電氣自動(dòng)化原理及應(yīng)用

路宗磊

摘要：當(dāng)前的電氣工程領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，給各行各業(yè)帶來(lái)了技術(shù)上的支持以及保障，有力的促進(jìn)了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著我國(guó)近幾年的科技發(fā)展，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)理論不斷更新完善，電氣自動(dòng)化技術(shù)逐漸滲透到人們的日常生活中，應(yīng)用范圍日趨廣泛。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化技術(shù)不但為人們生活提供了便利，而且在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)以及交通等領(lǐng)域都得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用。根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了靈活控制和信息集成處理，本文就電氣自動(dòng)化主要特點(diǎn)及其基本原理和應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

近幾年隨著電氣自動(dòng)化在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，電氣自動(dòng)化技術(shù)作為一種新型控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，然而我國(guó)尚處于對(duì)該技術(shù)研究的初級(jí)階段，知識(shí)理論系統(tǒng)的逐步完善，電氣自動(dòng)化技術(shù)將實(shí)現(xiàn)與IT技術(shù)的融合，從集成控制的基礎(chǔ)上發(fā)展為智能化控制，這才是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。在此背景下，本文將探究電氣自動(dòng)的原理，針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行闡述。

一、電氣自動(dòng)化的基本原理

電氣自動(dòng)化全稱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。

電氣自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)是對(duì)其控制系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)思路集中于監(jiān)控方式，包含遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，作為系統(tǒng)核心的計(jì)算機(jī)其主要作用是對(duì)所有信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。在實(shí)際運(yùn)行中，計(jì)算機(jī)主要針對(duì)完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出數(shù)據(jù)，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。通過計(jì)算機(jī)快速完成對(duì)大量數(shù)據(jù)的一系列操作從而達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，啟用方式多種多樣，當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功率較小時(shí)，可以采用直接啟用的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行，而在大功率的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制必須采用星型或者三角形的啟用方式。除了以上兩種較為常見的控制方式以為，變頻調(diào)速也作為控制方式在一定范圍內(nèi)應(yīng)用，從整體上說，無(wú)論何種控制方式，其最終目的都是保障生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是將發(fā)電機(jī)、變壓器組以及廠用電源等不同的電氣系統(tǒng)的控制納入 ECS 監(jiān)控范圍，形成 220kV/500kV 的發(fā)變組斷路器出口。以此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同設(shè)備的操作和開關(guān)控制，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在調(diào)控系統(tǒng)的同時(shí)也能對(duì)其保護(hù)程序加以控制，包括勵(lì)磁變壓器、發(fā)電組和廠高變。

一般集中監(jiān)控方式不對(duì)控制站的防護(hù)配置提出過高要求，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為容易，設(shè)計(jì)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，方便操作人員對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。集中監(jiān)控是將系統(tǒng)中的的各個(gè)功能集中到同一處理器，然后對(duì)其進(jìn)行處理，因?yàn)閮?nèi)容比較多，處理速度較慢，這就使得系統(tǒng)主機(jī)冗余降低、電纜的數(shù)量相對(duì)增加，在一定程度增加了投資成本，與此同時(shí)，長(zhǎng)距離電纜容易對(duì)計(jì)算機(jī)引入干擾因素，這對(duì)系統(tǒng)安全造成了威脅，影響了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。集中監(jiān)控方式不僅增加了維護(hù)量，而且有著復(fù)雜化的接線系統(tǒng)，這提高了操作失誤的發(fā)生幾率 。

遠(yuǎn)程控制方式是實(shí)現(xiàn)需要管理人員在不同地點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通需被控制的計(jì)算機(jī)。這種監(jiān)控方式不需要使用長(zhǎng)距離電纜，降低了安裝費(fèi)用，節(jié)約了投資成本，然而這種方式的可靠性較差，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的局限性使得它只能在小范圍內(nèi)適用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整體構(gòu)建。

綜合型的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，一般采用現(xiàn)場(chǎng)總線的方式進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控方式的通訊總線由串行連接的智能設(shè)備及自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，具有針對(duì)性目標(biāo)。現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式不僅具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點(diǎn)，而且減少了大量設(shè)施（如隔離設(shè)備、端子柜和模擬量變送器及、I/O卡件等輔助元件、設(shè)備的安裝，并可以實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備就地安裝，直接連接通信線與監(jiān)控系統(tǒng)，所需控制電纜的數(shù)量大量降低，減少了投資成本，也不需要復(fù)雜的安裝維護(hù)工作，降低了操作人員的工作負(fù)荷，運(yùn)營(yíng)成本大幅度縮減。因此，在發(fā)電廠智能監(jiān)控等大型電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式具有廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也是未來(lái)自動(dòng)化控制的研究方向。

二、 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在系統(tǒng)控制。

系統(tǒng)控制的特點(diǎn)是：顯示控制屏按鈕齊全，對(duì)于信息的顯示更為直觀，指示燈的壽命較長(zhǎng)、燈光效果好，具有很強(qiáng)的可靠性。和一般熱機(jī)設(shè)備想比，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息量相對(duì)來(lái)說較小，數(shù)據(jù)采集對(duì)象范圍窄，控制系統(tǒng)的運(yùn)行頻率低，但具有系統(tǒng)運(yùn)行快、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備保護(hù)自動(dòng)裝置以及抗干擾性能要求較高，在一定程度上提高設(shè)備可靠性。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，擁有較為完善的系統(tǒng)安全運(yùn)行和應(yīng)急維護(hù)處理保障，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，操作人員可以立即完成一系列連鎖控制，從而有效的避開了事故的發(fā)生。除此以外，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有智能判斷能力，系統(tǒng)靈活性較高，這在很大程度上降低了系統(tǒng)運(yùn)行的損耗和電耗，從而提高了持續(xù)生產(chǎn)的能力。

三、 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

3.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用分析

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)由于其良好的性能得到了廣泛的應(yīng)用，除了應(yīng)用居民樓宇、商場(chǎng)安保等生活設(shè)施外，在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。隨著電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中電控系統(tǒng)已經(jīng)成為不可或缺的生產(chǎn)平臺(tái)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用需結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法分析，應(yīng)用到這一功能設(shè)計(jì)的部分就是當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

在我國(guó)，電力工業(yè)已經(jīng)成為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用平臺(tái)，是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅保障了電力機(jī)組的安全而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。

電力工業(yè)中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)組主、輔機(jī)的控制，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了電氣機(jī)組參數(shù)集成，同時(shí)對(duì)回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以完成聯(lián)鎖保護(hù)和順序控制，電控系統(tǒng)在直觀的顯示系統(tǒng)參數(shù)的同時(shí)還能對(duì)系統(tǒng)異常提出預(yù)警，實(shí)現(xiàn)性能計(jì)算，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、趨勢(shì)記錄，打印報(bào)表，幫助操作人員排除故障。

3.2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步全球化，外資企業(yè)和合資企業(yè)不斷進(jìn)入中國(guó)，這些企業(yè)起點(diǎn)高，技術(shù)新，有大量的設(shè)備需要用到電氣自動(dòng)化控制方面知識(shí)；與此同時(shí)，很多大中型企業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量以加大競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)行技術(shù)改造，也引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備培養(yǎng)高新技術(shù)人才，隨著機(jī)電一體化的設(shè)備越來(lái)越多，PLC控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)集散控制技術(shù)（DCS）、微電子技術(shù)等新知識(shí)在各行各業(yè)中，特別是在工業(yè)崗位中用得越來(lái)越多，原來(lái)這些崗位的人員只懂得傳統(tǒng)的控制，故在未來(lái)的五至十年內(nèi)急需大量高層次、具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的技能型專門人才去充實(shí)這些崗位，以滿足和適應(yīng)不斷增長(zhǎng)新技術(shù)的需要，這樣就需要大量的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)人才，另外商業(yè)、娛樂場(chǎng)所、住宅管理也需要這樣的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。

在電力設(shè)備制造行業(yè)從事高電壓設(shè)備的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和管理等工作，可在電力系統(tǒng)從事高壓設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)方面的技術(shù)工作和管理工作，就業(yè)于電業(yè)局、供電局、發(fā)電廠、也可在高校和科研院所從事教學(xué)和科研工作。

結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的研究方向主要是低耗、優(yōu)產(chǎn)等環(huán)保節(jié)能方面，通過研究者的不斷努力，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)將更加完善、準(zhǔn)確、快速、全面，隨著電氣自動(dòng)化的逐步優(yōu)化，性能將不斷提高和完善，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮及其重要作用。

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