電氣工程及其電氣自動化的控制系統(tǒng)應(yīng)用

李曉 王登科 山東陸海重工有限公司

在電力工程的建設(shè)過程中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。電力系統(tǒng)通過自動檢測以及控制技術(shù)，可以保障電力工程穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的合理控制。隨著我國社會體制的改革發(fā)展，電力工程的自動化水平代表著一個企業(yè)的發(fā)展能力，同時(shí)，也是確保我國電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要保障，需要加強(qiáng)對電力工程自動化技術(shù)的研究，確保社會發(fā)展中電力能源的穩(wěn)定供給以及供電質(zhì)量。

一、電氣工程以及自動化控制系統(tǒng)具有的特性

（一）先進(jìn)性

電氣工程自動化控制技術(shù)水平的高低，是評價(jià)電氣工程發(fā)展是否良好的重要標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，可以有效地體現(xiàn)出電氣工程自動化的先進(jìn)性，運(yùn)用自動控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測，在監(jiān)控過程中，如若發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，系統(tǒng)會將不合格的產(chǎn)品進(jìn)行自動剔除。產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束后，為確保產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，控制系統(tǒng)會對產(chǎn)品再次實(shí)施自動檢測，排除次品。這項(xiàng)技術(shù)取代人工監(jiān)控技術(shù)，有效地彌補(bǔ)人工檢測中的不足。

（二）適用性

電氣自動化控制系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為其創(chuàng)造出很大的使用價(jià)值，使其具備優(yōu)良的適用性?，F(xiàn)實(shí)操作中方便快捷，使得企業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能化，并大大降低人工成本，同時(shí)也為國家在現(xiàn)代化道路上越走越穩(wěn)，為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活提供很大的便利。

（三）安全可靠性

電氣工程自動化的重要標(biāo)準(zhǔn)，就是自身擁有安全可靠的性能，其標(biāo)準(zhǔn)越高，機(jī)械設(shè)備的自動化程度就越復(fù)雜。在生產(chǎn)中加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備自動化的安全性能是相當(dāng)重要的，首先，對機(jī)械設(shè)備的電子元件進(jìn)行定期的檢測；其次，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行合理的掌控；最后，要在不同的自然氣候環(huán)境中對設(shè)備進(jìn)行多次的檢測，只有通過檢測的機(jī)械設(shè)備方可確保其系統(tǒng)的安全可靠性能。企業(yè)在選擇電氣工程設(shè)備時(shí)，一定要嚴(yán)格依照自身的需要進(jìn)行選擇，切不可盲目跟風(fēng)，這樣才能保障電氣工程自動化系統(tǒng)的實(shí)際使用性，同時(shí)還可以節(jié)省大量的資金投入。

二、電氣自動化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

當(dāng)前，我們已經(jīng)解決了不能精確地控制運(yùn)動中的受控對象的問題。目前，工程師已經(jīng)在自動化領(lǐng)域成功開發(fā)了智能控制程序，這使得電氣系統(tǒng)自動化的計(jì)算和分析能力不斷提高。另外，相關(guān)從業(yè)人員職業(yè)素質(zhì)的提升，可以提升有關(guān)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，使得其在更多的行業(yè)中得到運(yùn)用。

（二）電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的弊端

首先，電氣自動化對環(huán)境的要求比較高，使用銅芯絕緣導(dǎo)體連接是基本要求，并且在其中不能看到有雙線電線的使用。其次，電氣自動化系統(tǒng)雖然使操作過程變得更加簡單，但是無法控制對象以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動作。

三、電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值及現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力工程領(lǐng)域?qū)茖W(xué)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在電力系統(tǒng)中，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用十分普遍，為推動我國電力行業(yè)發(fā)展提供了一定助力?；陔姎庾詣踊夹g(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，其不但能夠降低人工操作壓力，同時(shí)也能夠減少人工成本，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及質(zhì)量得到大幅度提升。就當(dāng)前我國電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，雖然整體效果較好，但是還存在一些弊端，比如電力自動化技術(shù)研發(fā)力度較差，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用不夠科學(xué)等，都是影響其價(jià)值充分顯現(xiàn)的因素。基于此，也就需要相關(guān)工作人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以此使得電氣自動化技術(shù)的價(jià)值得到充分顯現(xiàn)。

四、電氣自動化控制系統(tǒng)在實(shí)際中的具體應(yīng)用

（一）交通指揮

馬路上的紅綠燈和自家住戶的電燈一樣，需要供電才能使其點(diǎn)亮。家庭住戶的電燈是通過開關(guān)進(jìn)行開啟或者關(guān)閉，而紅綠燈的開關(guān)卻沒有人發(fā)現(xiàn)其位置所在。其實(shí)在電氣自動化中，將紅綠燈的“開關(guān)”稱之為控制器，控制器猶如人類的大腦，是控制紅綠燈亮起、熄滅的執(zhí)行體，依靠控制器內(nèi)輸入的程序進(jìn)行有效控制，程序就相當(dāng)于人大腦中的意識。在程序中加入計(jì)時(shí)功能，使得紅燈亮起時(shí)，倒計(jì)時(shí)開始進(jìn)入計(jì)時(shí)，時(shí)間一到，控制器就會將綠燈轉(zhuǎn)變成黃燈之后再轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈。紅綠燈控制器就是電氣自動化在交通指揮中的實(shí)際案例，使人們的交通出行變得井然有序。

（二）自動扶梯

自動扶梯大多應(yīng)用于大型商場、醫(yī)院等人流較多的公共場所。而自動扶梯也是電氣制動化在實(shí)際應(yīng)用中的一種方式，商場中的扶梯在沒有人乘坐的時(shí)候，會較為緩慢地運(yùn)行，當(dāng)有人乘用時(shí)，就會在幾秒鐘內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度。商場利用這種方式來降低扶梯所耗用的電能，進(jìn)而達(dá)到降低成本的目的。扶梯自動控制自身速度的原因，就是因?yàn)檫\(yùn)用了傳感器進(jìn)行感應(yīng)控制。如果控制器為人類的大腦，那么，傳感器就可以作為電氣系統(tǒng)中的感知器官，通過扶梯上人員的增加或減少來感受壓力、重力以及溫度等變化。而扶梯有了控制器與傳感器還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要想使扶梯動起來，就要加上一個動力設(shè)施：驅(qū)動電機(jī)，使用驅(qū)動電機(jī)來提供動力使扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)起來，這與汽車中的發(fā)動機(jī)是同一種效果。扶梯大多都在上下進(jìn)出口的合理位置上安裝紅外線傳感器，每當(dāng)有人路過時(shí)，傳感器傳出的紅外線光束就會被打斷或者遮擋，此時(shí)傳感器的感應(yīng)裝置發(fā)生變化，并將這種變化傳遞給控制器，控制器接收到信息后就會給驅(qū)動電機(jī)發(fā)出開啟指令，這時(shí)扶梯就會進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)扶梯上的人員離開后，在一段時(shí)間內(nèi)沒有人經(jīng)過傳感器時(shí)，傳感器的光束沒有被打斷或者遮擋，那么控制器就會認(rèn)為扶梯上沒有人存在，進(jìn)而扶梯自動減緩運(yùn)行速度，起到了節(jié)約電能的目的。因此，只有傳感器、控制器以及驅(qū)動電機(jī)三者之間有效協(xié)作，才能完成扶梯自動控制的全過程。

（三）電力自動化技術(shù)在發(fā)電廠中的應(yīng)用

對于電力系統(tǒng)而言，其能夠正常運(yùn)行主要是將發(fā)電廠作為關(guān)鍵能源驅(qū)動，以此實(shí)現(xiàn)對能源的直接性供給，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)可以在一定區(qū)域內(nèi)完成對用戶實(shí)行資源的合理配置，推動電力網(wǎng)絡(luò)整體能夠更高效地運(yùn)行。基于發(fā)電廠設(shè)備而言，整個系統(tǒng)的設(shè)備較多，所采用的操作工藝也較為復(fù)雜。除此以外，整個設(shè)備體系在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，其設(shè)備的分布并不均勻，比較分散，也就導(dǎo)致相應(yīng)的管理工作過于混亂。目前，我國大多數(shù)發(fā)電廠所采用的電力系統(tǒng)都呈現(xiàn)出外部機(jī)制與內(nèi)部機(jī)制混合并聯(lián)的形式，導(dǎo)致整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜性。在實(shí)際運(yùn)行過程中，將電氣自動化技術(shù)融入其中，不僅能夠?yàn)檎麄€系統(tǒng)提供一定的參數(shù)，并據(jù)此設(shè)置合理、有序的設(shè)備操作工藝，使得電力系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定、高效、可靠地運(yùn)行。關(guān)于電力自動化技術(shù)在發(fā)電廠中的具體應(yīng)用，主要有以下體現(xiàn)：

1.遠(yuǎn)程監(jiān)測模塊

該自動化技術(shù)的應(yīng)用，主要是為了實(shí)現(xiàn)對電廠內(nèi)各類設(shè)備的高效管理，同時(shí)還能夠利用有線和無線信息傳輸模式，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的功能化保護(hù)，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)在工作環(huán)節(jié)始終按照基準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行，使其運(yùn)行模式更加規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對其的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2.數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)模塊

電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，主要是以信息化體系實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸目標(biāo)，并利用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)信息節(jié)點(diǎn)與設(shè)備節(jié)點(diǎn)的對接形式，確保其指令的下達(dá)，進(jìn)而完成各類操控目標(biāo)。在此過程中，將電氣自動化技術(shù)融入其中，能夠在電力系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之前形成一個對接平臺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)信息的有效采集，并將其反饋到主系統(tǒng)中，確保主系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€電力系統(tǒng)有一個全面掌控，避免導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)問題，影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.監(jiān)控模塊

電廠在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)信息大多呈現(xiàn)出多結(jié)構(gòu)化特征，也就導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)一些難以解決的問題，即通訊形式會出現(xiàn)冗余性問題。在此過程中，將電氣自動化技術(shù)融入到其中，可實(shí)現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的全面性監(jiān)管，而其主要依托于交互平臺的建設(shè)，確保信息能夠及時(shí)反饋到交互界面中，以此確保操作人員能夠隨時(shí)了解當(dāng)前廠內(nèi)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為后續(xù)管理提供有效依據(jù)。

（四）電氣自動化系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在供電和配電中，合理使用當(dāng)前先進(jìn)的自動化技術(shù)可以促進(jìn)我國電網(wǎng)功能的改善，并保護(hù)電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。在供電和配電系統(tǒng)中，分層分布式自動監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用廣泛，使得信息收集的完整性得到了提升，電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性也得到了保證。

（五）電氣自動化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

變電站在電力長距離傳輸中充當(dāng)了重要角色，電源是否穩(wěn)定和變電站的運(yùn)行質(zhì)量息息相關(guān)。以往的變電站管理技術(shù)，已不能適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行的基本要求。所以變電站管理需要往自動化方向發(fā)展，這也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)自動化和智能化的基礎(chǔ)。變電站中運(yùn)用電氣自動化可以在運(yùn)行成本、安全性、可靠性方面得到有效的保障。借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動化，變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常積極的意義。系統(tǒng)管理員還可以使用遠(yuǎn)程監(jiān)視技術(shù)來有效降低故障率，減少故障排除時(shí)間并縮短故障時(shí)間，提高了供電質(zhì)量。

五、電氣工程及自動化技術(shù)的應(yīng)用前景

一是電氣工程及自動化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步提升，依賴于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)建與完善。強(qiáng)化電氣工程及自動化技術(shù)管理力度，推動相應(yīng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化與便捷化發(fā)展，是電氣工程及自動化技術(shù)在應(yīng)用過程中呈現(xiàn)出的重要趨勢，而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)則依賴于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)建，從而進(jìn)一步提升電氣工程及自動化技術(shù)應(yīng)用過程中的信息傳輸能力，進(jìn)一步強(qiáng)化電氣工程系自動化技術(shù)的保護(hù)功能、監(jiān)控功能以及自動控制功能；二是電氣工程及自動化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步提升，依賴于統(tǒng)一應(yīng)用平臺的構(gòu)建。當(dāng)前應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一且不能通用的現(xiàn)象，在很大程度上制約著相關(guān)技術(shù)的普及并導(dǎo)致其應(yīng)用面臨著較高的成本，而依托統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建統(tǒng)一的應(yīng)用平臺，則能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)應(yīng)用成本進(jìn)行有效的控制，從而推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的普及并展現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值；三是應(yīng)用技術(shù)智能化水平的進(jìn)一步提升，能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展提供更多助力。電氣自動化相關(guān)技術(shù)與其他技術(shù)在各行各業(yè)中的融合應(yīng)用，是提升相關(guān)技術(shù)應(yīng)用成效與應(yīng)用價(jià)值的有效路徑，在此過程中，人工智能技術(shù)等現(xiàn)代科技的發(fā)展，能夠在很大程度上推進(jìn)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用范圍與應(yīng)用效率的提升，為此，電氣工程及自動化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者需要重視探索多元化技術(shù)的融合應(yīng)用以及電氣工程及自動化技術(shù)智能化水平的提升路徑。

六、結(jié)束語

目前，我國電力工程的電氣自動化發(fā)展程度代表著整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平。隨著高新技術(shù)不斷提高，創(chuàng)新自動化技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用優(yōu)勢將更加明顯，因此，需要加強(qiáng)對電氣自動化技術(shù)的研究，提高我國電力工程的穩(wěn)定運(yùn)行水平。