自動化電氣工程技術要點分析

王晗

摘 要：自動化工程是電氣工程的核心內容，可以自動處理數(shù)據(jù)信息，使生產過程與工程設備朝智能化方向發(fā)展。本文分析了自動化電氣工程技術特點與應用原則，研究了自動化電氣工程技術的控制方式，論述了自動化電氣工程中電氣設備的應用要點，以期使人深入了解電氣工程技術，提高自動化水平，促進國家電力事業(yè)的長久發(fā)展。

關鍵詞：電氣工程;控制方式;電動機

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）06-0069-03

Analysis of Technical Key Points of Automation Electrical Engineering

WANG Han

（School of Electronic and Electrical Engineering， Henan Normal University，Xinxiang Henan 453007）

Abstract： Automation engineering is the core content of electrical engineering， which can automatically process data and information， so that the production process and engineering equipment will develop in the direction of intelligence. This paper analyzed the characteristics and application principles of automation electrical engineering technology， studied the control methods of automation electrical engineering technology， discussed the application points of electrical equipment in automation electrical engineering， in order to make people understand the electrical engineering technology in depth， improve the level of automation， and promote the long-term development of the national power industry.

Keywords： electrical engineering;control method;electric motor

在生產與經營過程中，企業(yè)可以利用自動化技術，大幅度提高生產效率與產品質量，降低運營成本，增強市場競爭力，進而推動國民經濟的發(fā)展。近年來，工業(yè)領域逐漸加大對自動化技術的應用，這不僅可以提高工作效率，而且可以解放大量勞動力，降低人工負擔，為企業(yè)節(jié)省生產成本。由此可見，工業(yè)領域，電氣工程技術具有廣闊的發(fā)展前景，相關人員應當加大研究力度，提高技術應用水平。

1 自動化電氣工程技術特點與應用原則

1.1 技術特點

一是自動化技術具有一致性，處理不同數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)相同的結果，難以有效控制最終結果，當數(shù)據(jù)信息較少時，處理器可能會產生故障，制定不同的解決方案。二是自動化技術可以實現(xiàn)無人操作，自動調節(jié)系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)人工操作的方式，在電氣工程中更加具有優(yōu)勢。三是自動化技術不用建立控制模型，就可以達到預期的控制效果，具有較高的準確度與工作效率。

1.2 應用原則

在使用電氣工程技術時，人們需要遵循三大原則。一是信息化原則。信息化時代，市場競爭日漸激烈，電氣工程應當與時俱進，朝信息化方向發(fā)展，推動產業(yè)變革。二是可靠性原則。電氣工程可以使用自動化技術，但是要求較高。人們應當建立電氣監(jiān)測系統(tǒng)，確保電氣工程的有序性與安全性，促進國民經濟發(fā)展。三是經濟性原則。電氣工程技術與人民生活具有緊密聯(lián)系，從本質上講，其蘊含經濟學知識，在生產工業(yè)產品時，人們應當遵循經濟性原則，為人民服務，實現(xiàn)生產活動的最終目標[1]。

2 自動化電氣工程技術的控制方式

2.1 集中控制

在電氣工程中，集中控制可以更好地對系統(tǒng)進行維護。然而，處理器集中了系統(tǒng)的部分功能，若采用集中控制方式，將會降低處理器的運行速度，增加運行負擔。在社會發(fā)展中，電氣設備數(shù)量將會不斷增加，導致需要監(jiān)控的對象范圍逐漸擴大，若電纜數(shù)目超過規(guī)定標準，系統(tǒng)主機的工作效率將會逐漸降低，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)運行過程中，連線具有復雜性，增加了錯誤操作的概率，因此要科學使用集中控制，確保獲得最佳控制效果。

2.2 現(xiàn)場總線控制

在科學技術水平逐漸提高的背景下，研究人員深入研究以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線，不斷提高自動化技術的應用水平?？偩€控制是電氣工程常用的方式之一，被廣泛用在工業(yè)生產領域，會獲得良好的使用效果。在電氣工程中，自動化控制主要體現(xiàn)在三個方面，分別是集中控制、遠程控制、總線控制，其中，總線控制具有較強的針對性與合理性，可以根據(jù)實際生產需求隨意轉換電氣系統(tǒng)，確保各個功能模塊獨立運行，充分發(fā)揮不同的職能，進行全面監(jiān)控?？偩€控制具有便捷性，可以利用通信線就地安裝，連接各個監(jiān)控系統(tǒng)，不僅降低安裝工作量，還節(jié)省安裝成本。同時，總線控制具有獨立的功能，即使某個部分發(fā)生故障，也不會對系統(tǒng)運行產生過大影響，更不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或癱瘓的情況。

總線控制方式可以用于電氣系統(tǒng)的針對性設計，在進行遠程控制時，可以減少設備的使用量，其中包括間隔設備、端子柜、模擬量變送器等設備，若是連接監(jiān)控系統(tǒng)，安裝方式將變得更加智能化與數(shù)字化，不僅可以控制電纜用量，降低施工成本，還可以為維護工作與安全工作提供便利。當遇到突發(fā)故障時，即使某個裝置出現(xiàn)問題，也不會影響整個系統(tǒng)的運行，體現(xiàn)出總線控制的優(yōu)勢。

2.3 遠程控制

過去，電氣系統(tǒng)主要采用機組報警與人工巡檢的方式確定故障點，在監(jiān)控過程中無法及時預測異?，F(xiàn)象，具有一定的滯后性。當前，人們可以使用自動化控制技術，采用在線監(jiān)控方式，進行全面監(jiān)控與實時監(jiān)控，彌補人工巡檢的不足。自動化控制技術在故障報警時具有先進性，可以自動分析與監(jiān)控組件的運行狀態(tài)，對電氣系統(tǒng)進行有效控制，定位出現(xiàn)異常的部位，全面分析維護速率與維護周期，增強機組運行的穩(wěn)定性與安全性，為電氣工程運行奠定堅實基礎。

遠程控制可以有效降低信息流通的危險，合理控制管理費用與維修費用，將其應用在系統(tǒng)監(jiān)控中，可以獲得良好的監(jiān)控效果。遠程控制具有較快的傳輸速度，可以減少電纜使用量，從而節(jié)約投入資金，合理控制工程項目成本，其缺點在于應用范圍較小，若大面積使用，則適應性較低[2]。

3 自動化電氣工程中電氣設備的應用要點

3.1 三相異步電動機

三相異步電動機主要由定子與轉子兩部分組成。其中，定子結構主要包括機座、定子繞組、定子鐵心等，其主要作用是產生旋轉磁場;轉子主要分為繞線式與鼠籠式，可以為電機維護提供便利，對調節(jié)轉速與改善啟動性能具有重要作用。由于電動機的性能容易受轉子與定子間的氣隙影響，因此人們需要合理控制氣隙厚度，使其保持在0.2～1.5 mm。在應用三相異步電動機時，工作人員需要掌握其工作原理，合理運用相關公式，獲得準確的計算結果。在額定負載下，電動機的轉差率保持在一定范圍內。

3.2 直流電動機

直流電動機在調速過程中可以采用三種方式。一是電氣調速，可以改變電動機參數(shù)。二是機械調速，可以適當調整傳送機構傳動比。三是結合使用，利用電氣調速與機械調速的優(yōu)勢，獲得良好的調速效果。當電動機參數(shù)發(fā)生變化時，其機械特性也發(fā)生一定改變，其中包括轉速與工作點，確保電動機調速后可以滿足生產需求。同時，工作人員需要科學計算電動機轉速。

電氣調速方法主要包括調磁調速、電樞串電阻調速、調壓調速。在實際生產中，應用較廣的是直流調速器，其具有制動效果好與調速效率快的優(yōu)勢。

3.3 變壓器

變壓器的種類繁多，如接觸調壓器（見圖1）、電源變壓器（見圖2）、控制變壓器（見圖3）等，其在各行各業(yè)中獲得廣泛應用。變壓器主要包括繞組與鐵心，可以從多個角度進行分類。按照用途，變壓器可以分為特種變壓器與電力變壓器;按照繞組數(shù)目，可以分為多繞組變壓器、雙繞組變壓器和單繞組變壓器等;按照相數(shù)，可以分為多相變壓器、三相變壓器和單向變壓器[3]。

變壓器屬于靜止電器，可以將交流電能轉化，改變電壓等級，其具有額定容量、額定電壓和額定電流。首先，額定容量可以反映變壓器的輸出能力，一般采用千伏安表示，若是三相變壓器，則三相容量的和就是額定容量。其次，額定電壓可以表示電壓值，在空載和額定分接下對各個繞組進行測定，對于三相變壓器而言，線電壓就是額定電壓。最后，額定電流可以表示電流值，在負載情況下對各個繞組進行測定，一般線電流就是額定電流。

4 自動化電氣工程技術的具體應用

4.1 電力調動

當前，自動化技術被廣泛用于電力系統(tǒng)中，尤其是電力調度。電力系統(tǒng)蘊含多個電力設備，具有較大的協(xié)調難度，因此需要利用自動化技術，有效調節(jié)與監(jiān)測各項指標與電力負荷，確保其符合電力工程的標準要求。同時，自動化技術可以應用在發(fā)電控制方面，對電力進行有效調動。此外，自動化技術可以實時監(jiān)控電力系統(tǒng)，及時查找存在的安全問題，以便制定有效的解決方案，為電力系統(tǒng)安全運行提供有力保障。

4.2 狀態(tài)檢測

狀態(tài)檢測技術主要用于檢修工作，其可以分析與監(jiān)測電氣設備的狀態(tài)，充分發(fā)揮設備的故障診斷功能，提高檢修效率。工作人員一般使用狀態(tài)檢測技術改進檢修方式，增強電氣設備的安全性與穩(wěn)定性，解決其存在的問題，為高效運行提供保障。例如，在檢測變壓器時，人們需要檢測CO、C2H4、CH4和H2等氣體的密度，之后分析濃度信息，使變壓器處于絕緣狀態(tài)。當發(fā)現(xiàn)變壓器存在問題時，人們要深入分析氣體的產氣率，及時查明產生故障的原因，準確預測故障性質，從而采取有效方式解決故障元件存在的問題[4-5]。

4.3 計算機控制

在科學技術水平快速提高的背景下，人們在日常生活與工作中普遍應用計算機技術。電氣工程通過科學控制計算機，可以充分發(fā)揮自動化技術的作用。在發(fā)電、配電等供電環(huán)節(jié)，供電企業(yè)需要利用計算機控制軟件，編寫相關程序，最終實現(xiàn)系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行。

計算機控制決定了自動化技術的應用效果，對于供電企業(yè)而言，計算機控制具有重要作用。供電企業(yè)需要不斷完善與更新系統(tǒng)軟件，利用發(fā)電自動化、綜合變電站自動化、配電自動化等技術，優(yōu)化供電流程，充分發(fā)揮計算機控制軟件的作用。同時，供電企業(yè)需要將程序輸入軟件系統(tǒng)，為電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障，推進電氣工程朝智能化方向發(fā)展，進一步提高自動化應用水平。此外，分散監(jiān)測系統(tǒng)在供電企業(yè)中具有廣泛應用，其主要由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、過程控制單元和工作站等要素構成，采用分層分布的結構來運行。工作站主要由運行員與工程師組成，當發(fā)出相關指令后，整個生產與監(jiān)測工作由工程師負責，其間利用監(jiān)測系統(tǒng)，細化電網(wǎng)，對其進行系統(tǒng)化管理。

4.4 繼電保護裝置

當電氣系統(tǒng)遇到突發(fā)情況而出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置可以及時發(fā)出警報信息，使總控制單位了解系統(tǒng)運行情況并且切斷線路，以便有效解決故障，保障連接位置的安全。繼電保護裝置的主要功能之一是實時監(jiān)測線路運行情況，對參數(shù)變化進行全面記錄，確保獲得準確的數(shù)據(jù)信息，為遠程控制奠定堅實基礎，防止出現(xiàn)誤跳或反應不及時等情況。

繼電保護裝置故障主要分為兩種形式，分別是拒動故障與誤動故障。其中，拒動故障的主要原因是保護裝置失去了效用，沒有及時進行斷線保護的操作，而誤動故障的主要原因是在沒有產生故障的情況下，保護裝置自動將故障信息傳遞給總控制單位。繼電保護裝置可以檢測特定范圍內的電氣設備與線路，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，進而制定有效的應對策略，為電氣系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定提供有力保障。

5 結論

現(xiàn)代社會，電氣工程占據(jù)舉足輕重的地位。相關人員應當堅持信息化、可靠性和經濟性原則，不斷研究自動化技術，確保電力系統(tǒng)高效運行。自動化技術可以應用于諸多行業(yè)，有助于簡化操作流程，提高生產效率和社會經濟發(fā)展水平。

參考文獻：

[1]安英元.自動化電氣工程的技術要點探析[J].設備管理與維修，2020（8）：51-52.

[2]劉吉祥.自動化電氣工程的技術要點探析[J].內蒙古煤炭經濟，2020（2）：190.

[3]李運文.自動化電氣工程的技術要點探析[J].計算機產品與流通，2019（11）：62.

[4]李運文，王春紅.自動化電氣工程的技術要點探析[J].計算機產品與流通，2019（10）：97.

[5]丁義飛，陳秉松.電氣工程自動化控制技術的要點分析[J].石化技術，2016（10）：202.