電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究

河南師范大學(xué)國際教育學(xué)院 王 涵 李 哲 姚 興

現(xiàn)代科技的發(fā)展促進(jìn)了各行業(yè)的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)是其中的佼佼者，其運(yùn)用也越來越廣泛，對于電氣工程的發(fā)展起著重要的作用。它的有效應(yīng)用，加快了電氣工程自動(dòng)化控制的進(jìn)程，在運(yùn)行效率方面更是遠(yuǎn)超以往，而人工和設(shè)備維護(hù)的成本卻降低了很多。關(guān)于電氣自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要相關(guān)的工作人員熟練掌握它的理論知識(shí)、技術(shù)特點(diǎn)等，并且借助于現(xiàn)代電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新。電力工業(yè)和自動(dòng)化技術(shù)之間相互依存、相互促進(jìn)，電力工業(yè)因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)得以快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)因?yàn)樵陔娏I(yè)的中的應(yīng)用而不斷完善。

電氣自動(dòng)化技術(shù)對人們的日常生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國家發(fā)展都作出了貢獻(xiàn)。因此，其在電氣工程中的應(yīng)用應(yīng)引起重視?？梢哉f，電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用在一定程度上促進(jìn)了電氣工程的發(fā)展。所以，自動(dòng)化技術(shù)能否在電氣工程中得到有效的應(yīng)用，就顯得尤為重要。

1 電氣自動(dòng)化介紹

作為電氣工程的一個(gè)重要分支，電氣自動(dòng)化的運(yùn)用十分廣泛，小到電氣開關(guān)設(shè)計(jì)，大到航空航天領(lǐng)域，都能看到它的身影。電力作為重要的能源，大到國家的發(fā)展，小到個(gè)人的使用，都離不開它。為此，我們應(yīng)該繼續(xù)加大對電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的研究，以促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)與生活水平的提升。電氣自動(dòng)化的優(yōu)勢在于減少了人工的參與，保證了電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。本文就電氣自動(dòng)化的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，圍繞它的優(yōu)勢和缺點(diǎn)展開討論，并且對其在電氣工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛

科技的飛速發(fā)展使得電氣元件不斷更新，人們對電力的需求也在不斷增加。為了滿足人們的需求，已經(jīng)開發(fā)出了許多新的電氣部件并將其用于相關(guān)設(shè)備中，這極大地促進(jìn)了電氣自動(dòng)化的發(fā)展。同時(shí)，電氣自動(dòng)化已連接到網(wǎng)絡(luò)，從而大大提高了其準(zhǔn)確性和效率。人們可以通過使用網(wǎng)絡(luò)中的自動(dòng)化軟件程序來優(yōu)化電氣自動(dòng)化，也可以將自動(dòng)化應(yīng)用于硬件設(shè)施，以使與硬件設(shè)施有關(guān)的設(shè)備更加完善。

2.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)的一致性

傳統(tǒng)的電氣技術(shù)和當(dāng)前的電氣自動(dòng)化技術(shù)區(qū)別很大。在過去的生產(chǎn)中，當(dāng)操作相關(guān)設(shè)備時(shí)，會(huì)因?yàn)榄h(huán)境和條件的不同，產(chǎn)生不同的控制效果。比如，工人 在操作機(jī)器時(shí)，因?yàn)椴僮鞯氖д`使得設(shè)備出現(xiàn)故障，運(yùn)行受阻。在操作過程中發(fā)生錯(cuò)誤，將對整個(gè)生產(chǎn)過程造成致命影響，并且無法達(dá)到預(yù)期的效果。在電氣自動(dòng)化的長期運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)其一個(gè)重要的特征就是一致性。分析不同情況下的自動(dòng)化，使得其一致性得到保證，包括功率和輸出功率的一致性，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。

2.3 電氣自動(dòng)化技術(shù)對電子技術(shù)有一定的依賴性

自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)主要是通過電子設(shè)備的工作來完成，而電子設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)將其連接到工作中。電子技術(shù)的發(fā)展在自動(dòng)化之前就比較成熟了，這為電氣自動(dòng)化的發(fā)展提供了基礎(chǔ)支持，它可以轉(zhuǎn)換計(jì)算結(jié)果以方便電氣自動(dòng)化接收相關(guān)信號(hào)的要求。不難看出電子技術(shù)在電氣自動(dòng)化中扮演重要角色，是實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的重要前提。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 電氣自動(dòng)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(dòng)中的受控對象的問題。目前，工程師已經(jīng)在自動(dòng)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(dòng)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。

3.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的弊端

首先，電氣自動(dòng)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(dòng)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(dòng)作。

圖1 電廠分布式監(jiān)控系統(tǒng)圖

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

4.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

基于電廠發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)控制的實(shí)施是電氣工程自動(dòng)化的重要性能。電廠分布式監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分層分布方式。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、控制單元和操作工作站是其重要組成部分。如圖1所示。

過程控制單元可以實(shí)現(xiàn)電、熱點(diǎn)和脈沖的輸入和輸出。同時(shí)，它輸出操作參數(shù)和狀態(tài)并起到檢測、控制和保護(hù)系統(tǒng)的作用。在發(fā)電廠的分布式監(jiān)控系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化具有許多應(yīng)用，例如總線、輸入、輸出、主控制等。在工作站運(yùn)行期間，可以發(fā)出過程控制命令，并且可以將重要信息傳輸至控制單元。

4.2 電氣自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。

4.3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在中國電力工業(yè)的建設(shè)和發(fā)展中，電力資源分配不均現(xiàn)象比較普遍，導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異明顯。根據(jù)2018年度調(diào)查可知，電力資源分配差異巨大，如表1所示。

表1 2018年全國主要城市、主要省市電力余缺表

因此，電氣自動(dòng)化在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用可以為技術(shù)人員提供全面準(zhǔn)確的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)人員準(zhǔn)確分析和有效處理重要數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格控制和規(guī)范電氣設(shè)備的運(yùn)行。電力調(diào)度自動(dòng)化的核心是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的調(diào)度和監(jiān)控，并在電力網(wǎng)絡(luò)的支持下將電站、發(fā)電廠、調(diào)度中心和工作站的各種服務(wù)集成在一起，提高網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的自動(dòng)化水平。

4.4 電氣自動(dòng)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(dòng)化方向發(fā)展，這也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)自動(dòng)化和智能化的基礎(chǔ)。變電站中運(yùn)用電氣自動(dòng)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(dòng)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。

5 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方向

在電氣工程發(fā)展的過程中，電氣工程企業(yè)想要得到進(jìn)一步的發(fā)展，就需要根據(jù)目前市場對于電力的需求合理的選擇電氣自動(dòng)化技術(shù)，并將其應(yīng)用在企業(yè)操作流程中。目前在我國電氣工程實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用類型可以劃分為三種類型，分別為實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)、綜合自動(dòng)化技術(shù)以及人工智能電氣自動(dòng)化技術(shù)。

5.1 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

電氣工程市場在不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和電氣工程也越來越密不可分。對于電氣工程企業(yè)而言，為了進(jìn)一步提升相關(guān)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，就需要實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的幫助。如圖2所示。

在電氣工程開展的過程中，實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)針對電氣工程的需求為電氣工程企業(yè)提供全方位綜合性的仿真模擬場景。通過仿真模擬場景，電氣工程企業(yè)能夠?qū)﹄姎夤こ烫崆罢归_相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)，通過仿真模擬實(shí)驗(yàn)，在后續(xù)電氣工程運(yùn)行中，電氣工程企業(yè)的工作人員就能夠及時(shí)對各類可能發(fā)生的問題制定相關(guān)的改善措施，提升電氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、安全性。除此之外，實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)還能夠?qū)﹄姎夤こ痰倪\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)展開全方位全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，電氣企業(yè)的管理質(zhì)量以及管理效率能夠得到顯著的提升。

5.2 人工智能電氣系統(tǒng)

為了確保居民的用電安全，電氣工程企業(yè)必須采取相應(yīng)的措施定期檢查電氣工程的運(yùn)行情況。隨著電力系統(tǒng)復(fù)雜程度的提升，傳統(tǒng)的人工檢測已不再適用于現(xiàn)階段的檢測工作，取而代之的是更加便捷和高效的人工智能電氣系統(tǒng)。在電氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，通過人工智能電氣系統(tǒng)，電氣工程企業(yè)能夠全天候無死角的對電氣工程的運(yùn)行情況展開檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，保障電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來人工智能電氣系統(tǒng)在電氣工程之中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

5.3 綜合自動(dòng)化技術(shù)

綜合自動(dòng)化技術(shù)的主要作用是對電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行探查。隨著電氣工程的進(jìn)一步發(fā)展，電氣工程的技術(shù)含量也在不斷提升。為了確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在電氣工程建設(shè)過程中，電氣工程企業(yè)通常會(huì)選擇多種方式保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了確保電氣系統(tǒng)保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，電氣企業(yè)需要合理有效的利用綜合自動(dòng)化技術(shù)，使得電力系統(tǒng)的安全性得到提升。

圖2 電氣實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)模擬圖

結(jié)束語：目前，電氣工程體系因?yàn)槎喾N自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用得到了完善，該體系作為電氣工程的核心，保障了我國電氣工程的整體運(yùn)行質(zhì)量,如出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。所以，我們更應(yīng)加強(qiáng)對電氣自動(dòng)化的研究，并加以改進(jìn)、完善、創(chuàng)新和發(fā)展，使它能夠?yàn)槲覈姎夤こ套龀鲐暙I(xiàn)。