電氣工程及其自動化技術(shù)探析

袁靈龍

摘 要：文章主要通過對電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)的分析，全面闡述了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，最后針對性提出系統(tǒng)自動化熱門技術(shù)要點(diǎn)，以此，為同行提供參考。

關(guān)鍵詞：電氣工程；自動化；探討

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0156-02

Abstract： Through the analysis of power system automation control technology， this paper expounds the current situation of electronic technology and computer technology development， and finally puts forward the hot technical points of system automation， which can be used as a reference for peers.

Keywords： electrical engineering； automation； discussion

當(dāng)前，有效解決工業(yè)化問題的關(guān)鍵就是電氣工程自動化技術(shù)，只有全面研究電氣自動化技術(shù)，充分在生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮作用，才能推進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展。電氣自動化技術(shù)是當(dāng)前熱點(diǎn)學(xué)科，其內(nèi)容較復(fù)雜，綜合性強(qiáng)，學(xué)科范疇包含電子應(yīng)用、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的形態(tài)，是多技術(shù)的結(jié)合，更是機(jī)電一體化的實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，電氣自動化主要就是強(qiáng)弱電結(jié)合、機(jī)電結(jié)合和軟硬件結(jié)合的應(yīng)用。

1 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化

自動化應(yīng)用在各個系統(tǒng)中均得到充分利用，起到良好的作用。在電網(wǎng)調(diào)度中實(shí)現(xiàn)自動化控制，能夠有效提高調(diào)度效果，保證精準(zhǔn)到位。電網(wǎng)調(diào)度自動化，運(yùn)行的原理主要是在計(jì)算機(jī)的配合下完成的，通過整體運(yùn)行模式的提升，使電網(wǎng)調(diào)度控制更加精確，調(diào)度中心與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，確保了服務(wù)器、工作站、大屏幕顯示器、打印設(shè)備等的連接，形成一體化作業(yè)與調(diào)度，通過網(wǎng)絡(luò)、專線，使下一級電網(wǎng)調(diào)度控制中心、發(fā)電廠、變電站設(shè)備等形成統(tǒng)一的控制與管理。通過電網(wǎng)調(diào)度一體化提升，能夠全面對電力生產(chǎn)全過程進(jìn)行有效控制，對出現(xiàn)的數(shù)據(jù)及時采集與更新，服務(wù)器根據(jù)設(shè)備運(yùn)行可以做好統(tǒng)籌，全面對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，保證良好運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 變電站自動化

變電站是重要的組成部分，通過變電站對電力進(jìn)行分解，產(chǎn)生可利用的電壓，做好傳輸與變送，可以說，變電站自動化能夠大大提升發(fā)送精準(zhǔn)率，提高工作效能，自動化控制能夠解放人力作業(yè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理、實(shí)時控制，為電廠節(jié)省了大部分的人力與財(cái)力。自動化控制的能力與范圍大大提高，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)更加精確，通過對各種設(shè)備的有效監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電氣運(yùn)行目標(biāo)，確保站內(nèi)電氣設(shè)備穩(wěn)定與安全。技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，數(shù)字化應(yīng)用也越來越廣泛，電氣工程功能有了全面的改進(jìn)，傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備也與計(jì)算機(jī)并網(wǎng)，向數(shù)字化監(jiān)控方向發(fā)展，特別是移動端的發(fā)展，能夠利用電纜或光纖，對加強(qiáng)信號控制力，傳統(tǒng)的電力信號電纜得到功能性提升，這樣就更加方便了記錄、整理、操作，實(shí)現(xiàn)了電氣工程實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步與創(chuàng)新。

1.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS）

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）是電力系統(tǒng)技術(shù)化發(fā)展最前沿的科技，在電氣系統(tǒng)升級改造中起到重要的作用，其技術(shù)的應(yīng)用，大大改善了電廠運(yùn)行模式，提高了管理效率。通過自動化控制與應(yīng)用，能夠保證組建過程、分布結(jié)構(gòu)的科技含量，各種復(fù)雜數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)運(yùn)算，又能夠及時反映出在崗人員情況，根據(jù)數(shù)據(jù)情況，合理分配任務(wù)指標(biāo)，確保電廠順利運(yùn)行，完成生產(chǎn)任務(wù)。

2 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動

我國自動化控制技術(shù)應(yīng)用較早，隨著技術(shù)不斷發(fā)展與創(chuàng)新，早在上世紀(jì)八十年代初期，我國就已經(jīng)在電力系統(tǒng)中使用到了先進(jìn)的技術(shù)形態(tài)，當(dāng)時最先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，大大提升了電力設(shè)備功能，使系統(tǒng)得到良好改善，為更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展，起到推動作用。那時我們所使用的技術(shù)，是世界最為先進(jìn)的技術(shù)，在當(dāng)時的工業(yè)生產(chǎn)水平下，計(jì)算機(jī)和PC機(jī)技術(shù)備受全球青睞，那時，我們的設(shè)備就能夠完成數(shù)據(jù)采集、分類、匯總、分析、顯示、存檔、打印、報(bào)警等各項(xiàng)任務(wù)，使生產(chǎn)過程能夠科學(xué)控制。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，一些操作控制已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求，譬如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、通信協(xié)議等方面都不夠完善，操作較繁瑣、欠缺靈活性，這些都嚴(yán)重的影響到了生產(chǎn)整體效率的提升。技術(shù)不斷發(fā)展與改進(jìn)過程中，進(jìn)入上世紀(jì)九十年代，有些問題在實(shí)踐中得到了改善，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的進(jìn)步與創(chuàng)新，特別是在信息歸納處理上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，相關(guān)服務(wù)器運(yùn)行速度和承載負(fù)荷加強(qiáng)，推動了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、變電站自動化和發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)的改善，使各方面操作性更好、運(yùn)行更加靈活、系統(tǒng)穩(wěn)定性更強(qiáng)。

3 自動化IT技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)技術(shù)

3.1 電力一次設(shè)備智能化

我國電力系統(tǒng)自動化的實(shí)現(xiàn)，完全是依賴了先進(jìn)的電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，隨著重要技術(shù)的發(fā)展，也實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的升級改造。在各類電力設(shè)備機(jī)組運(yùn)行過程中，一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝是不能在同一地點(diǎn)進(jìn)行的，對于在不同地點(diǎn)安裝的兩個設(shè)備，一定要保證有效對接，才能實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行，那么，在二者之間，需要利用強(qiáng)信號電力電纜和大電流電纜對一次設(shè)備與二次設(shè)備做對接，實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行。電力一次設(shè)備智能化主要是考慮到了一次設(shè)備結(jié)構(gòu)點(diǎn)的不同，通過對常規(guī)二次設(shè)備部分或全部功能的實(shí)現(xiàn)，解決了一次設(shè)備的自動化問題，不用使用過多的信號電纜和控制電纜連接，一次設(shè)備就可以自帶測量和保護(hù)功能，確保了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。當(dāng)前，應(yīng)用最為普遍的是“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等，設(shè)備自動化的提升，大大減少了故障率，保證了電力一次設(shè)備智能化升級效果。一次設(shè)備電子部件容易受到高強(qiáng)度電磁干擾，需要有效解決好電磁兼容、供電電源及通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，才能保證技術(shù)穩(wěn)定性。

3.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測

電力系統(tǒng)一次設(shè)備內(nèi)容較多，包含發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器等設(shè)備，需要對各部分運(yùn)行情況進(jìn)行長期監(jiān)控，才能確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，監(jiān)控過程中，需要嚴(yán)密注意監(jiān)視設(shè)備，對設(shè)備的運(yùn)行環(huán)節(jié)做好實(shí)時狀態(tài)管理，分析各種重要參數(shù)變化趨勢，判斷有無故障先兆，以此，保證設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備運(yùn)行效果。在線狀態(tài)檢測技術(shù)越來越成熟，已經(jīng)在實(shí)踐中得到應(yīng)用，但技術(shù)難度大、專業(yè)性強(qiáng)、環(huán)境條件惡劣，整體產(chǎn)品開發(fā)還需要一定的時間。

3.3 光電式電力互感器

電力互感器在電力系統(tǒng)中起著重要的作用，是不可缺少的重要設(shè)備之一，傳感器作用主要是根據(jù)比例關(guān)系的不同，把電氣設(shè)備高電壓和大電流數(shù)值進(jìn)行有效的變換，數(shù)值的取得需要使用儀表進(jìn)行全面的測量。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，卻存在許多不足，缺點(diǎn)主要是電壓等級越高，其絕緣難度則會變得越大，而設(shè)備體積和質(zhì)量也就更大；如果信號動態(tài)范圍小，就會造成電流互感器飽和、信號畸變等現(xiàn)象；互感器輸出信號不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。為了提高設(shè)備運(yùn)行效率，很多國家已經(jīng)出現(xiàn)了新型光電式和電子式互感器，我國也有一些設(shè)備實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，要想全面進(jìn)行推廣與應(yīng)用，還需要對材料溫度系數(shù)變化進(jìn)行控制，確保溫度穩(wěn)定才能實(shí)現(xiàn)大面積推廣與應(yīng)用。數(shù)字信號通過光纖接口送出，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，但是需要把握好電磁兼容、絕緣條件、耐環(huán)境溫度、電子電路等技術(shù)問題，以此提高設(shè)備效能，保證運(yùn)行品質(zhì)。

3.4 新型繼電保護(hù)及測控裝置

電力系統(tǒng)已經(jīng)大面積推廣了光電互感器技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定，而與之相關(guān)的二次設(shè)備，比如說：測控設(shè)備、繼電保等裝置、內(nèi)部功能等也出現(xiàn)了大的變化。省去了裝置內(nèi)部隔離互感器、MD轉(zhuǎn)換電路及部分信號處理電路，大大提高了運(yùn)行靈活性，使裝置響應(yīng)速度加快，保證了運(yùn)行整體效率。在想全面提高技術(shù)效果，還需要重點(diǎn)解決好幾個關(guān)鍵性技術(shù)，對不同互感器數(shù)據(jù)進(jìn)行共享與計(jì)算。

4 新時期配電系統(tǒng)自動化功能

4.1 具有電能質(zhì)量監(jiān)測評價功能

隨著市場的發(fā)展，人們對電能品質(zhì)極為關(guān)注，電能質(zhì)量問題成為人們談?wù)摰脑掝}，只有全面做好有效的監(jiān)測，才能提取科學(xué)的數(shù)據(jù)，由此，電力企業(yè)需要有相關(guān)監(jiān)測措施，才能滿足市場發(fā)展需要，給人們一個精準(zhǔn)的答案，實(shí)現(xiàn)與市場化的調(diào)度對接，企業(yè)能夠獲取最大效益回報(bào)。而這種系統(tǒng)的建立并不是馬上就可以做到的，需要通過全面的設(shè)計(jì)與調(diào)研，才能建立起良好的監(jiān)測模式，系統(tǒng)的建立需花費(fèi)大量時間和金錢，同時還要有專業(yè)人人力成本，保證技術(shù)到位，滿足實(shí)際需求，供電企業(yè)總成本加大，增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。為了全面做好電能質(zhì)量監(jiān)測，則需要對分布式綜合自動化功能進(jìn)行融合，只有全面做好配電SCADA系統(tǒng)的分析軟件研究，才能對有用信息進(jìn)行提取，保證監(jiān)測基本需要，這樣就能從根本上提升供電的穩(wěn)定與安全。

4.2 加強(qiáng)信息系統(tǒng)集成化

只有全面降低運(yùn)行成本，才能保證良好效益，當(dāng)前，供電企業(yè)成本越來越高，在各個方面都需要縮減成本，做好成本控制，使總體消耗量有所減少，只有打破單一自動化工程相互獨(dú)立和功能重疊的情況，做到功能性拓展，形成信息的集成與應(yīng)用，才能形成科學(xué)的組合與分配，如SCADA系統(tǒng)和CIS系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)等系統(tǒng)的組合，這樣才能使配電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面革新。

5 結(jié)束語

信息時代的到來，使技術(shù)不斷創(chuàng)新，在科技力量的推動下，電氣工程及其自動化也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，未來發(fā)展中，需要全面注重人才培育，站在時代和社會發(fā)展的高度迎接各類挑戰(zhàn)，通過人才路徑全面推進(jìn)電氣系統(tǒng)自動化發(fā)展。

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