電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用和改進(jìn)

鄧藝欣，鄧忠亮

摘 要：電氣工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以顯著改善電氣工程運(yùn)行效率及質(zhì)量，在電氣工程建設(shè)數(shù)量及規(guī)模不斷擴(kuò)展的當(dāng)下，應(yīng)通過電氣自動(dòng)化的綜合應(yīng)用，提高電氣工程的自動(dòng)化及智能化水平。文章以電氣工程為對(duì)象，探究電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用形式，總結(jié)電氣自動(dòng)化效率改進(jìn)措施，希望可以起到拋磚引玉之作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;電氣工程;應(yīng)用;思考

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給各行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶來了巨大變化，眾多企業(yè)都開始尋求自動(dòng)化技術(shù)手段引進(jìn)實(shí)施的策略。電氣工程作為社會(huì)能源保障基礎(chǔ)工程，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用是工程核心所在。在新時(shí)期電氣工程建設(shè)及服務(wù)要求得以提升的背景下，應(yīng)用改進(jìn)電氣自動(dòng)化，事關(guān)電氣工程及電力行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

1 電氣工程及電氣自動(dòng)化基本概述

電氣自動(dòng)化是電氣工程及其自動(dòng)化的簡稱，電氣工程及電氣系統(tǒng)對(duì)社會(huì)發(fā)展起到基礎(chǔ)保障作用，電力能源的穩(wěn)定、安全供應(yīng)依賴于電氣系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行[1]。電氣工程及電氣自動(dòng)化帶有極強(qiáng)的系統(tǒng)性及專業(yè)性，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)電動(dòng)控制、電能調(diào)度優(yōu)化及電能自動(dòng)匹配，促進(jìn)電力行業(yè)高效發(fā)展。電氣工程在信息技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)支撐下，信息化特點(diǎn)十分明顯，由此也使電氣系統(tǒng)的運(yùn)行更具精度及效率，從而大幅降低因人工操作而增加設(shè)備誤操作的概率。從電氣自動(dòng)化技術(shù)的構(gòu)成看，計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及電子技術(shù)等都占據(jù)一定的比重，具體到應(yīng)用范圍及頻率較高的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，在科技發(fā)展進(jìn)步及自動(dòng)化技術(shù)不斷成熟背景下，電氣工程及電氣自動(dòng)化已經(jīng)與集成控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，深刻改變了工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程。例如，在發(fā)電廠中，電氣自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于分散測(cè)控系統(tǒng)中，在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程智能監(jiān)督控制，極大提高了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。

2 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的具體應(yīng)用

2.1 電氣工程電網(wǎng)調(diào)度中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化發(fā)展過程中，隨著自動(dòng)化程度的提高，電力系統(tǒng)供配電效率及質(zhì)量得到了顯著提高，最直觀的體現(xiàn)就是電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化。電網(wǎng)調(diào)度是分配電能的主要手段，與生產(chǎn)生活息息相關(guān)。在智能化電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)調(diào)度主要借助遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)引進(jìn)的電力自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過其功能模塊，將電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行動(dòng)態(tài)反饋給電力調(diào)度人員，輔助其精準(zhǔn)調(diào)度。更為重要的是，電力系統(tǒng)在長時(shí)間運(yùn)行中，一些關(guān)鍵元器件容易出現(xiàn)運(yùn)行故障，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)ζ浼右詸z測(cè)，實(shí)時(shí)報(bào)警并生成工作日志，引導(dǎo)維保人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，從而使電網(wǎng)調(diào)度始終能夠處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。在電網(wǎng)調(diào)度中，獲取電網(wǎng)系統(tǒng)電力負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，電氣自動(dòng)化及其支撐下的調(diào)控系統(tǒng)能夠發(fā)揮自身作用，做到對(duì)負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集、提取、分析、評(píng)價(jià)，在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況加以全程監(jiān)控的過程中，提高電網(wǎng)調(diào)度準(zhǔn)確性及經(jīng)濟(jì)性。

2.2 電氣工程中電氣遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

電氣工程在建設(shè)施工時(shí)需要涉及大量的電氣材料及施工人員，其中，電纜敷設(shè)環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)成本超支或材料浪費(fèi)等情況。電氣遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)與電氣工程的結(jié)合應(yīng)用能夠?qū)㈦姎夤こ淌┕さ牟牧霞叭肆Τ杀居行Ы档徒?0%，同時(shí)提高電氣工程的建設(shè)效率[2]。這主要是由于電氣遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)能夠借助計(jì)算機(jī)終端對(duì)電氣工程的電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程連接及控制，監(jiān)督電氣工程安裝過程，控制電氣工程的建設(shè)質(zhì)量。在具體應(yīng)用中，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、工作站及服務(wù)器等模塊組成，通過攝像機(jī)采集電氣工程機(jī)房視頻信號(hào)，與服務(wù)器進(jìn)行連接后，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后傳輸至工作站及電網(wǎng)調(diào)度總控制中心，最后在電視墻等終端設(shè)備上顯示監(jiān)控信號(hào)及內(nèi)容。電氣工程調(diào)度中心作為電氣工程整體控制管理的中樞，已應(yīng)用電氣遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。在多種遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)類型中，考慮電氣設(shè)備類型的多樣化，可主要采用集中監(jiān)控方式，以提高信息數(shù)據(jù)集成化水平及監(jiān)控效率。

2.3 電氣工程中現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

電氣工程應(yīng)用電氣自動(dòng)化的場(chǎng)景眾多，應(yīng)用范圍最廣，監(jiān)控效果最佳的技術(shù)形式是現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)。該技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)主要參考了電氣工程實(shí)際間隔，因而其在數(shù)據(jù)收集及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控時(shí)相比其他技術(shù)要更為直接、有效?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)Σ煌碾姎庠O(shè)備進(jìn)行有效連接，對(duì)信息進(jìn)行快速傳遞交換，技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯。此外，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)還具備高投資回報(bào)的特點(diǎn)，能夠保障電氣設(shè)備的可靠性，其技術(shù)針對(duì)性強(qiáng)，可輕松實(shí)現(xiàn)隔離設(shè)備的設(shè)置及建設(shè)，極大降低電氣工程安裝成本?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)可以覆蓋更多的電氣設(shè)備，必要時(shí)對(duì)各電氣設(shè)備可以進(jìn)行全部監(jiān)控，在當(dāng)前電氣工程安裝環(huán)節(jié)能夠滿足各類安裝需求。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如單個(gè)監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)元件故障，因?yàn)槠洫?dú)立性強(qiáng)，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備工作狀況產(chǎn)生影響，借助網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信號(hào)傳輸，能夠大量節(jié)省電纜、隔離設(shè)備及端子柜等，對(duì)電氣工程經(jīng)濟(jì)性的獲取提供了極大幫助。

2.4 電氣工程中自動(dòng)化仿真技術(shù)的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)中，自動(dòng)化仿真技術(shù)占據(jù)重要地位，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)也較為顯著，在設(shè)計(jì)規(guī)劃電氣工程及電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)，自動(dòng)化仿真技術(shù)能夠提供有效的指導(dǎo)。在早期電力系統(tǒng)建設(shè)環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及信息需要工作人員定期、定時(shí)收集，然后將數(shù)據(jù)信息帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真模擬驗(yàn)證，在信息及數(shù)據(jù)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)后，后續(xù)建設(shè)施工及網(wǎng)絡(luò)搭設(shè)才能繼續(xù)開展，這一過程工作量極大。在電氣工程中應(yīng)用自動(dòng)化仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)協(xié)議等模塊支持下，能夠?qū)ο到y(tǒng)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，然后自動(dòng)在數(shù)據(jù)終端中傳輸錄入并分析評(píng)估，由此得出的結(jié)論誤差更小，有效輔助了我國電力系統(tǒng)安全防御體系的搭建。

3 改進(jìn)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效率的相關(guān)思考

3.1 提高電氣自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用效率

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用需要充分發(fā)揮自動(dòng)化設(shè)備的效率，盡量避免設(shè)備功耗損失。在電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過程中，因大量使用電能而產(chǎn)生很多熱量，因而要確保電氣自動(dòng)化設(shè)備具備良好的散熱性能，以免設(shè)備性能及壽命受損[3]。要站在整體角度設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)設(shè)備的耗能范圍加以限定，在電氣設(shè)備的參數(shù)設(shè)計(jì)上要進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而使電氣自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用效率能夠得到不斷提升。例如，電阻的選擇要以滿足自動(dòng)化控制需求為原則，數(shù)值不宜過高或過低。需要發(fā)揮設(shè)備功能調(diào)節(jié)作用的，應(yīng)選擇具備可調(diào)節(jié)功能的電阻;涉及電壓及電流要求較高的，優(yōu)選特種電阻。此外，電氣自動(dòng)化設(shè)備容易受到大氣污染、溫濕度、氣壓等氣候環(huán)境因素的影響，給電氣自動(dòng)化設(shè)備造成結(jié)構(gòu)及運(yùn)行上的破壞。為此，應(yīng)改善電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件，及時(shí)采取外部防護(hù)措施，降低自動(dòng)化設(shè)備無功損耗。

3.2 加大電氣智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用比重

電氣工程控制系統(tǒng)及組成模塊較多，在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域，應(yīng)加大電氣智能化技術(shù)應(yīng)用的比重。智能化技術(shù)與電氣工程自動(dòng)化控制的結(jié)合應(yīng)用主要通過3種方式來實(shí)現(xiàn)，也就是模糊控制方法、專家系統(tǒng)控制方法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的應(yīng)用頻率及價(jià)值較高，其技術(shù)優(yōu)越性已被廣泛用于電氣工程信號(hào)識(shí)別及處理上，因?yàn)槠渚邆漭^多的層次結(jié)構(gòu)，可以通過反向?qū)W習(xí)算法，提高電氣工程自動(dòng)化的水平。例如，在電氣配件轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)速度的獲取及監(jiān)控上，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)模塊，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判別及調(diào)控。

3.3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)集成化及模塊化發(fā)展

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)需要應(yīng)對(duì)不同的工作環(huán)境，而不同企業(yè)對(duì)電氣工程自動(dòng)化的程度及水平也有不同要求。特別是隨著電力企業(yè)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備控制精度要求越來越高，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)加快向集成化及模塊化方向發(fā)展的腳步。在提高電氣設(shè)備應(yīng)用效率的基礎(chǔ)上，努力打造電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的集成化和模塊化平臺(tái)，借助統(tǒng)一的平臺(tái)，降低不同技術(shù)形式之間的摩擦，提高自動(dòng)化技術(shù)的通用性，擴(kuò)大電氣自動(dòng)化技術(shù)及系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

4 結(jié)語

在信息技術(shù)升級(jí)發(fā)展的時(shí)代背景下，電氣工程和電氣自動(dòng)化技術(shù)必然有更為新型的結(jié)合應(yīng)用方式，并將在社會(huì)生產(chǎn)及人們生活中發(fā)揮更突出的作用。在電氣工程中采用電氣自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電氣工程規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)，恰當(dāng)引入自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備及系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新研究，努力構(gòu)造電氣自動(dòng)化技術(shù)模塊化平臺(tái)，不斷提高我國電氣行業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)。

作者簡介：鄧藝欣（1999— ），女，福建浦城人，本科生;研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

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Application and improvement of electrical automation in electrical engineering

Deng Yixin1，Deng Zhongliang2

（1.China Three Gorges University， Yichang 443002， China;2.State Grid Pucheng County Power Supply Company， Pucheng 353400， China）

Abstract：The application of electrical automation technology in electrical engineering can significantly improve the efficiency and quality of electrical engineering operation. In the current expansion of the number and scale of electrical engineering construction， the automation and intelligent level of electrical engineering should be improved through the comprehensive application of electrical automation. This article takes electrical engineering as the object， explores the application form of electrical automation in electrical engineering， summarizes the efficiency improvement measures of electrical automation， and hopes to play a role in attracting jade.

Key words：electrical automation; electrical engineering; application; thinking