電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

杜采霞

摘要：電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代電氣工程的支撐，也是所有工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與原動(dòng)力，隨著現(xiàn)代化、國(guó)際化和全球化的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用也得到了十分迅速的發(fā)展，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域當(dāng)中。而電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用可以促進(jìn)電氣工程的發(fā)展。因此，我們要從各方面大力提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的水平，使其能夠在電氣工程中充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，使電氣工程能夠安全運(yùn)行，從而提高電氣工程的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電氣工程；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

前 言

電氣自動(dòng)化全稱(chēng)一般為電氣工程及其自動(dòng)化，其應(yīng)用范圍涉及各行各業(yè)，小到電氣開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，大到科技航天的研究，到處都有它的身影。電力的發(fā)展是促進(jìn)生產(chǎn)和提高人們生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著電力應(yīng)用的不斷發(fā)展和深化，新時(shí)代背景下的電氣自動(dòng)化進(jìn)程成了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

一、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化應(yīng)用

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是指利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)監(jiān)控體系取代以往人工監(jiān)視的模式，利用網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)體統(tǒng)中的調(diào)度中心、變電站、工作站連接使其能夠自動(dòng)完成調(diào)度功能。電網(wǎng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化首先需要調(diào)度中心有一個(gè)連接所有設(shè)備的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)還需配置可連接所有設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，中心服務(wù)器以及大屏顯示器和高效率的工作團(tuán)隊(duì)。通過(guò)對(duì)專(zhuān)屬局域網(wǎng)的控制實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度過(guò)程的自動(dòng)化，并可以實(shí)現(xiàn)自發(fā)電廠到用戶(hù)終端的有效連接。由此可以看出，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以有效地對(duì)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)情況進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)已有數(shù)據(jù)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電控制環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。需要指出的是，電氣工程應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、處理和監(jiān)控，并根據(jù)已獲取的信息對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行和安全狀況進(jìn)行有效調(diào)動(dòng)，滿(mǎn)足當(dāng)前用戶(hù)需求。

2.變電站的自動(dòng)化應(yīng)用

傳統(tǒng)的變電站是通過(guò)人工操作，從監(jiān)控到最后信息的反饋均需要人工完成，設(shè)備都是電磁裝，數(shù)據(jù)的收集、整理、記錄都要通過(guò)人來(lái)實(shí)現(xiàn)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的全局性直接監(jiān)視?，F(xiàn)在的電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用取代了以往電話人工操作及控制技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站監(jiān)控能力的進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了變電站運(yùn)行水平及其效率的大幅度提高。其借助于全微機(jī)設(shè)備來(lái)替代之前的電磁裝置，因而實(shí)現(xiàn)了操作及監(jiān)視等過(guò)程的屏幕化，數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)應(yīng)盡可能采用計(jì)算機(jī)電纜方式來(lái)進(jìn)行電力信號(hào)電纜的取代，并實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行及管理過(guò)程的自動(dòng)化。

3.發(fā)電廠測(cè)控系統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)用

對(duì)于發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)而言，其實(shí)際應(yīng)用時(shí)常采用的是分層分布的結(jié)構(gòu)，利用以太網(wǎng)、遠(yuǎn)行工作站、數(shù)據(jù)高速通訊網(wǎng)以及過(guò)程控制單元等實(shí)現(xiàn)分散測(cè)控的目的。其中過(guò)程控制單元可直接在生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行應(yīng)用，并可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性的顯示、打印及信號(hào)的輸出，并由此進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、聯(lián)鎖性保護(hù)及其控制。對(duì)于工作站而言，其主要包括了工程師及運(yùn)行員兩種工作站，主要負(fù)責(zé)提供人機(jī)接口。由過(guò)程控制單元向運(yùn)行員工作站進(jìn)行信息的發(fā)送，同時(shí)接受由工作站發(fā)送來(lái)的指令。工程師工作主要負(fù)責(zé)為工程師進(jìn)行設(shè)置、診斷及維護(hù)方式的提供。

二、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的設(shè)計(jì)理念

1.集中監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念

一般而言，電氣工程中的運(yùn)行及其維護(hù)過(guò)程十分簡(jiǎn)潔，對(duì)控制站方面的要求也較低，所以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面相對(duì)就比較容易。再加上，電氣工程主要是將各種功能紛紛集中于相同的處理器中進(jìn)行工作處理，所以對(duì)于處理器而言任務(wù)較為繁重，因而其處理速度會(huì)受到較大程度的影響。當(dāng)電氣設(shè)備受到監(jiān)控時(shí)，由于監(jiān)控對(duì)象的大幅度增加，主機(jī)的冗余將會(huì)大幅度降低，進(jìn)而導(dǎo)致電纜數(shù)量的不斷加大，以及投資的顯著增加；此外，較長(zhǎng)距離的電纜也會(huì)給系統(tǒng)的可靠性造成嚴(yán)重的影響。因此，集中化監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念在電氣工程中的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念

對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念而言，由于其自身的特點(diǎn)比如靈活、可靠性，所以在電氣工程應(yīng)用中較少使用電纜，節(jié)省了安裝費(fèi)用和材料的開(kāi)支。但因電氣工程中各現(xiàn)場(chǎng)總線通訊速度較慢，且通訊信息量較大，因而遠(yuǎn)程監(jiān)控式僅僅適合用于系統(tǒng)監(jiān)控相對(duì)較小的電氣工程中，并不適合進(jìn)行全長(zhǎng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立。

3.現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念

當(dāng)下，較常見(jiàn)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用包括現(xiàn)場(chǎng)總線以及以太網(wǎng)等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控式設(shè)計(jì)理念可使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中更具針對(duì)性，比如對(duì)各種間隔進(jìn)行采用使用不同功能進(jìn)行，以便以間隔具體情況為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此方式和遠(yuǎn)程監(jiān)控式相比較的話，即涵蓋了遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)，又可以減少設(shè)備的隔離、 模擬量以及端子柜等方面的量，因此，此方式是電氣工程中應(yīng)用最多也最好的一種理念，并成為電氣自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。

三、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的發(fā)展和應(yīng)用前景

1.電力一次設(shè)備智能化發(fā)展

一般而言，一次設(shè)備同二次設(shè)備的安裝相距需要達(dá)到幾十米甚至可達(dá)幾百米之遠(yuǎn)，兩者之間的連接常借助于大電流對(duì)電纜及強(qiáng)信號(hào)電力電纜的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但電力一次設(shè)備的智能化與此狀況有著較大程度的不同，在對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)布局時(shí)，經(jīng)常需要借助于二次設(shè)備的功能時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣做的好處是大量節(jié)約了控制電纜及電力信號(hào)電纜量。

2.電力一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)

發(fā)電機(jī)、短路器及變壓器等的一次設(shè)備常常需要對(duì)其中某個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行無(wú)間斷檢測(cè)，這就要求在對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視的同時(shí)，還要對(duì)其某些參數(shù)的重要變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便對(duì)設(shè)備發(fā)生故障的可能性進(jìn)行判斷，以便延長(zhǎng)其保養(yǎng)周期，也為今后設(shè)備狀態(tài)的檢修提供保障。

3.光電式電力互感器的發(fā)展

電力互感器最大的作用是遵循一定比例將輸電線上的大電流和高電壓降低到允許的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，但在這個(gè)過(guò)程中電力互感器存在著較為明顯的不足之處：（1）其在電壓等級(jí)相對(duì)較高的時(shí)候難以實(shí)現(xiàn)絕緣；（2）輸出信號(hào)是不能與危機(jī)化計(jì)量直接進(jìn)行連接的；（3）由于自身信號(hào)動(dòng)態(tài)變化范圍小，導(dǎo)致飽和狀態(tài)下信號(hào)發(fā)生畸變情況可能性增大。再加上光電式電力互感器輸出信號(hào)有限、電磁絕緣性較差等技術(shù)不足，未來(lái)光電式電力互感器有待解決的難度頗多，這些難題也將會(huì)成為未來(lái)研究的主要方向。

四、結(jié)束語(yǔ)

電氣工程中使用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以提升相關(guān)設(shè)備的有效性，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和效率化，可以使電氣工程的數(shù)據(jù)采集、電網(wǎng)調(diào)度更加高效便捷，可以滿(mǎn)足目前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的剛性需求，更好地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展規(guī)律。

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