電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用分析

【摘 要】隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，建筑工程及電氣自動(dòng)化已融于生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。本文主要對(duì)電氣工程電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；電氣工程；優(yōu)勢(shì)；技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

1.電氣工程電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1快速高效自動(dòng)控制技術(shù)

系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠通特定的數(shù)據(jù)信息對(duì)相應(yīng)的設(shè)備做出操作指令，發(fā)出的操作指令是能夠即時(shí)到達(dá)的，由于如果設(shè)備不同的話，其設(shè)備的地址代碼也不同，因而發(fā)出的指令十分準(zhǔn)確，確保了精確操作，比起人工操作來(lái)說(shuō)發(fā)生錯(cuò)誤操作的概率是十分低的，因此該系統(tǒng)的操作是快速高效的自動(dòng)控制技術(shù)，并且該自動(dòng)控制技術(shù)具有十分良好的交互功能，其所具有的交互功能能夠和控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的反饋，從而進(jìn)一步確保了控制的精確和快速高效。

1.2便于實(shí)現(xiàn)全過(guò)程全時(shí)段監(jiān)控

自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)除了快速高效和精確之外，還十分便于實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的全時(shí)段監(jiān)控。人們所實(shí)施的電氣工程是全天候24小時(shí)均需要不間斷運(yùn)行的，按照人們平常積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析，在深夜等管理的盲區(qū)容易導(dǎo)致管理的疏忽，是電氣故障的多發(fā)時(shí)段和區(qū)域，在這些容易發(fā)生故障的多發(fā)時(shí)段和區(qū)域，人們的傳統(tǒng)的管理模式是難以實(shí)現(xiàn)全程的有效的監(jiān)控的。而數(shù)字化的自動(dòng)控制技術(shù)恰好彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，可以對(duì)工程進(jìn)行全過(guò)程全時(shí)段的監(jiān)控，從而避免故障的發(fā)生，確保工程的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的高效、實(shí)時(shí)的控制和調(diào)配。

2.電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用分析

2.1電氣工程中電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化

由電網(wǎng)調(diào)度中心的服務(wù)器、大屏幕顯示器、工作站以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等共同組成的稱(chēng)之為電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)。而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的表現(xiàn)方式是通過(guò)電力系統(tǒng)上專(zhuān)用的局域網(wǎng)將其處于在調(diào)度范圍內(nèi)的夏季電網(wǎng)調(diào)度中心、發(fā)電廠以及測(cè)量的控制設(shè)備等變電站終端實(shí)現(xiàn)有效連接。由此我們可以知道，將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在電氣工程中有著很重要的作用，主要就是能過(guò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)估電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)所積累的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，故而在此基礎(chǔ)上將發(fā)電控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但是這樣的一個(gè)要求只有在省級(jí)以上的電網(wǎng)才給予要求。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)上的采集和處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，且在數(shù)據(jù)支持的情況下對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和安全進(jìn)行掌握，使其能夠很好的適應(yīng)現(xiàn)代電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)需求。

2.2電氣工程中發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)

電氣工程中發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中一般采用的是分層分布的結(jié)構(gòu)，其組成是由以太網(wǎng)、遠(yuǎn)行人員工作站、過(guò)程控制單元以及高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)等等方面。而這里說(shuō)的遠(yuǎn)程控制單元就是由只能做輸入和輸出的模件與可冗余配置上的主控模件一起共同組合而成，且主控模件又是通過(guò)冗余智能上的輸入與輸出和總線上的輸入與輸出來(lái)進(jìn)行通訊的。其中過(guò)程控制單元是可以直接用于生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的，并且直接接受熱電偶、熱電阻、開(kāi)關(guān)量和現(xiàn)場(chǎng)變送器等等設(shè)備上的信號(hào)，還可以再運(yùn)算完成以后在對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的打印、顯示和信號(hào)的輸出，以此來(lái)直接驅(qū)動(dòng)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化在電氣工程中的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的聯(lián)鎖保護(hù)、控制和檢測(cè)等方面的功能。

2.3電氣工程中變電站的自動(dòng)化

電氣工程中的變電站應(yīng)用的是自動(dòng)化技術(shù)，其主要的目的在于取代人工操作、人工監(jiān)視和電話通訊，并根據(jù)相應(yīng)的情況來(lái)加強(qiáng)對(duì)變電站的監(jiān)控能力，并且還可以實(shí)現(xiàn)在變電站上運(yùn)行的水平和效率都有所提高。這也就是說(shuō)，變電站中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)就是為了全方位的，多層次的來(lái)監(jiān)視變電站各種電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，完成有效地控制。該自動(dòng)化的特點(diǎn)有：以全微機(jī)化的設(shè)備來(lái)代替以前使用的電磁裝置，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化操作上的監(jiān)視，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的管理和統(tǒng)計(jì)記錄，是利用計(jì)算機(jī)電纜來(lái)代替電力信號(hào)的電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這也就是說(shuō)電氣工程中變電站自動(dòng)化是電力現(xiàn)代生產(chǎn)中一項(xiàng)不可獲取的部分，也是因?yàn)榭梢院芎玫臐M足變電站中的各項(xiàng)操作任務(wù)而成為了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的一個(gè)不可分割的重要部分。

3.電氣自動(dòng)化在電氣工程中的發(fā)展

3.1全控型電力電子開(kāi)關(guān)逐步取代半控型晶閘管

IGBT和MGT這一類(lèi)復(fù)合型電力電子器件可以稱(chēng)為第三代器件。在器件的復(fù)合化的同時(shí)，模塊即把變換器的雙臂、半橋乃至全橋組合在一起大規(guī)模生產(chǎn)的器件也已進(jìn)入實(shí)用。在 模塊化和復(fù)合化思路的基礎(chǔ)卜，其發(fā)展便是功率集成電路 PIC（Powerl， lntegratcd Cirrrrcute）， 在PIC，不僅主回路的器件，而且驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)、電流檢測(cè)甚至溫度自動(dòng)控制等作用都集成到一起，形成一個(gè)整體，這可以算作第四代電力電子器件。

3.2變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動(dòng)則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件進(jìn)入第二代后，更多是采用PWM變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對(duì)電岡的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題。

1986年美國(guó)威斯康星大學(xué)Divan教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開(kāi)關(guān)’，其開(kāi)關(guān)損耗較大，限制了開(kāi)關(guān)在頻率上的提高。而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過(guò)零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換，即工作在所謂的‘軟開(kāi)關(guān)’狀態(tài)下，從而使開(kāi)關(guān)損耗降低到零。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

3.3通用變頻器開(kāi)始大量投入實(shí)用

一般把系列化、批量化、占市場(chǎng)量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱(chēng)為通用變頻器。從產(chǎn)品來(lái)看，第一代是普通功能型U/F 控制型，多采用16位CPU，第二代為高功能型U/F型，采用32位DSP或雙16位CPU進(jìn)行控制，采用了磁通補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器和電流限制拄制器.具有挖土機(jī)和“無(wú)跳閘”能力，也稱(chēng)為“無(wú)跳閘變頻器”。這類(lèi)變頻器！目前占市場(chǎng)份額最大。第三代為高動(dòng)態(tài)性能矢量控制型。它采用全數(shù)字控制，可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)變結(jié)構(gòu)控制和自適應(yīng)控制，可選擇U/F頻率開(kāi)環(huán)控制、無(wú)速度傳感器矢量控制和有速度傳感器矢量控制，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制的自優(yōu)化。從技術(shù)發(fā)展看，雖然電力半導(dǎo)體器件有GTO、GTI、IGBT，但以后兩種為主，尤以IGBT為發(fā)展趨勢(shì)：變頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAs（ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用單片機(jī)控制動(dòng)技術(shù)而得以提高。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣工程是一項(xiàng)在技術(shù)性、專(zhuān)業(yè)性上都是要求很高的設(shè)施工程。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)，并綜合當(dāng)前電氣工程中的實(shí)際運(yùn)用情況，開(kāi)拓新理論、新技術(shù)的運(yùn)用思路，為我國(guó)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]王術(shù)賀，李廣東.淺析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息，2011（20）.