淺談電氣自動化技術在電氣工程中的應用

田鏡

摘 要：電氣自動化是工業(yè)科學技術水平發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是實現(xiàn)高效率生產(chǎn)過程的基礎。隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的進步和發(fā)展，電氣自動化技術的發(fā)展越來越成熟，在電氣工程中的運用越來越廣泛。電氣自動化技術在電氣工程中的應用，對促進電氣工程的發(fā)展，推動我國的經(jīng)濟建設有著非常重要的作用。隨著我國電氣自動化技術的發(fā)展，該技術已經(jīng)應用于我國經(jīng)濟生產(chǎn)的各個行業(yè)。如今，小到電力開關的設計，大到航天工程的研究，都已離不開電氣自動化技術，在某種層面上來說，電氣自動化技術的發(fā)展情況，決定著一個國家在世界經(jīng)濟中的綜合競爭力。

關鍵詞：電氣自動化；電氣工程；應用；技術特點

引 言

電氣自動化技術在我國工業(yè)化進程的不斷推進下，得到了更廣闊的發(fā)展空間，在實際應用中收到了較好的效果。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的電氣自動化技術已經(jīng)取得了相當顯著的成就，覆蓋了機械、電子、通信、電氣等多個領域。時至今日，電氣自動化技術已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少的高新技術。電氣工程的自動化涉及到多個方面的知識，比如機電一體化、電機技術、網(wǎng)絡信息技術、計算機技術等，其最主要的特點就是軟硬件相結合、強弱電相結合以及機電結合。電氣自動化技術在電氣工程中的應用主要包括四個方面，即在發(fā)電廠中的應用、在電網(wǎng)調度中的應用、在變電站中的應用、在配電系統(tǒng)中的應用。

1 電氣自動化技術監(jiān)控功能的實現(xiàn)

電氣自動化技術中的一個重要功能就是對生產(chǎn)過程的監(jiān)測與控制，這是實現(xiàn)整體系統(tǒng)集中化遠程控制的基礎。電氣自動化技術的監(jiān)控特點主要包括三個方面即遠程監(jiān)控、集中監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控。

1.1 遠程監(jiān)控

遠程監(jiān)控是指技術人員通過計算機網(wǎng)絡對裝置進行遠程監(jiān)控。遠程控制能夠節(jié)約更多的成本，同時該技術還具有較高的靈活性與可靠性。不過因為該技術容易受到通訊速度的影響，使得其處理速度相對降低，這使得該方式只適用于一些較小的局部系統(tǒng)監(jiān)控，而不適合用在大型的自動化系統(tǒng)中。

1.2 集中監(jiān)控

集中監(jiān)控是指利用一個處理器將系統(tǒng)中的各種功能集中到一起進行監(jiān)控。其優(yōu)點是控制的要求較低、系統(tǒng)容易設計、運行極為方便；其缺點是因為處理器只有一個，而任務的繁重使得其處理速度受到嚴重影響。同時，因為線纜的大量增加，會干擾到處理器的運行，還會使系統(tǒng)的可靠性下降，維護工作增多，維護成本也隨之增加。

1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線監(jiān)控是當前電氣工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的主要方式，該監(jiān)控方式的應用增加了電氣自動化系統(tǒng)設計的針對性。它根據(jù)裝置的不同功能進行間隔設計，這就相對減少了端子柜、隔離設備的使用，大大節(jié)約了投資成本。同時，各個裝置的組態(tài)靈活、功能獨立，這使得系統(tǒng)的可靠性得到了極大提升。

2 電氣自動化技術在電氣工程中的應用分析

電氣工程是一項綜合復雜的系統(tǒng)工程，整個過程從生產(chǎn)到使用包含著極其復雜的程序。隨著電氣自動化技術的應用使各種管理程序變得更加簡單，從而大大提高了電氣工程的效率和質量。下文就對電氣自動化技術在電氣工程四個環(huán)節(jié)中的應用進行簡要的闡述。

2.1 在發(fā)電廠中的應用

在發(fā)電廠中，一般都是通過分散測控系統(tǒng)來實現(xiàn)電氣自動化技術的應用。分散測控系統(tǒng)，簡而言之就是指分層分布的測控系統(tǒng)，其主要是利用以太網(wǎng)、遠程工作站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等單元組成網(wǎng)絡系統(tǒng)，分散測控過程監(jiān)督和控制單元。相比之下，過程監(jiān)督和控制單元能直接在生產(chǎn)過程中顯示出來，這為操作人員的控制工作提供了方便。

在水電廠中，電氣自動化技術的應用，不但使水電企業(yè)實現(xiàn)了單機自動化、公用設備自動化，同時還幫助企業(yè)實現(xiàn)了全廠自動化，對提高水電廠的生產(chǎn)安全以及整個供電系統(tǒng)的安全有著極其重要的作用。圖1為電氣自動化ECS系統(tǒng)在電廠中應用結構圖。

在火電廠中，電氣自動化技術的應用，使火電廠實現(xiàn)了機、爐、電一體化的單元制運行。操作人員利用監(jiān)控系統(tǒng)，對設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行及時匯總和分析，對可能潛在的隱患進行排除，這不但挖掘出了火電機組的發(fā)電潛能，還大大降低了火電廠發(fā)電機組的維護成本。同時，將單元爐機組統(tǒng)一起來不但方便了數(shù)據(jù)采集，還提高了火電電網(wǎng)的運行和管理效率，幫助火電企業(yè)朝著更加專業(yè)化、智能化、網(wǎng)絡化、自動化的方向發(fā)展。

2.2 在電網(wǎng)調度中的應用

電氣自動化技術在電網(wǎng)調度中的應用主要體現(xiàn)在自動化系統(tǒng)方面，電網(wǎng)調度的自動化系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩部分組成，軟件是指計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)；硬件是指工作站、中心服務器、顯示器等各種操作設備。簡而言之，電網(wǎng)調度的自動化是指利用計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)對電網(wǎng)中的各項業(yè)務進行監(jiān)控和調度。利用區(qū)域電力系統(tǒng)網(wǎng)絡，將變電站、發(fā)電廠、調度中心、工作站等終端聯(lián)系起來，對其進行自動化的調度。

2.3 在變電站中的應用

通過電氣自動化技術的應用，能夠將變電站中很多人工操作的工作以自動化操作來代替，這不僅能夠避免人工操作帶來的誤差，同時還能提高變電站的工作效率。另外，電氣自動化技術在變電站中的應用還能夠幫助管理者對變電站工作進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并以最快速的速度采取措施進行排除，以此提高變電站工作的安全性。隨著電氣自動化技術的發(fā)展，應用到變電站中的自動化技術也越來越成熟。當前，我國變電站正在朝著“無人值班”的管理模式發(fā)展，這也預示著我國變電站工作的自動化工作將進入新的發(fā)展階段。不過，就現(xiàn)在電氣自動化技術在變電站中的應用現(xiàn)狀而言，要實現(xiàn)“無人值班”的管理模式，還有多技術問題需要解決。

2.4 在配電系統(tǒng)中的應用

就當前電氣自動化技術在我國配電系統(tǒng)中的應用情況而言，應用規(guī)模還較小，還需要進一步擴大電氣自動化技術在配電系統(tǒng)中的影響力。目前，配電自動化模式主要有三種：集中監(jiān)控的配電自動化模式；就地控制的饋線自動化模式；配電管理與集中監(jiān)控相結合的配電自動化模式。第1種模式以及第3種模式在我國的應用最為普遍，這二者有著很多共同點，都是分布式結構，都是將子站與主站聯(lián)系起來形成統(tǒng)一的配電自動化系統(tǒng)。

3 應用實例分析

3.1 電氣自動化系統(tǒng)應用概況

某火電廠共安裝5臺發(fā)電機，其中#1，2，3，5機為12MW機組，#4機容量為15MW。有六臺主變壓器和一臺高壓備用變壓器，其出線電壓有三種電壓等級：1OkV母線東西兩段、35kV母線南北兩段和110kV母線一段，均可通過聯(lián)絡變壓器和母聯(lián)開關互聯(lián)。發(fā)電機出線電壓為6kV，高壓廠用電經(jīng)電抗器取自發(fā)電機端，5臺機電氣部分在主控制室控制，各臺機分設汽機和鍋爐控制室，通過指揮信號及電話聯(lián)絡。

3.2 改造內容

整個系統(tǒng)終期規(guī)模全廠電氣系統(tǒng)：110kV，35kV，10kV線路；5套發(fā)電機變壓器組，以及與各發(fā)變組單元配套的6kV廠用電系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等。整個系統(tǒng)間隔層裝置超過120個，本期工程包括1#發(fā)電機；1B，5B（聯(lián)絡變）兩臺主變壓器，1#機廠用電系統(tǒng)，間隔層共計30個裝置，通過光纖自愈環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能化的管理。圖2為全廠電氣保護系統(tǒng)構成圖。

3.3 改造效果

改造后的系統(tǒng)全部實現(xiàn)微機化，基本取消原來所有的控制保護屏、控制臺（68面臺），更新為18面微機保護測控屏與計算機工作站，利用先進的網(wǎng)絡技術進行雙向通信、資源共享；并充分考慮了電氣運行人員的工作習慣，取消硬手操，實現(xiàn)軟手操，便于其全面、高效地管理電氣設備，降低誤操作和事故幾率，提高安全運行水平和自動化水平；同時，主控室的有效空間擴大，使布局更為合理，為電廠的管理創(chuàng)造更有利的條件。

4 電氣自動化在電氣工程中的發(fā)展趨勢研究

4.1 科學搭建網(wǎng)絡體系架構

通過網(wǎng)絡體系架構的科學搭建，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠向著更加現(xiàn)代、健康和規(guī)范化的方向發(fā)展。就電氣自動化控制系統(tǒng)自身而言，科學合理的網(wǎng)絡體系架構能夠對現(xiàn)場設備起到良好的輔助作用，確保各類計算機監(jiān)控體系和管理企業(yè)體系能夠更加順暢和便捷地傳遞和交換數(shù)據(jù)，此外還能夠實時監(jiān)控現(xiàn)場系統(tǒng)設備的服務操作情況，從而提升的綜合運行管理效能。

4.2 開發(fā)統(tǒng)一應用系統(tǒng)平臺

電氣自動化系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮預期的效用，統(tǒng)一、開放和標準的應用平臺發(fā)揮著舉足輕重的作用，優(yōu)質的應用系統(tǒng)平臺能夠為電氣自動化控制系統(tǒng)的各項應用和操作提供支持，并且降低電氣自動化設備的運行費用，提升電氣自動化設備的服務效能和應用效率。在實際運用中，可以根據(jù)的具體情況來運行代碼，將相應可用代碼下載至硬件可編程邏輯控制器之中，借助優(yōu)質的計算機綜合技術來滿足不同用戶的實際需求。

4.3 完善程序結構統(tǒng)一標準

電氣自動化控制系統(tǒng)的完善和健全，必須建立在標準系統(tǒng)程序接口的有效對接服務之上，這就要求我們根據(jù)相關標準規(guī)范來對程序結構統(tǒng)一標準進行完善。在有效對接相關企業(yè)的MES實踐系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)時，可以利用自動化技術和計算機技術來解決遇到的現(xiàn)實問題，確保不同程序間的相互通信，從而降低相關成本費用，簡化信息傳遞和共享的流程。

5 結 語

在電氣工程應用電氣自動化技術，能夠全面提升生產(chǎn)過程的工作效率和準確性，是支撐區(qū)域工業(yè)發(fā)展的重要技術保證。我國必須要致力于電氣自動化技術的研發(fā)，通過對新電氣自動化技術的應用，使電氣工程在社會建設中的作用能夠得到更大的發(fā)揮。

參考文獻

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