電氣工程及其自動化

劉成

摘 要：隨著全球信息化、智能化時代的到來，我國也追隨著科技與時代發(fā)展的大潮，大步跨前的邁向時代的前沿，而信息技術(shù)化的發(fā)展與延伸已經(jīng)深深推動電氣工程自動化的應(yīng)用領(lǐng)域與實用范圍，大大加快了社會工業(yè)，科技行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能化 電氣 電控技術(shù)

中圖分類號：TM7-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0077-01

我國電氣工程的發(fā)展最早可以追溯到20世紀初，最早的電機?？剖悄涎蟠髮W(xué)堂所設(shè)，之后電氣工程的發(fā)展如春筍般的席卷整個華夏大地，像同濟大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)等等一些高等院校先后都設(shè)立機電?？茖I(yè)，1977年高考制度恢復(fù)以后大部分學(xué)校將“機電工程系”改為“電氣工程系”1988年，我國高校專業(yè)名稱大規(guī)模調(diào)整后，電子信息類專業(yè)和電氣工程類專業(yè)相應(yīng)合并為“電氣信息類”。

20世紀90年代伴隨著信息化時代的到來，智能化、微型化、集中化系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用為電氣工程及自動化注入了新的血液，該文從電氣自動化發(fā)展歷史出發(fā)，著重講解其在當代應(yīng)用領(lǐng)域中的一隅，希望能為廣大涉及此專業(yè)領(lǐng)域的高級知識實用型人才提供一定的參考。

1 電氣自動化的應(yīng)用領(lǐng)域

電氣自動化的應(yīng)用領(lǐng)域是相當廣泛的，小到一個開關(guān)的設(shè)計，大到航天器的研發(fā)，筆者就電氣自動化在建筑領(lǐng)域和小集成電路器作以簡單的應(yīng)用介紹。

1.1 建筑領(lǐng)域

隨著科學(xué)的進步和時代的發(fā)展，智能化建筑成為了當今時代發(fā)展的主力軍，而高端智能化建筑無疑已經(jīng)成為主力軍當中的先鋒隊伍。利用建筑設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)進行技術(shù)和成本控制，通過合理利用設(shè)備，整合資源，達到資源共享，節(jié)省成本的目的。因為智能化建筑中承載的電子設(shè)備和布線系統(tǒng)耐壓等級低，防干擾要求高，所以相對其他建筑容易受到雷擊，因此智能建筑應(yīng)該設(shè)計為一級防雷建筑物，并由此組成具有多層屏蔽雷擊的籠形體系。這只是電氣自動化在建筑領(lǐng)域一個極其微小的應(yīng)用層面，像建筑內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)的建立、通信光纖的終端等等，都是其在建筑領(lǐng)域的實際運用。

1.2 小型集成電氣化的應(yīng)用

小型集成電氣化的產(chǎn)品隨處可見，如家里常用的冰箱，電視，空調(diào)，等等，都有電氣化的身影，筆者就家用空調(diào)作以簡要剖析。

（1）設(shè)計方面既可以設(shè)計成單個控制系統(tǒng)，也可以設(shè)計成以計算機終端控制管理的系統(tǒng)。

（2）在溫控方面，一般采用采用DDC控制凈化空調(diào)系統(tǒng)。即將回風(fēng)管溫度傳感器所檢測的溫度傳送到DX一9100，與計算機儲存原始點比對，通過一系列的高數(shù)運算得出結(jié)果，并且輸出相對應(yīng)電壓信號或電流信號，從而控制調(diào)節(jié)閥是是升溫還是降溫，把溫度控制在某一攝氏度范圍內(nèi)，以便達到實際需求。

（3）濕控制方面，根據(jù)裝設(shè)在通風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器所檢測的濕度，把濕度信息通過數(shù)字化終端轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺鬟f到濕度控制器上，再由計算機與設(shè)定好的濕度比較計算，通過輸出信號控制蒸汽電動調(diào)節(jié)閥，保證環(huán)境濕度正常。現(xiàn)在很多設(shè)備都采用這樣的原理，通過對某事物的信號捕捉，利用信號間的相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)與原始設(shè)定數(shù)據(jù)的對比，并且通過電腦終端的運算，最終達到改變數(shù)據(jù)，控制硬件運行的目的。這是現(xiàn)在諸多小型集成電氣化設(shè)備的設(shè)計。

2 電氣化的設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

根據(jù)具體情況，盡量滿足工藝和生產(chǎn)機械對電氣控制的要求，設(shè)計方面力求簡單、妥善處好理機械與電氣的融合；、合理地選用電器元件、如電容件、最大電壓件、斷電開關(guān)、傳感器等；、考慮使用時的安全性能；、制造美觀、使用維護方便。筆者概括為，在滿足使用功能的前提下，力求設(shè)計上的完美，并且成本低且有一定的工藝性。這也是在當今時代發(fā)展的前提下，多數(shù)應(yīng)用產(chǎn)品必然的發(fā)展趨勢。

2.2 設(shè)計思路

電氣化因時因地存在著一些較大設(shè)計方面的差異，筆者就現(xiàn)在一些變電中轉(zhuǎn)站監(jiān)控系統(tǒng)作以下三點分析。

（1）首先集中監(jiān)控方式。如今一些變電站，采用集中監(jiān)控方式，此方式優(yōu)點是運行維護方便、控制站的防護要求也不高、系統(tǒng)設(shè)計也相對較為簡單。但任何事物的利弊都是共存的，由于這種傳統(tǒng)方式是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以對處理器的要求甚為高，當然處理器的任務(wù)也相當繁重，直接影響處理器的運行速度。并且由于電氣設(shè)備全部集中監(jiān)控，會導(dǎo)致主機冗余的下降、電纜光纖數(shù)量大增，成本巨大，尤其是長距離電纜所引發(fā)的干擾必然會影響系統(tǒng)的使用壽命。與此同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖一般采用硬接線，由于輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法正常操作。一旦導(dǎo)致這種情況的發(fā)生，那后期的維護是相當?shù)娜叻?，尤其是二次接線相對復(fù)雜，查找線路問題更是不方便，在無形中增加了維護量投入的同時，還存在硬件設(shè)備和線路電壓在運轉(zhuǎn)和輸動過程中由于接線復(fù)雜而造成失誤和危險。

（2）遠程監(jiān)控。遠程監(jiān)控方式優(yōu)點是節(jié)約電纜、節(jié)省安裝成本、節(jié)約材料、可靠性高和組合較為靈活。缺點是通訊速度慢，而一般電廠電氣部分的通訊量又比較巨大，所以這種方式一般適用于小型系統(tǒng)的監(jiān)控，如若在全廠或較大范圍內(nèi)的的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建中卻不適用。所以這種遠程監(jiān)控系統(tǒng)的運用有較大的局限性。

（3）現(xiàn)場總線監(jiān)控。對于目前現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)當中，呈現(xiàn)智能化、集中化的趨勢，而且已經(jīng)擁有了豐富的實踐運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。而現(xiàn)場總線監(jiān)控方式的推廣與使用使系統(tǒng)設(shè)計更加具有針對性，對于不同的間隔可以選擇不同的功能應(yīng)用，也可以因此而進行重點設(shè)計。此種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的優(yōu)點外，同時還減少了端子柜、隔離設(shè)備、模擬量變送器等小型終端硬件的投入等，加之智能設(shè)備拆裝方便，可就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，在節(jié)省了大量連接電纜的同時，也節(jié)約了很多成本和安裝維護時的人工投入量，自然也是成本低，實用強，簡單，方便。除此之外，由于各個裝置的功能性相對獨立，且靈活多變，使整個系統(tǒng)具有更高的安全性能，不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 劉寶，李寶國.淺談電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性[J].太原科技，2009（4）.endprint