略論電氣自動(dòng)化及電氣工程

呂晨

一、電氣自動(dòng)化發(fā)展概況

電氣自動(dòng)化技術(shù)，通常指在傳統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)理論和自動(dòng)化設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，不斷融合當(dāng)前的先進(jìn)電子信息和智能自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)原有的電氣、機(jī)電設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種新型電氣技術(shù)。它作為電氣信息領(lǐng)域的一門(mén)新興學(xué)科，和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，并且發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對(duì)比較成熟。已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域工程建設(shè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

（一）推動(dòng)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的原因

當(dāng)今社會(huì)，電子信息技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到人們的生產(chǎn)和工作中。決定企業(yè)成敗的關(guān)鍵，很大程度上在于企業(yè)對(duì)各種信息的掌控。只有建立一套完整、高效的信息收集、處理和分析系統(tǒng)，才能夠迅速的對(duì)市場(chǎng)做出反應(yīng)，找到正確的解決方式。所以，電氣自動(dòng)化的發(fā)展就在于如何掌握足夠多的信息，幫助管理者以最高的效率完成對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的管理。設(shè)計(jì)者通過(guò)把自己的電氣專(zhuān)業(yè)技術(shù)與相關(guān)的電子信息技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，找到電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電子信息技術(shù)的正確運(yùn)用方式。除了上述原因之外，其他技術(shù)的不斷進(jìn)步也推動(dòng)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步。雖然這些技術(shù)沒(méi)有直接為電氣自動(dòng)化的前進(jìn)提供幫助，但是他們之間的相互聯(lián)系和影響，也給相關(guān)設(shè)計(jì)者帶來(lái)了設(shè)計(jì)靈感，促進(jìn)了電氣設(shè)備的不斷創(chuàng)新，客觀上推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的進(jìn)步，提高了電氣自動(dòng)化的應(yīng)用性。

（二）電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

電氣工程涉及的范圍非常廣泛，總結(jié)起來(lái)，主要包括電力系統(tǒng)建設(shè)；城市、農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和施工；電力設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)以及電能資源的生產(chǎn)，比如：發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)和建設(shè)等。

從電氣工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的整體發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，其發(fā)展的主要趨勢(shì)在于對(duì)一次設(shè)備的智能化研究，一次設(shè)備和二次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)研究。這兩種研究方向，能夠盡可能的減少工程建設(shè)中的各種電纜和電力訊號(hào)的使用量。及時(shí)對(duì)工程進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)工程事故和隱患進(jìn)行預(yù)警。

隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)入，自動(dòng)化將會(huì)決定電氣工程的發(fā)展方向。而且，電子信息技術(shù)擁有更廣的涉及面，可以讓電氣工程與其他工業(yè)交叉影響，共同進(jìn)步。高速、電子信息技術(shù)附帶的高速、準(zhǔn)確的信息收集方式可以讓電氣工程選擇更為符合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)方案和管理辦法。

二、關(guān)于電氣自動(dòng)化在電氣工程中運(yùn)用的相關(guān)研究

（一）在繼電保護(hù)器中的應(yīng)用

繼電保護(hù)器是電氣工程中經(jīng)常用到的重要保護(hù)裝置之一，其主要作用就是用來(lái)檢測(cè)其他電器的運(yùn)行狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)其他電器在運(yùn)行沖有問(wèn)題或者出現(xiàn)危險(xiǎn)，可以在第一時(shí)間進(jìn)行預(yù)警，提醒工作人員進(jìn)行保護(hù)。加強(qiáng)繼電保護(hù)器自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可以在危險(xiǎn)出現(xiàn)的第一時(shí)間就進(jìn)行自動(dòng)化處理。比如：如果電氣設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)短路、超負(fù)荷等情況，它可以自動(dòng)切斷相關(guān)電路，并進(jìn)行預(yù)警報(bào)提醒，并通過(guò)信息化技術(shù)對(duì)此故障進(jìn)行故障申報(bào)。影響繼電保護(hù)器工作的障礙因素有兩個(gè)，分別是拒動(dòng)和誤動(dòng)。前者主要指在電氣設(shè)備發(fā)生故障或者出現(xiàn)短路現(xiàn)象的時(shí)候沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施；后者指的是繼電保護(hù)器在沒(méi)有出現(xiàn)故障的時(shí)候進(jìn)行錯(cuò)誤的動(dòng)作，給管理人員造成誤導(dǎo)，影響了工程的進(jìn)行。在引入繼電保護(hù)器自動(dòng)化裝置之后，可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)其他設(shè)備的參數(shù)控制來(lái)判斷是否進(jìn)行保護(hù)工作，這樣極大的提高了對(duì)繼電保護(hù)器的控制以及繼電保護(hù)器的工作效率，實(shí)現(xiàn)了工作人員的遠(yuǎn)程控制管理。此外，自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置還可以完成對(duì)電氣工程進(jìn)行中的相關(guān)線路的監(jiān)測(cè)，擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)和保護(hù)的范圍，在第一時(shí)間對(duì)危險(xiǎn)做出反應(yīng)，有效的保護(hù)了相關(guān)的電氣裝置。

（二）在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化在電氣工程中的另一種應(yīng)用方式就是在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。根據(jù)工程的實(shí)際情況建立遠(yuǎn)程控制和總線監(jiān)控兩種方式。遠(yuǎn)程監(jiān)控就是在電氣工程中計(jì)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這種方式成本不高，需要的服務(wù)器配置可以因地制宜，各種線路的搭建難度也不大。十分適合對(duì)于局部系統(tǒng)或者小型自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控。還有一種方式就是總線監(jiān)控，這種監(jiān)控方式在當(dāng)前的電氣工程中較為常見(jiàn)，十分流行。它極大的增加了電氣自動(dòng)化的工程針對(duì)性，根據(jù)不同工程要求，進(jìn)行間隔設(shè)計(jì)，降低了對(duì)于隔離設(shè)備和端子柜的依賴(lài)，大大的降低了線路搭建成本。這里說(shuō)的總線是一種應(yīng)用于工程管理中的數(shù)碼時(shí)分制命令/回復(fù)型多功能傳輸線路的總稱(chēng)。其最初是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，主要用在對(duì)海空設(shè)備的監(jiān)控和管理中，主要負(fù)責(zé)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系標(biāo)準(zhǔn)的梳理和監(jiān)控。后來(lái)，由于互聯(lián)網(wǎng)和電子自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，在民間的電氣工程中也在逐漸使用這種高效的監(jiān)控管理系統(tǒng)。該功能的特點(diǎn)在于，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式處理，對(duì)信息進(jìn)行進(jìn)即時(shí)響應(yīng)和集中監(jiān)控管理。整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和防錯(cuò)、處理錯(cuò)誤實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的效果，并且擁有出色的系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，使用雙冗余通道，提高了系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間和效率，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性?？偩€設(shè)備中用于傳輸信息數(shù)據(jù)的三種設(shè)備是總線控制器（Bc）、遠(yuǎn)程終端（RT）、監(jiān)控器（MT）。其中，總線所有的信息流的處理、控制以及該設(shè)備的發(fā)起都是有BC來(lái)完成，監(jiān)控器MT負(fù)責(zé)信息的接受與儲(chǔ)存，RT是該系統(tǒng)上除了BC與MT的所有子系統(tǒng)的終端，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和作出相應(yīng)，并即時(shí)反饋處理系統(tǒng)和總控制室?？偩€監(jiān)控的基本監(jiān)控效果是靠監(jiān)控器MT來(lái)發(fā)揮的，MT相當(dāng)于總線監(jiān)控的總指揮，他可以接收線上的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)曼徹斯特雙相編碼來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，MT就在接收的過(guò)程中進(jìn)行解碼。對(duì)于傳輸協(xié)議中規(guī)定傳輸形式，MT有義務(wù)將所接收到的各種形式的命令、狀態(tài)、數(shù)據(jù)都按照規(guī)定的格式進(jìn)行儲(chǔ)存，并生成狀態(tài)字表達(dá)信息的傳輸狀態(tài)，對(duì)于格式之外的各種數(shù)據(jù)，MT進(jìn)行糾錯(cuò)與對(duì)比，并按照分析結(jié)果進(jìn)行上傳和反饋。總線監(jiān)控技術(shù)可以隨時(shí)處理終端監(jiān)控器傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電氣工程中的自動(dòng)化管理，并做到工程系統(tǒng)中的資源共享和數(shù)據(jù)分析，為電氣工程提供可靠的工作數(shù)據(jù)庫(kù)，推動(dòng)電氣工程中的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。

綜上所述，電氣工程是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力與工業(yè)文明程度的重要體現(xiàn)。電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用程度則是反應(yīng)了電氣工程的工作效率與技術(shù)水平，是推動(dòng)電氣工程進(jìn)一步發(fā)展的重要推動(dòng)力。所以，我國(guó)要不斷加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)電氣技術(shù)的研究與投入，加快高精尖科學(xué)技術(shù)在電氣工程應(yīng)用中的轉(zhuǎn)化速度，提高我國(guó)電氣工程的建設(shè)效率，增強(qiáng)我國(guó)電氣工程的競(jìng)爭(zhēng)力，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更多的貢獻(xiàn)。