電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用探析

崔森

摘 要：人類掌握了如何使用電力之后，便邁入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力的重要性與日俱增，電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)也是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一部分，而電氣工程中的自動(dòng)化技術(shù)是指采用不同的自動(dòng)檢測(cè)和控制功能的方法，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)、管理等，從而起到保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全性。該文針對(duì)電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行討論分析，希望對(duì)日后的電氣自動(dòng)化發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：電氣工程 自動(dòng)化 應(yīng)用 發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（c）-0046-02

自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，大大促進(jìn)了電氣工程的發(fā)展，因此電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析的加強(qiáng)具有重要的意義，隨著電力和電子技術(shù)的發(fā)展迅速，電氣自動(dòng)化技術(shù)與人類日常生活緊密相關(guān)，應(yīng)用十分廣泛，電氣自動(dòng)化正在不斷地創(chuàng)新以及完善中，其適用性和安全性也在相應(yīng)發(fā)展中得到有效提高，電力系統(tǒng)的發(fā)展空間在不斷拓寬。

1 在電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸在社會(huì)中顯現(xiàn)出來(lái)，使廣大使用群體感受到電氣自動(dòng)化技術(shù)較為廣泛的適用性和寬闊的專業(yè)性，這加速了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，使我國(guó)電力自動(dòng)化的普及面越來(lái)越為廣泛，小到電氣開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，大到科技航天的研究。新時(shí)代背景下，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展已形成了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平提高的重要標(biāo)志。

1.1 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史，大致可以劃分為自動(dòng)化技術(shù)形成、局部自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化三個(gè)時(shí)期。

20世紀(jì)40年代是自動(dòng)化技術(shù)和理論形成的關(guān)鍵時(shí)期，一批科學(xué)家為了解決軍事上的問(wèn)題逐步形成了以分析和設(shè)計(jì)單變量控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容的經(jīng)典控制理論與方法，機(jī)械、電氣和電力電子的發(fā)展為生產(chǎn)自動(dòng)化提供了技術(shù)手段。20世紀(jì)50年代末到60年代初，大量的工程實(shí)踐，尤其是航天技術(shù)的發(fā)展，涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題，用經(jīng)典的控制理論已難于解決，于是產(chǎn)生了以極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核心的現(xiàn)代控制理論。20世紀(jì)60年代中期以后，現(xiàn)代控制理論在自動(dòng)化中得到應(yīng)用，使生產(chǎn)過(guò)程控制和管理向綜合最優(yōu)化發(fā)展。20世紀(jì)70年代中期，自動(dòng)化的應(yīng)用開(kāi)始面向大規(guī)模、復(fù)雜的系統(tǒng)，如大型電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等，他不僅要求對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制和管理，而且還要對(duì)未來(lái)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應(yīng)有的成效，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)理論與方法。20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，管理自動(dòng)化取得了較大進(jìn)步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、決策支持系統(tǒng)，總之，自動(dòng)化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的結(jié)晶，它的發(fā)展充分體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用。

1.2 國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)也到了很大的提高，20世紀(jì)70年代以后，自動(dòng)化開(kāi)始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智能控制發(fā)展，并廣泛應(yīng)用到國(guó)防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化控制、全國(guó)鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、國(guó)家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)等。

1.3 各個(gè)國(guó)家自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

國(guó)外自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是系統(tǒng)化、柔性化、集成化和智能化。自動(dòng)化技術(shù)不斷提高光電子、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、傳統(tǒng)制造等行業(yè)的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，它與光電子、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的融合和創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造和形成新的行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)不斷提供新的行業(yè)發(fā)展的管理戰(zhàn)略哲理。自動(dòng)控制內(nèi)容發(fā)展到對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷和事故處理、生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制與連鎖保護(hù)，以及廠級(jí)管理決策與控制等；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)普遍以通用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)；自動(dòng)化控制產(chǎn)品正向著成套化、系列化、多品種方向發(fā)展；以自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、圖象顯示技術(shù)為一體的綜合性系統(tǒng)裝置成為國(guó)外工業(yè)過(guò)程控制的主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線成為自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的第一熱點(diǎn)；總之，世界自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。傳感器技術(shù)、開(kāi)放式工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等自動(dòng)化技術(shù)已形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中20世紀(jì)90年代傳感器在美國(guó)、日本的市場(chǎng)總銷售額已超過(guò)100億美元。

1.4 新時(shí)代發(fā)展自動(dòng)化的要求

自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開(kāi)發(fā)和宇宙探測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。

2 自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用廣泛，將其應(yīng)用到電氣工程中，可以有效提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。例如遠(yuǎn)程控制技術(shù)主要是采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程電力系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)控制系統(tǒng)能夠有效脫離時(shí)間和空間限制，對(duì)電力系統(tǒng)靈活有效的控制等。

2.1 電網(wǎng)調(diào)動(dòng)的自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)動(dòng)是電氣自動(dòng)化的重要組成部分之一，從電網(wǎng)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程來(lái)看，從最初的簡(jiǎn)單遙測(cè)、遙信系統(tǒng)逐步發(fā)展到無(wú)人值班站監(jiān)控系統(tǒng)。由此看來(lái)，電網(wǎng)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)正在經(jīng)歷一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的趨勢(shì)發(fā)展。如今的電網(wǎng)調(diào)動(dòng)主要由調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)的服務(wù)器、工作站和監(jiān)視設(shè)備等構(gòu)成，通過(guò)電網(wǎng)系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力生產(chǎn)工程中數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行的安全分析工作，對(duì)電力系統(tǒng)的狀態(tài)運(yùn)行進(jìn)行分析評(píng)估，電力線路負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，電力系統(tǒng)的發(fā)電量進(jìn)行自動(dòng)化控制和評(píng)估分析，自動(dòng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度電網(wǎng)并且適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需要等作用。

2.2 發(fā)電廠的自動(dòng)化endprint

從目前的技術(shù)條件支持來(lái)看，發(fā)點(diǎn)自動(dòng)化技術(shù)的主要構(gòu)成包括動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制、自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)電量控制系統(tǒng)三方面。在我國(guó)，根據(jù)發(fā)電廠的不同運(yùn)行方式，一般都把國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的發(fā)電廠劃分為火力發(fā)電廠、水利發(fā)電廠和風(fēng)力發(fā)電廠三類。

火力發(fā)電廠是利用煤炭石油天然氣等燃料進(jìn)行工作，他的自動(dòng)化一般由監(jiān)控信息系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)構(gòu)成。

水力發(fā)電廠是利用人的重力或運(yùn)動(dòng)勢(shì)能作為能量的發(fā)電廠。水電廠自動(dòng)化可以具體分為單機(jī)自動(dòng)化、公用設(shè)備自動(dòng)化、梯級(jí)水電廠綜合自動(dòng)化和全廠自動(dòng)化等，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的使用，在一定程度上大大提高了水力發(fā)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和供電的質(zhì)量。

風(fēng)力發(fā)電廠是一種比較新型的發(fā)電方式，主要通過(guò)風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電廠主要由葉片、主發(fā)電機(jī)、塔架、監(jiān)控保護(hù)以及自動(dòng)迎風(fēng)轉(zhuǎn)向設(shè)備等功能組成，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，調(diào)整最佳迎風(fēng)位置，保護(hù)監(jiān)控發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定清潔發(fā)電。

2.3 變電站的自動(dòng)化

變電站中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是指在變電站應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和傳輸技術(shù)與信息處理技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者電氣自動(dòng)化裝置代替人工進(jìn)行各種不同的作業(yè)，提高變電站的管理水平和運(yùn)行效率的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。利用新的計(jì)算機(jī)設(shè)備代替原來(lái)的常規(guī)設(shè)備，不僅滿足了變電站的整體需要，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)都起到了十分重要的作用。

3 自動(dòng)化在電氣工程中的發(fā)展前景

電氣自動(dòng)化是當(dāng)代先進(jìn)科學(xué)的核心技術(shù)，也是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，他的發(fā)展對(duì)社會(huì)科技進(jìn)步具有重要意義，因此，我們要時(shí)刻展望自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用前景。我國(guó)為進(jìn)一步提高自身產(chǎn)品，已加大了自主創(chuàng)新的發(fā)展力度，提倡研究人員研發(fā)更好的并且具有創(chuàng)新的產(chǎn)品，使我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)得到更好的發(fā)展。

此外，我國(guó)正在逐步加大對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)，電氣自動(dòng)化為其繼續(xù)發(fā)展拓寬了空間。

3.1 智能化的電力設(shè)備

一般情況下，電力設(shè)備中一次設(shè)備與二次設(shè)備間距比較大，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化系統(tǒng)能夠在一次結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，將二次設(shè)備的相關(guān)功能和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對(duì)配電網(wǎng)中的電力信號(hào)電纜線和控制信號(hào)線進(jìn)行省去，例如智能化箱式變單站控制、智能化開(kāi)關(guān)等等，自動(dòng)化智能技術(shù)主要是針對(duì)配電網(wǎng)中的防雷擊，電磁干擾、配電網(wǎng)中的通信信號(hào)的傳輸方面等相關(guān)內(nèi)容，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

3.2 電力調(diào)度系統(tǒng)全面的監(jiān)測(cè)

電力調(diào)度的發(fā)展法向便是要從傳統(tǒng)的檢測(cè)逐步轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，可以更好地保證電力調(diào)度系統(tǒng)的安全運(yùn)行，最大化保證系統(tǒng)工作效率。

3.3 建立全面的DMS系統(tǒng)

DMS系統(tǒng)是提高電氣管理水平，適應(yīng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需要，提高各個(gè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的保護(hù)，進(jìn)一步保證電力供應(yīng)，建立科學(xué)的處理事故措施，在一定程度上最大限度的減少電力事故所帶來(lái)的損失，使管理者能夠全面、準(zhǔn)確的掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況，例如電力設(shè)備中電流電壓的情況、設(shè)備的適應(yīng)情況等等，DMS系統(tǒng)也能進(jìn)行詳細(xì)的準(zhǔn)確計(jì)算，真正做到無(wú)人控制的自然運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代電氣工程的重要組成部分，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，我們應(yīng)積極關(guān)注并吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

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