電氣工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用研究

孔慶霞

Abstract： Electrical automation is a new technology in the field of electrical information， which has a wide range of applications in power engineering， and has a good development trend under the support of intelligent technology and automation technology. At present， electrical automation technology can be widely used in many aspects of electrical engineering， and it can realize unattended and dynamic management of electrical engineering. The application advantages and effects are significant. Based on this， this article analyzes and discusses the main points of the application of electrical automation technology in electrical engineering from multiple aspects， and hopes to provide some constructive suggestions for friends who are engaged in such research.

關(guān)鍵詞：電氣工程;電氣自動化技術(shù);智能技術(shù)

Key words： electrical engineering;electrical automation technology;intelligent technology

中圖分類號：U464.235 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0128-03

0 ?引言

電氣工程是機械工程的重要組成部分，可以直接影響到機械工程的性能，傳統(tǒng)的電氣工程模式存在一定的缺陷，需要投入較多的人力與物力，運行效率無法得到有效的提升。在計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展背景下，自動化技術(shù)有了廣泛的應(yīng)用，可以很好地減少人工勞力投入，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣工程的無人值守。電氣自動化技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的新型技術(shù)，擁有多種硬件和軟件的支撐，主要包括PLC（可編程邏輯控制器）、管理軟件平臺、自動化設(shè)備，有助于進一步提升電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用效果?；诖?，本文談了談電氣工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用要點，現(xiàn)作如下的論述。

1 ?對電氣工程與電氣自動化技術(shù)的認(rèn)識

電氣工程屬于現(xiàn)代工程領(lǐng)域的重要組成部分，也是高新技術(shù)電氣工程領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科。在電子技術(shù)的廣泛使用過程中，人們的生活方式與工作模式均發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，這讓電氣工程的重點地位進一步凸顯。從機械工程這一角度來說，電氣工程一直是重要組成部分，所涉及到的專業(yè)知識較多，主要包括電力系統(tǒng)運行、電氣設(shè)備設(shè)計與運行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，若是未能做好電氣工程的建設(shè)與優(yōu)化工作，則勢必會影響到建筑工程的使用性能[1]。隨著電子技術(shù)與機械工程的發(fā)展，機械工程對電氣設(shè)備容量的要求有所提升，對設(shè)備的穩(wěn)定運行要求更高，如何確保電氣工程的建設(shè)與運行質(zhì)量是行業(yè)必須認(rèn)真考慮的問題，需要使用一些更為先進有效的管理方式。在此背景下，電氣自動化技術(shù)有了良好的發(fā)展，并迅速應(yīng)用到電氣工程中，為電氣工程的發(fā)展提供了技術(shù)保障，比如可以實現(xiàn)樓宇自動化管理，大大提升了自動化操控能力。

所說的電氣自動化技術(shù)并不是指某一種特定的技術(shù)，實則是多種技術(shù)的綜合，主要有計算機科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)。在這些科學(xué)技術(shù)的支撐下，電氣設(shè)備與人員的監(jiān)督和控制可以相脫離，只需要借助特定的儀器或設(shè)備即可實現(xiàn)自動化的控制。在電力工程的電氣系統(tǒng)運行過程中，在傳感器的支持下，電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)可以被及時采集，并將所采集的數(shù)據(jù)傳輸至計算機，計算機可以依托人工智能和大數(shù)據(jù)來完成數(shù)據(jù)的分析處理，此時便可以精準(zhǔn)分析評估電氣設(shè)備運行過程中所存在的風(fēng)險，盡早開展運行風(fēng)險的防控，始終確保電氣設(shè)備的運行安全與穩(wěn)定。

2 ?電氣工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用原則

基于電氣工程的特殊性，在使用電氣自動化技術(shù)時必須嚴(yán)格遵循一些特定的原則，確保電氣自動化技術(shù)可以得到靈活的應(yīng)用，以此來推動電氣工程的可持續(xù)發(fā)展[2]?？偟膩碚f，電氣工程使用電氣自動化技術(shù)時，需要遵循三個方面的原則，即可靠性原則、信息化原則、經(jīng)濟性原則。

①可靠性：在電氣工程中使用電氣自動化技術(shù)時，首要遵循的原則便是可靠性，同時也是核心原則。自動化電氣工程的應(yīng)用會對電力提出較高的要求，必須確保電力工程的安全，確保電力的運行始終處于可靠和穩(wěn)定狀態(tài)。另外，在電氣工程中使用電氣自動化技術(shù)時，應(yīng)盡量去減少不必要的操作環(huán)節(jié)，監(jiān)測好電氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以此確保電氣工程的運行穩(wěn)定[3]。

②信息化原則：信息化是現(xiàn)代社會各個領(lǐng)域得以有效發(fā)展的基礎(chǔ)，電氣工程對信息技術(shù)的依賴程度較高，而電氣自動化技術(shù)中包含著較多的信息技術(shù)，這些信息技術(shù)對電氣工程的發(fā)展意義重大?；诖?，為促進電氣工程的健康發(fā)展，電氣自動化技術(shù)需要不斷強化信息技術(shù)的應(yīng)用力度，將更多的信息技術(shù)引入到電氣工程中，以求有效去提升電氣工程的運行效率。

③經(jīng)濟性原則：企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中始終將盈利作為根本目標(biāo)，這也是市場競爭機制不斷健全下企業(yè)必須做好的工作，電氣工程自然也不能免俗。對于電氣工程中的儀器設(shè)備來說，既要向用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，也要最大限度降低運行與管理成本，這不得不考慮去使用電氣工程技術(shù)。電氣自動化技術(shù)可以依托于諸多的硬件和軟件，不需要人工操作便可以實現(xiàn)自動化操控，人工成本能夠有效控制，且電氣儀器設(shè)備的運行效率可以提高，經(jīng)濟性目標(biāo)可以由此而實現(xiàn)。

3 ?電氣工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 電氣設(shè)備自動化的優(yōu)化配置

對于電氣工程來說，電氣設(shè)備所發(fā)揮出的作用與優(yōu)勢是毋庸置疑的，可以對電氣工程的使用性能產(chǎn)生直接性的影響，如何始終確保電氣設(shè)備的運行穩(wěn)定是非常值得探究的。在電氣設(shè)備的管理中，將電氣自動化技術(shù)引入后，可以實現(xiàn)電氣設(shè)備的優(yōu)化配置，執(zhí)行自動化管理。具體來說，借助傳感器可以采集到電氣設(shè)備運行的信息，繼而做到實時監(jiān)控，盡早處理電氣設(shè)備運行過程中的風(fēng)險。相比于額定運行參數(shù)的分析工作，對電氣設(shè)備實施動態(tài)化監(jiān)測，并進行運行數(shù)據(jù)的動態(tài)分析，可以完全滿足電氣工程的安全運行需求[4]。以線路截面小這一運行問題為例來說，當(dāng)存在線路截面小的問題且實際運行電流大，會不可避免的加劇線路的老化與發(fā)熱。但是在電氣自動化技術(shù)的幫助下，自動化系統(tǒng)可以動態(tài)分析出電流量、線纜溫度等相關(guān)參數(shù)，在這些參數(shù)分析的基礎(chǔ)上可以判定出線路截面是否合格，一旦截面存在風(fēng)險則可以發(fā)出預(yù)警信號，提示工作人員及時更換截面更大的線路。除此之外，電氣設(shè)備的額定功率是不同的，這極易導(dǎo)致設(shè)備匹配不合理，繼而出現(xiàn)“大馬拉小車”的問題。比如在建筑工程的供水系統(tǒng)中，在高峰期時的水泵實際負(fù)荷只能占到額定負(fù)荷的50%，但高峰期合理的運行負(fù)荷應(yīng)該在80-90%，這勢必造成資源浪費。針對這些問題，均可以考慮去使用電氣自動化技術(shù)中的傳感器，借助傳感器來動態(tài)采集電氣設(shè)備的運行參數(shù)，精準(zhǔn)分析出電氣設(shè)備的實際運行情況，為電氣設(shè)備的功能優(yōu)化提供可行建議。

3.2 優(yōu)化總線控制系統(tǒng)

借助電氣自動化的總線控制方式能夠大幅度提升電氣自動化系統(tǒng)的運行效率，且可以更加詳實地監(jiān)控每一臺電氣設(shè)備的運行情況?；诖?，在初期的總線控制系統(tǒng)設(shè)計中，必須要認(rèn)真做好線路設(shè)計，尤其是要精準(zhǔn)掌控電線的間隔。在電氣自動化技術(shù)的幫助下，總線控制系統(tǒng)可以確保不同的操作系統(tǒng)完成獨立的運行，且具有很強的針對性，一方面可以降低電氣設(shè)備管理的難度，另一方面可以確保工作人員隨時監(jiān)控到電氣設(shè)備的狀態(tài)，后續(xù)的各項維護工作均可以高效開展，這可以間接性的降低電氣設(shè)備的維修成本。更為有利的一點是，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可以控制好整個電氣系統(tǒng)的安全，即便是將其中的一個電氣設(shè)備更換掉，也不會對相應(yīng)工序的運行產(chǎn)生影響，系統(tǒng)依然是處于完整的運行狀態(tài)。因此，可以毫不夸張的說，現(xiàn)場總線控制的方式是一種非常有效的監(jiān)控方式，有著很強的實用性和適用性。

3.3 變電站自動化管理

從當(dāng)前電氣工程中的變電站發(fā)展情況來看，自動式變電站已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，并在這方面取得了較好的發(fā)展，開展科學(xué)有效的變電站管理工作也變得更加重要。在變電站管理中，通過應(yīng)用電氣自動化技術(shù)可以實現(xiàn)多個方面的功能，比如可以縮短時間與減少人力資源投入力度，對提升管理質(zhì)量有十分大的裨益。再比如采用電氣自動化技術(shù)來替代傳統(tǒng)的電磁管理模式，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)化管理，數(shù)據(jù)誤差的情況可以大大減少。在當(dāng)前的變電站自動化管理中，變電站綜合自動化融合應(yīng)用的優(yōu)勢是非常顯著的。具體來說，變電站綜合自動化系統(tǒng)能夠順利完成優(yōu)化重組作業(yè)，包括自動化裝置、測量設(shè)備、信號管理系統(tǒng)、繼電保護裝置。另外，當(dāng)前所使用的變電站綜合自動化系統(tǒng)已經(jīng)可以與電子技術(shù)有良好的協(xié)調(diào)能力，變電站通信技術(shù)、通電線路、計算機技術(shù)的運行情況均可以得到監(jiān)督與控制，也可以開展相應(yīng)的測量作業(yè)，增強智能化管理水平，進一步保障變電站自動化管理的質(zhì)量。

3.4 檢測自動化系統(tǒng)的故障

在電氣工程的儀器設(shè)備運行過程中，難免會出現(xiàn)故障，若是未能及時消除故障風(fēng)險，則勢必威脅到整個電氣工程的可靠運行。電氣自動化技術(shù)在自動化系統(tǒng)的故障檢測中同樣有著顯著的優(yōu)勢，不僅可以做到故障自動化控制，而且可以盡快完成故障提示與解決。以電氣工程中的內(nèi)燃機運行為例來說，工作人員借助自動化技術(shù)可以較為精準(zhǔn)的分析出機械的運行參數(shù)，并借助大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能來分析，必要時可以實施全天候監(jiān)控。一旦在監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)機械某一個結(jié)構(gòu)存在風(fēng)險故障或數(shù)據(jù)異常波動時，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以及時傳輸這一故障信息，工作人員能夠在第一時間來開展維修作業(yè)[5]。在長時間的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，借助電氣自動化控制技術(shù)，不僅能為工作人員提供全面有效的故障信息，而且系統(tǒng)可以自動切除出現(xiàn)風(fēng)險故障的線路，風(fēng)險故障可以有效控制在一定的范圍內(nèi)，確保機械運行安全。

從故障提示與解決這一角度來說，當(dāng)前的電氣工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得較為復(fù)雜和繁瑣，風(fēng)險故障的發(fā)生率大大提升，不利于電氣設(shè)備的安全運行。另外，因為電氣工程的線路較多，且有較多的均是隱蔽線路，一旦出現(xiàn)運行故障會導(dǎo)致工作人員無法在第一時間排除，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可有效解決這些問題，在短時間內(nèi)完成故障提示與解決。具體來說，電氣自動化技術(shù)可以檢測電氣設(shè)備的運行情況，在第一時間便找出存在短路風(fēng)險或已經(jīng)出現(xiàn)短路的線路，在獲取到控制中心的指令后會立即切斷短路線路，將故障信息傳輸至顯示終端，確保風(fēng)險故障盡快消除[6]。比如在空調(diào)設(shè)備的運行監(jiān)測中，電氣自動化技術(shù)可以迅速查找風(fēng)險故障，將故障信息上傳共享。以“空調(diào)模塊電流突然增加造成跳閘”這一風(fēng)險故障信息為例來說，工作人員可以盡快檢查空調(diào)系統(tǒng)模塊，也可以去借助專家數(shù)據(jù)庫來制定出風(fēng)險故障解決方案，以此來確保空調(diào)模塊所存在的風(fēng)險故障可以盡快排除。

3.5 遠程監(jiān)控的實現(xiàn)

監(jiān)控管理在整個電氣工程中發(fā)揮著重要的作用，可以直接影響和決定整個電氣工程的運行質(zhì)量，所以如何對電氣工程實施有效的監(jiān)控是非常值得探究的。在近年來的電氣工程監(jiān)控管理中，遠程監(jiān)控所發(fā)揮出的優(yōu)勢越來越顯著，廣泛應(yīng)用在電氣工程中，取得了較好的成效。在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中使用電氣自動化技術(shù)時，可以較好地提升電氣工程的監(jiān)控水平，整個監(jiān)控工作的便捷性與充分性均大大增強。值得一提的是，在電氣工程的遠程監(jiān)控中，遠程監(jiān)控技術(shù)可以將計算機技術(shù)和自動化技術(shù)作為基礎(chǔ)，對全部電氣設(shè)備執(zhí)行遠程監(jiān)控，無論是智能性還是自動化均大大提升，可以做到隨時隨地的監(jiān)控作業(yè)，有力地革新了傳統(tǒng)電氣設(shè)備監(jiān)控模式，這對于電氣工程的發(fā)展是尤為有利的[7]。

3.6 優(yōu)化繼電保護裝置

電氣工程運行過程中出現(xiàn)故障或突發(fā)事件時，要求繼電保護裝置可以第一時間作出響應(yīng)，發(fā)揮出良好的保護作用。具體來說，繼電保護裝置會在一時間將故障信息發(fā)出，并切斷運行線路，促使故障線路與相關(guān)的電氣設(shè)備可以處于一個安全狀態(tài)，且在繼電保護裝置的運行支持下，整個故障過程均可以被準(zhǔn)確記錄，幫助工作人員開展后續(xù)的檢修工作。在電氣自動化技術(shù)的支撐下，繼電保護裝置的功能可以進一步得到優(yōu)化，所有的線路與故障設(shè)備均可以在第一時間被發(fā)現(xiàn)，并且考慮到繼電保護裝置在某種狀態(tài)下也可能會出現(xiàn)故障，比如拒動和誤行為，所以可以借助電氣自動化技術(shù)來進一步監(jiān)測。

以拒動為例來說，是指電氣系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)故障，繼電保護裝置無法在第一時間作出響應(yīng)，也不能執(zhí)行斷線保護操作，未能發(fā)揮出保護性作用。對于這一種故障來說，電氣自動化技術(shù)可以憑借智能技術(shù)來監(jiān)測和分析，并向分析結(jié)果呈現(xiàn)給工作人員，由工作人員系統(tǒng)分析決策后加以解決。

4 ?電氣工程中電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計——以智能技術(shù)的應(yīng)用為例

智能技術(shù)在電氣工程的電氣自動化化控制中發(fā)揮著重要作用，也已經(jīng)成為衡量電氣工程自動化水平的重要標(biāo)志。在電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中，主要包括著三個方面的內(nèi)容，即總線監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)體系、集中監(jiān)控。在總線監(jiān)控中，可以借助智能技術(shù)去進行電氣自動化控制系統(tǒng)的升級工作，進一步提升電氣設(shè)備運行的可靠性，主要可以去使用互聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)，還可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促使電氣設(shè)備的管理狀態(tài)更加的有效，主動去規(guī)避所存在的風(fēng)險。在網(wǎng)絡(luò)體系中，需要不斷去優(yōu)化電氣自動化控制系統(tǒng)的信息通道，確保信息傳輸更加的方便快捷，增強電氣工程運行的穩(wěn)定性。但在以往的設(shè)計中，冗余與分布式的設(shè)計思想無法確保各個部件和模塊實現(xiàn)信息互通，不同類型的控制設(shè)備設(shè)施無法結(jié)合起來，影響電氣自動化控制系統(tǒng)的運行質(zhì)量。針對于此，應(yīng)考慮加入大數(shù)據(jù)、人工智能等智能技術(shù)，比如可以使用大數(shù)據(jù)來分析電氣工程運行過程中的復(fù)雜信息，促使不同部件與模塊中的信息可以有效開通，進一步提升電氣自動化控制系統(tǒng)的信息采集與傳輸能力。在集中監(jiān)控中，應(yīng)不斷去優(yōu)化電氣自動化控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控功能，實現(xiàn)對電氣設(shè)備更為自主性的檢查維修。若是電氣設(shè)備的安全防護等級較低，則可以去合理使用集中監(jiān)控系統(tǒng)，并且應(yīng)當(dāng)將不同系統(tǒng)的功能模塊均集中于中央處理器之上，以此發(fā)揮出集中監(jiān)控的優(yōu)勢[8]。除此之外，在電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計上，可以使用硬接線來進行刀閘隔離，或者可以使用斷路器聯(lián)鎖操作，總之需要確保電氣系統(tǒng)始終處于可靠的運行狀態(tài)。故障診斷是電氣自動化控制系統(tǒng)的一大功能，不過當(dāng)前在這一方面的應(yīng)用還存在著一些問題，比如故障診斷分析能力欠佳，不具備針對性的故障處理能力，無法徹底有效的消除故障。為此，也可以考慮去使用智能化技術(shù)，既做好風(fēng)險預(yù)測，也快速診斷故障，實現(xiàn)電氣工程的安全穩(wěn)定運行。

5 ?結(jié)語

電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用優(yōu)勢是毋庸置疑的，可以廣泛應(yīng)用在電氣工程中。當(dāng)前電氣自動化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣工程中，尤其是在電氣設(shè)備自動化的優(yōu)化配置、總線控制系統(tǒng)優(yōu)化、變電站自動化管理、遠程監(jiān)控這些方面發(fā)揮著重要作用。可以說，電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用是有著非常強的實用性和適用性的，隨著電氣工程覆蓋面積的增加，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍會越來越廣泛，所以必須進一步加大電氣自動化技術(shù)的研究力度，以求發(fā)揮好電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢與作用。

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