電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用研究

朱雅娜 郝林娜

（陜西省地方電力設(shè)計(jì)有限公司 陜西西安 710000）

引言

電氣自動化技術(shù)是一項(xiàng)融合了電子信息與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)，對提高工作效率具有非比尋常的意義。目前，電氣自動化技術(shù)早已不單單在工業(yè)方面有著非常的廣泛應(yīng)用，并且在大到高新技術(shù)領(lǐng)域小到人們衣食住行中，也都普遍應(yīng)用，慢慢地成為了影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。

1 電氣工程及電氣自動化概述

1.1 電氣工程

在當(dāng)下，作為科研領(lǐng)域中的一個(gè)熱門學(xué)科，電氣工程已經(jīng)在高新技術(shù)領(lǐng)域之中占有一席之地。其中計(jì)算機(jī)的發(fā)明對于電氣工程的發(fā)展具有鮮明的歷史意義，它不但推動了人類的文明發(fā)展，人類跨進(jìn)信息時(shí)代，而且還把這個(gè)時(shí)代的發(fā)展模式進(jìn)行了一番改變，同時(shí)發(fā)生改變的是人們的生活模式。

1.2 電氣自動化

電氣自動化的全稱是電氣工程及其自動化，屬于電氣工程中的一門分支學(xué)科。在各行各業(yè)，電氣自動化都被十分普遍的運(yùn)用，無論是普通電路的鋪設(shè)，還是航空事業(yè)的發(fā)展，都離不開它。不難發(fā)現(xiàn)，電氣自動化技術(shù)的發(fā)達(dá)對于人們生活方式的全新改變，以及國家、民族的偉大復(fù)興都有著不可忽視的重要作用，這也是為什么在電氣工程中電氣自動化應(yīng)該得到高度重視的原因。

2 電氣自動化在電氣工程中的設(shè)計(jì)理念、特點(diǎn)與原則

2.1 電氣自動化設(shè)計(jì)理念

電氣自動化在電氣工程中的設(shè)計(jì)理念主要包括遠(yuǎn)程監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)場總線監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念。遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于小型電氣工程，具有較大的靈活性與可靠性，遠(yuǎn)程監(jiān)控可以減少電纜的使用，有利于減少施工材料費(fèi)用與各種施工成本。在電氣工程中，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式的應(yīng)用較為廣泛，通過現(xiàn)場總線監(jiān)控可以根據(jù)間隔不同而選擇不同的功能，具有一定的針對性。同時(shí)現(xiàn)場總線監(jiān)控也具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。通過通訊設(shè)備將電氣智能設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)相連接可以減少電纜的使用，降低材料成本。現(xiàn)場總線監(jiān)控的各個(gè)裝置功能均利用網(wǎng)路予以連接，具有相對獨(dú)立性、靈活性與可靠性，因此當(dāng)其中任何一個(gè)裝置功能發(fā)生故障時(shí)也不會引起整體系統(tǒng)癱瘓。

2.2 電氣自動化設(shè)計(jì)特點(diǎn)

電氣自動化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要是利用電子設(shè)備的相應(yīng)連接，以達(dá)到相關(guān)設(shè)置功能自動化目的，同時(shí)具有一定的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。如利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，可以使控制與管理人性化、智能化，為現(xiàn)代化生活提供更多的方便，進(jìn)而為人們生活及各行各業(yè)生產(chǎn)提供更好的服務(wù)。

2.3 電氣自動化設(shè)計(jì)原則

電氣自動化在電氣工程中的設(shè)計(jì)原則有三大點(diǎn)：①設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)市場需求選擇適合的電子設(shè)備，同時(shí)應(yīng)確保自動化設(shè)計(jì)的質(zhì)量過關(guān)及美觀性，且設(shè)計(jì)具備操作便捷與安全性；②正確處理電氣與機(jī)械間的關(guān)系是電氣自動化設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)；③應(yīng)嚴(yán)格遵守電氣自動化設(shè)計(jì)的總原則，以最大程度滿足電氣自動化在生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝方面的要求。

3 電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

電氣工程具有較大的復(fù)雜性，從生產(chǎn)到使用的整體中，包含著大量的復(fù)雜程序，通過運(yùn)用自動化技術(shù)能夠優(yōu)化電氣工程的管理程序，以便于簡化電氣工程各個(gè)環(huán)節(jié)，提高了電氣工程的運(yùn)作效率和質(zhì)量。因此，自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，應(yīng)用逐步效率提高。從當(dāng)前我國自動化技術(shù)發(fā)展水平來看，其主要構(gòu)成要素包括三方面，即自動電壓控制系統(tǒng)、自動發(fā)電量控制系統(tǒng)與動力機(jī)械自動控制。

3.1 應(yīng)用在發(fā)電廠中

在發(fā)電廠中，電氣自動化技術(shù)一般都應(yīng)用在分散測控系統(tǒng)。所謂分散測控系統(tǒng)，指的是把測控系統(tǒng)分層分布，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成主要利用了以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程工作站以及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等單元。在此系統(tǒng)下，監(jiān)督、控制單元能一目了然地顯示在生產(chǎn)過程中，使操作人員的控制變得簡單了許多。另外，分散測控系統(tǒng)在收到生產(chǎn)過程中發(fā)出的信號之后，將打印運(yùn)行的數(shù)據(jù)，操作人員對數(shù)據(jù)加以分析，就可很快把握是時(shí)設(shè)備的運(yùn)營狀態(tài)，使工作簡化，極大程度地提高工作效率。在火電廠中應(yīng)用該技術(shù)，讓火電廠向了機(jī)、電、爐三位一體的單元制運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變。操作人員在對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作的同時(shí)，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作情況相關(guān)數(shù)據(jù)開展及時(shí)的分析及匯報(bào)，對潛在的安全隱患迅速采取措施。如此一來，就可以不但把火電機(jī)組的發(fā)電潛能發(fā)揮最大化，還能夠使其發(fā)電機(jī)組的維護(hù)成本有所減少。同時(shí)，統(tǒng)一單元爐機(jī)組，不但方便了數(shù)據(jù)的收集，還讓其電網(wǎng)的管理效率得到了提升。

3.2 應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)度中

電網(wǎng)調(diào)度的自動化系統(tǒng)分為軟件與硬件兩部分，其中眾所周知，軟件一般就是指計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而硬件則指的是工作站、中心服務(wù)器和相關(guān)操作設(shè)備等。簡單來說，所謂電網(wǎng)調(diào)度的自動化，就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對電網(wǎng)中的不同業(yè)務(wù)實(shí)行監(jiān)控和調(diào)度。利用區(qū)域電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，把變電站、發(fā)電廠和工作站等終端進(jìn)行相互聯(lián)系以及契約，對其展開自動化的調(diào)度工作。作為市場發(fā)展的必要條件，電氣自動化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用對于管理者及時(shí)收集和分析與電網(wǎng)在運(yùn)作過程中出現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)提供了很大的幫助，甚至直接影響了電力生產(chǎn)、運(yùn)營等自動控制的過程，在提升電網(wǎng)調(diào)度效率的工作中起到了關(guān)鍵性的作用。

3.3 電氣工程中發(fā)電廠的分散控制系統(tǒng)應(yīng)用

自動化控制系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣工程中應(yīng)用最為明顯的就是分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是以分層分步式的方式實(shí)現(xiàn)對電廠的控制，其主要由高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)、過程控制單元、遠(yuǎn)程控制單元、以太網(wǎng)、遠(yuǎn)行人員工作站等分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該系統(tǒng)中關(guān)鍵部分是遠(yuǎn)程控制單元和過程控制單元，前者是由主控模塊、輸入模塊和輸出模塊等組成的，其中主控模塊是借助于總線和冗余智能輸入和輸出模塊來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊的，而后者不僅能夠?qū)崟r(shí)接受發(fā)電廠生產(chǎn)過程中所形成的熱電阻、開關(guān)量等設(shè)備發(fā)出的信息并以此為指引進(jìn)行指令動作，還能夠?qū)l(fā)出信號中所傳達(dá)的電氣設(shè)備的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)打印出來，為工作人員具體分析運(yùn)行數(shù)據(jù)并監(jiān)控、監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供支撐。

3.4 電氣自動化在變電站中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的變電站主要采用人工操作形式進(jìn)行作業(yè)，如在數(shù)據(jù)收集、整理、分析方面，在監(jiān)控與信息反饋方面。這種人工形式過于耗時(shí)、耗力，工作效率及效益不高。同時(shí)過多的人為因素極易導(dǎo)致工作過程中出現(xiàn)失誤或錯(cuò)誤，工作效率無法保證，也存在較大的安全隱患。此外，進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，人工操作具有一定的局限性，無法進(jìn)行全面性、直接性監(jiān)控。在變電站中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，大大提高變電站操作效率，其監(jiān)控技術(shù)與能力也相應(yīng)得到提高，提高變電站運(yùn)行水平。如以網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)替換電磁表裝置設(shè)備，采用計(jì)算機(jī)電纜傳輸數(shù)據(jù)信號，使得監(jiān)控與操作可以通過計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行觀察與監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動化和管理自動化。

3.5 交流調(diào)速系統(tǒng)

交流電機(jī)的使用初期，在應(yīng)用領(lǐng)域交流電機(jī)的各項(xiàng)性能都非常實(shí)用，特別是在工業(yè)上，但是交流電機(jī)也存在一定的缺陷，也就是調(diào)速相對較困難，尤其是在精確轉(zhuǎn)速時(shí)，交流電機(jī)不能滿足實(shí)際的要求，因此人們只能采用直流電機(jī)，但是直流電機(jī)的缺點(diǎn)是比較容易損壞，且還要定期對電刷進(jìn)行更換。而在工業(yè)中一般都是用交流電，為了使用直流電機(jī)還需要配送直流電，在使用起來非常不方便，而在交流調(diào)速的方法的推廣以及使用有效解決了這個(gè)問題，目前交流調(diào)速大多采用的是直接控制轉(zhuǎn)矩方法，雖然還不能與直流電機(jī)相比較，但已經(jīng)能應(yīng)用于更廣泛的場合。

4 結(jié)語

總而言之，電氣工程作為一個(gè)國家現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的關(guān)鍵性標(biāo)志，其電氣自動化技術(shù)水平體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)水平的發(fā)展程度，它不但是現(xiàn)代電氣工程發(fā)展的重要支點(diǎn)，也是眾多工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的前提條件與源泉。是以，在這么多年來，我國電氣工程中電氣自動化的應(yīng)用也得到了相當(dāng)快速的發(fā)展，并且在各行各業(yè)之中的應(yīng)用也變得愈來愈廣泛。

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