入使用也少。

三、電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

(1)變電站的自動化。有效地控制并且全方位地監(jiān)視變電站里運(yùn)用的相關(guān)電氣設(shè)備,其主要特點就在于應(yīng)用全電腦化的一種裝置把以往的常規(guī)性的那種電磁式的設(shè)備都替換下來,變電站的自動化不僅能夠滿足該變電站正常運(yùn)行的操作,還能夠作為下面所要分析的電網(wǎng)調(diào)度自動化當(dāng)中一個必不可少的重要的組成部分,更是電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化進(jìn)程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。

(2)電網(wǎng)的自動化調(diào)度。這一應(yīng)用方式主要是由電力系統(tǒng)專用的廣域網(wǎng)進(jìn)行連結(jié),其服務(wù)范圍包括了它調(diào)度范圍之內(nèi)的所有發(fā)電廠、下級的電網(wǎng)調(diào)度和控制中心以及所有變電站終端的設(shè)備等等,它的主要功能是對電力生產(chǎn)的過程當(dāng)中的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和監(jiān)控電網(wǎng)的實時運(yùn)行是不是安全、及時地預(yù)測相關(guān)的電力負(fù)荷情況、正確地估計內(nèi)部電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)等等。

(3)電氣綜合自動化技術(shù)及智能化保護(hù)。隨著我國電力系統(tǒng)當(dāng)中的自動化保護(hù)技術(shù)和理論不斷的發(fā)展,電氣自動化的保護(hù)裝置在諸如綜合自動化控制技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、微機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及人工智能技術(shù)等等的領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用,這也使得電氣自動化的保護(hù)裝置逐漸擁有了智能化控制的功效,電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性能得到了較大的提高。其中,對分層式的綜合自動化電氣裝置的研究和應(yīng)用更是大大地擴(kuò)大了電氣自動化這一技術(shù)的應(yīng)用范圍,令其可以廣泛地應(yīng)用于具有不同等級電壓的電站。當(dāng)前,我國的綜合自動化的控制技術(shù)及智能自動化的保護(hù)技術(shù)在相關(guān)電力系統(tǒng)當(dāng)中的研究與應(yīng)用,均已經(jīng)達(dá)到了國際上的領(lǐng)先水平。

(4)電力系統(tǒng)的實時自動化仿真系統(tǒng)。如今,由于與電力系統(tǒng)當(dāng)中實時的仿真建模、負(fù)荷動態(tài)的特性監(jiān)測等相關(guān)的研究在不斷地深入和進(jìn)步,電力系統(tǒng)開始逐漸地引入了實時化數(shù)字模擬的仿真系統(tǒng)。現(xiàn)已建成的基于實驗室的實時仿真環(huán)境具備混合性和實時性的特點,這不但能夠為電力系統(tǒng)中暫態(tài)的及穩(wěn)態(tài)的實驗及時地提供真實而可靠的相關(guān)實驗數(shù)據(jù),還能夠結(jié)合多種電力控制的裝置形成相對封閉式的一個閉環(huán)類型的系統(tǒng),為研究人員對新裝置進(jìn)行實驗測試提供了一個良好的條件。

(5)人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中的廣泛應(yīng)用。在電氣自動化技術(shù)不斷的發(fā)展過程中,專家系統(tǒng)、進(jìn)化理論以及模糊邏輯等成果已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于我國的電力系統(tǒng)和其元件之中,比如,電力系統(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)行分析、基于系統(tǒng)整體的規(guī)劃和設(shè)計、系統(tǒng)內(nèi)元件的故障排除之類。此外,隨著電力行業(yè)不斷的發(fā)展和變化,電力系統(tǒng)當(dāng)中有關(guān)智能化控制的理論研究也越來越多,這不但有效地提高了現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的整體智能化水平,更在很大的程度上增加了電力系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性。

(6)電氣自動化在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中應(yīng)用的電氣自動化技術(shù)所采用的電氣信息模型是達(dá)到當(dāng)前國際最新的一個公共標(biāo)準(zhǔn)的模型,在輸電網(wǎng)中運(yùn)用的理論算法所采用的是將配電網(wǎng)實際和高科技的應(yīng)用軟件相結(jié)合的一種方法,而在負(fù)荷的預(yù)測過程當(dāng)中則是采用人工智能的灰色神經(jīng)元的理論算法與之相搭配,最后,在潮流計算的環(huán)節(jié)中使用了配電網(wǎng)整體系統(tǒng)的遞歸虛擬流的理論算法。這和傳統(tǒng)的技術(shù)相比,其最大的創(chuàng)新之處主要是體現(xiàn)在了高級的現(xiàn)代化的應(yīng)用軟件與配電網(wǎng)的信息一體化以及中低壓的數(shù)字化之類的方面,它不僅克服了電氣載波在應(yīng)用的過程當(dāng)中的遞減衰耗和路由相關(guān)的技術(shù)瓶頸,也大大地提高了整個電力系統(tǒng)在載波接收方面的準(zhǔn)確度及靈敏度。

結(jié)束語

當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，電氣自動化技術(shù)也要跟上時代的步伐。電氣自動化技術(shù)是朝著智能化、高速化、高效化、一體化以及操作透明化方向發(fā)展的?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在自動化方面的應(yīng)用，大大拓展了電氣自動化技術(shù)的發(fā)展空間，也更新了電氣自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指標(biāo)。電氣自動化技術(shù)的合理應(yīng)用，將完成機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控維護(hù)的高效處理，降低電氣自動化技術(shù)的能源消耗量，提高電氣自動化技術(shù)的整體工作效率。

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