電氣自動化在電氣工程中的應用研究（1）

黎杰

摘要：著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科技的不斷進步，自動化技術被廣泛地應用于各個領域中，尤其是電氣自動化技術在電氣工程中的應用最為普遍，這對于電氣工程的發(fā)展以及推動我國經(jīng)濟建設的步伐有著十分重要的作用。本文在分析電氣工程及電氣自動化的設計原則與特點的基礎上，對電氣自動化的構(gòu)成進行了分析，并以某冶煉廠為例，分析了電氣綜合自動化系統(tǒng)的應用，以及這樣設計的主要優(yōu)點進行了闡述。

關鍵詞：電氣自動化；電氣工程；應用；冶煉廠

緒論

電氣自動化技術對于我國國民經(jīng)濟的發(fā)展有著十分重要的作用，該技術的出現(xiàn)有著劃時代的意義，大約經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，電氣自動化技術發(fā)展得已經(jīng)相當成熟，被廣泛地應用在各個領域中，尤其是電氣工程領域。所謂電氣自動化技術，是指在傳統(tǒng)電氣設計方案和自動化設計思路的基礎上，對原有電氣技術進行改進和完善而形成的新型電氣技術。通過結(jié)合具有自動控制與檢測功能的裝置，來實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的監(jiān)測、調(diào)節(jié)、控制和管理，來保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行[1]。

一、電氣工程及電氣自動化的設計原則與基礎特點

電氣自動化在電氣工程中的應用，其設計原則首先是自動化技術要最大限度地滿足產(chǎn)品實現(xiàn)及生產(chǎn)工藝的要求；在滿足應用自動化技術的基礎上，其設計方案要兼顧經(jīng)濟、高效的原則；在具體的設計過程中，電氣自動化技術應用地設計要應妥善處理好機械與電氣之間的關系，兩者應是一個完美融合的整體。目前，工業(yè)化的生產(chǎn)基本都是采用電氣自動化技術來實現(xiàn)具體的生產(chǎn)過程的，電氣自動化的設計要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)的復雜程度、使用維護的便攜性等方面來綜合考慮，要統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、處理好相關指標之間的關系，才能最終形成一個理想的設計方案；必須要遵循一定的設計原則，才能使其實現(xiàn)滿足各方的要求。傳統(tǒng)的電氣工程中，其計量、控制以及保護等功用是由一些相互獨立的配件來實現(xiàn)的，要實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化作業(yè)，還需要通過各個功能模塊之間的連接與配合才能完成，自動化的程度并不高。電氣自動化中計算機技術的引入，形成了以計算機為核心的自動化控制系統(tǒng)，通過硬件和軟件的組合使系統(tǒng)控制管理更加智能化和人性化，各個功能模塊間的銜接實現(xiàn)了自動對接，從而最大程度的滿足了自動化的設計要求[2]。

二、電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

電氣自動化技術，為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供了良好的條件，并且隨著發(fā)展，電力系統(tǒng)也得到了更為優(yōu)質(zhì)的服務。一般的電氣自動化系統(tǒng)包括以下幾個方面，首先是傳輸信號的接收部分，通過相應的簡單操作來實現(xiàn)電氣設備信號的輸入；其次為設備的信號處理部分，對于相應的傳輸信號進行處理；最后為電氣設備的信號輸出部分，用作輸出處理信號。電氣自動化技術的基礎是對其控制系統(tǒng)的完善設計，主要設計思路集中于監(jiān)控方式，包括遠程監(jiān)控和現(xiàn)場總線監(jiān)控。在電氣自動化控制系統(tǒng)的設計中，作為系統(tǒng)核心的計算機其主要作用是對所有信息進行動態(tài)協(xié)調(diào)，實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)儲存和分析。計算機系統(tǒng)是整個電氣自動化系統(tǒng)運行的基礎。在實際運行中，計算機主要完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進行分析處理。通過計算機快速完成對大量數(shù)據(jù)的一系列操作從而達到控制系統(tǒng)的目的。

三、電氣自動化在冶煉廠電氣工程中的應用

以某冶煉廠供的實際情況和需求為例，分析電氣自動化系統(tǒng)在冶煉廠電氣工程中的應用。提出建立一套全廠電氣綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對全廠所有電氣設備進行集中監(jiān)視和控制的同時，能夠?qū)θ珡S供配電系統(tǒng)進行綜合管理和合理調(diào)度，對各種運行風險和可能后果進行計算和評估，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定量化分析和優(yōu)化決策，保證全廠的供電系統(tǒng)的連續(xù)性、安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

1. 系統(tǒng)軟件配置

整個電氣自動化系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應用軟件等組成：系統(tǒng)軟件提供最底層的、系統(tǒng)級的支持，包括：UNIX操作系統(tǒng)、TCP/IP網(wǎng)絡軟件。系統(tǒng)軟件具有系統(tǒng)生成功能，使其能適應硬件和實時數(shù)據(jù)庫的變化。系統(tǒng)軟件能有效的管理各種外部設備，外部設備的故障不會導致系統(tǒng)的崩潰。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Oracle商用數(shù)據(jù)庫軟件。支撐軟件建立在系統(tǒng)軟件基礎之上，是應用軟件的支撐平臺。支撐軟件包括：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，面向?qū)ο蟮娜珗D形人機支撐系統(tǒng)，網(wǎng)絡通訊管理系統(tǒng)等；應用軟件在支撐軟件平臺上實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的各種功能，主要包括系統(tǒng)監(jiān)控、報警處理、事故記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、公式計算、進程管理、網(wǎng)絡通訊、報表編輯、圖形編輯等各個功能模塊[3]。

2.電氣監(jiān)控中心

電氣監(jiān)控中心是整個冶煉廠電力自動化系統(tǒng)中電力一次、二次設備的監(jiān)測、記錄、控制和全廠電力數(shù)據(jù)采集處理、監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)交換以及全廠電力一次、二次設備運行、維護的重要樞紐，特別是整個項目電氣監(jiān)控中心負責調(diào)度、管理整個電力自動化系統(tǒng)的運行和對外數(shù)據(jù)交換，是整個項目供配電系統(tǒng)的指揮中心，極其重要。

全廠電氣自動化及安全穩(wěn)定一體化系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)上行流向是一次、二次設備→保護、測控、穩(wěn)控裝置→分站（子站）變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)→電氣監(jiān)控中心；控制命令下行流向是電氣監(jiān)控中心→分站（子站）變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)→保護、測控、穩(wěn)控裝置→裝置執(zhí)行控制命令完成對一次設備的操作各分站及分站下轄的子站監(jiān)控系統(tǒng)通過專門的光纖通道接至全廠的電氣系統(tǒng)。

3.分站監(jiān)控系統(tǒng)

每個分站監(jiān)控系統(tǒng)是一個獨立完善的電力自動化系統(tǒng)。分站電力系統(tǒng)負責采集和處理站內(nèi)所有電氣量完成對本站所有電氣設備監(jiān)視、控制的同時，對下負責接收自身下轄的子站監(jiān)控系統(tǒng)上送來的數(shù)據(jù)，對子站進行監(jiān)視管理；對上將本站及所轄子站的數(shù)據(jù)上送到監(jiān)控中心并接受監(jiān)控中心的控制和管理。在全廠電氣自動化系統(tǒng)中，分站起著承上啟下的作用。分站的重要性僅次于監(jiān)控中心，每個分站監(jiān)控系統(tǒng)采用一套NSC-200NT變電站監(jiān)控系統(tǒng)。子站系統(tǒng)配置不含后臺監(jiān)控系統(tǒng)， 畫面監(jiān)視和控制在上一級分站實現(xiàn)，子站只配置通訊管理機將相應的保護測控裝置及其它智能裝置的信息上傳給分站監(jiān)控系統(tǒng)。

三、電氣自動化技術在電氣工程中的發(fā)展前景分析

在未來電氣工程中，電氣自動化技術的應用會更加廣泛，且技術會更加成熟，光電式電力互感器會逐漸地被廣泛應用起來，但是需要克服信號傳播性能較差、電磁絕緣性能較低等困難。還能夠?qū)崿F(xiàn)對電力一次設備的在線監(jiān)測，并對相關參數(shù)進行無間斷檢測，對可能出現(xiàn)的故障進行比較準確的預判，促進與二次設備之間的聯(lián)系。此外，還可采用新思想、新技術、新標準滿足電網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控、運行和管理應用新需求，完善靈活的應用功能，開放性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，靈活的系統(tǒng)軟硬件配置，適用于電氣管理。確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運行，從而大大提高電氣系統(tǒng)的運行、管理、維護水平。

結(jié)論

總之，電氣自動化是現(xiàn)代電氣工程的重要支撐，隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電氣工程正呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢.電氣工程中利用電氣自動化技術有著十分廣闊的發(fā)展前景，需要對實際問題進行系統(tǒng)研究，不斷地完善技術，才能促進電氣工程行業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟體系的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]劉琳，董桂華.某冶煉廠廠區(qū)電纜隧道電氣設計探討[J].云南冶金， 2017，46（1）：78-80.

[2]艾世杰.解析智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].機電一體化，2014（3）：112-112.

[3]趙峰，勞文.智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用體會[J]. 機電一體化，2014（4）：105-105.