自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

河北省廊坊市三河市熱力總公司 張 旭

電力自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)比較復(fù)雜，所包含的科技信息內(nèi)容眾多，主要是包括計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、能源信息技術(shù)、遠(yuǎn)程控制和電工基礎(chǔ)理論等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域方面的基礎(chǔ)知識(shí)。在目前的發(fā)展中，隨著國內(nèi)電氣工程應(yīng)用的技術(shù)水平日益提高，在有關(guān)的應(yīng)用方面研究也日益深入，電氣自動(dòng)化技術(shù)已與人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面產(chǎn)生密切的關(guān)聯(lián)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)是指運(yùn)用了自動(dòng)監(jiān)測功能和半自動(dòng)控制功能的綜合性裝置系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度管理和信息監(jiān)測等功能，在現(xiàn)代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的大背景下，信息化發(fā)展技術(shù)也會(huì)逐漸滲入至企業(yè)的電力工程中，從而使得其工作效率持續(xù)有效地提高。電氣自動(dòng)化技術(shù)既要求將智能化的計(jì)算機(jī)裝置與相應(yīng)工程技術(shù)進(jìn)行有效配合，同時(shí)在電氣工程與自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)用中，電氣自動(dòng)化技術(shù)又要堅(jiān)持最大限度地適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，要求具體的設(shè)計(jì)方案要盡量簡單經(jīng)濟(jì)，并處理好與結(jié)構(gòu)內(nèi)部的關(guān)系，最大程度的保證電力系統(tǒng)在高效穩(wěn)定安全的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

電氣自動(dòng)化技術(shù)是一門采用與設(shè)備有關(guān)基本原理，并綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行智能化管理的新興科學(xué)技術(shù)。在當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)已步入信息化發(fā)展階段的大背景下，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也是相當(dāng)快，不但能夠顯著改善電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的總體品質(zhì)，進(jìn)而節(jié)約了成本，同時(shí)還能夠促進(jìn)中國電機(jī)工程朝著智能化的方向進(jìn)一步發(fā)展。

由于電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)具備多層面、多應(yīng)用的特性，因此必須運(yùn)用各個(gè)層次的信息技術(shù)，才能夠進(jìn)一步增強(qiáng)電氣工程及其自動(dòng)化運(yùn)作的穩(wěn)定性。而電氣自動(dòng)化技術(shù)則能夠根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化的實(shí)際工作狀況，對(duì)具體過程加以簡化，同時(shí)降低了電氣工程及其自動(dòng)化在各操作流程中的資源耗費(fèi)，從而進(jìn)一步提升了電氣工程及其自動(dòng)化的效能。在當(dāng)前科技創(chuàng)新的條件下，電氣工程及其自動(dòng)化科技若能夠和電力智能緊密結(jié)合，將可以對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化的控制系統(tǒng)特性做出較好的優(yōu)化，以及進(jìn)行遠(yuǎn)程管理等，幫助電氣工程及其自動(dòng)化進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展。

1 目前電氣工程中存在的問題

1.1 電能的耗費(fèi)問題

過去的電氣管理中，由于大部分都是人力的作業(yè)，因此導(dǎo)致了對(duì)電能的巨大耗費(fèi)，耗費(fèi)的主要因素就是由于電網(wǎng)中具有一定的電流，如果不能加以合理的消除，在設(shè)備工作的過程中就會(huì)形成大量電流，而經(jīng)過電路的電流會(huì)形成一定的熱量，這些情況正是造成電力耗費(fèi)的最直接因素。中國的用電量相當(dāng)大，所以電力工程的工作模式一般也較大，在系統(tǒng)工程進(jìn)行的過程中會(huì)涉及到許多的電路問題。線路設(shè)計(jì)復(fù)雜，供電結(jié)構(gòu)多變，而這些原因也會(huì)造成用電能源浪費(fèi)情況的產(chǎn)生。

在電力自動(dòng)化的實(shí)際使用過程中，還時(shí)長會(huì)受外界條件的影響，氣候原因甚至是環(huán)境因素都會(huì)造成電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的不平衡，甚至產(chǎn)生環(huán)境安全隱患，電力設(shè)備對(duì)周圍環(huán)境有特定的要求，需要適宜的氣溫和濕度，而這種外界條件的改變都會(huì)對(duì)設(shè)備形成相應(yīng)的環(huán)境影響。有的是輕微的影響，造成設(shè)備工作狀況不佳，而嚴(yán)重的則會(huì)造成電子設(shè)備產(chǎn)生損傷、甚至無法使用。所以，想要加強(qiáng)電力智能化在電力工程中更好的運(yùn)用，就必須做好對(duì)電力智能化的研發(fā)工作，合理的利用在電氣工程及其智能化當(dāng)中，同時(shí)采取電力智能化中的節(jié)省能源措施，最大限度的防止環(huán)境因素對(duì)電力設(shè)備的危害[2]。

1.2 電力節(jié)能與產(chǎn)品質(zhì)量管理問題

電氣資源節(jié)約問題是一個(gè)公司首先思考的問題，在生產(chǎn)過程中，公司一定要相對(duì)綜合地考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)，從資源節(jié)約的角度考慮問題，既不要破壞人與自然、還要合理有效的利用能量。隨著時(shí)間的進(jìn)展，人們的資源需要量日益增大，能源消耗的更多也更快，為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要一定要考慮節(jié)能問題，以便充分利用和降低燃料浪費(fèi)。

在中國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中，關(guān)于電氣工程的實(shí)際應(yīng)用，不要單純著眼于經(jīng)濟(jì)效益而忽略了產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際狀況也正是因?yàn)檫@樣，不少公司在電氣工程上為滿足產(chǎn)品特點(diǎn)和制造效率而忽視了對(duì)制造流程的嚴(yán)格監(jiān)控，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格甚至不能滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這一現(xiàn)象政府應(yīng)嚴(yán)厲打擊，而國家也需加大對(duì)公司內(nèi)電氣工程技術(shù)人員的監(jiān)控和管理，避免在成產(chǎn)過程中發(fā)生危險(xiǎn)情況及其產(chǎn)品對(duì)人體健康產(chǎn)生的直接影響。電氣工程是我國的重點(diǎn)基礎(chǔ)建設(shè)工程，因此需完善監(jiān)督力度和對(duì)職工整體素質(zhì)的提高，以免因電氣工程的質(zhì)量缺陷而限制了電氣工程自動(dòng)化的進(jìn)展[3]。

2 電氣工程中使用電氣自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)

電氣自動(dòng)化與以往的手動(dòng)電氣技術(shù)手段比較具有更突出的優(yōu)勢。首先，由于電氣自動(dòng)化技術(shù)釋放了更多的人力入力，很大程度地促進(jìn)了電氣工程技術(shù)的智能化發(fā)展趨勢。而當(dāng)前，由于科技日益發(fā)達(dá)，人類對(duì)設(shè)備的智能化需求也在日益增加，所以更加青睞于自動(dòng)化技術(shù)和人性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，正是根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，電氣自動(dòng)化技術(shù)才得到了更多人的青睞，所以在更多的應(yīng)用領(lǐng)域中都在使用電氣自動(dòng)化技術(shù)。

電氣智能化是一門創(chuàng)新的高效率的電力科學(xué)技術(shù)，電力智能化技術(shù)促進(jìn)了智能管理的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)使電力管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了全面的融入。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)有著高度智能性的優(yōu)點(diǎn)，在未來的發(fā)展中非?？捎^。電力智能化科技有著巨大的優(yōu)越性，在電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展中起到了關(guān)鍵性作用，而且有著巨大的潛力，之外電力自動(dòng)化設(shè)備也發(fā)揮了在電力監(jiān)控中的優(yōu)越性。

在電氣中會(huì)有不少的設(shè)備，對(duì)這些設(shè)備都必須加以監(jiān)視，通過監(jiān)視還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)備工作中出現(xiàn)的安全隱患，而一旦出現(xiàn)了緊急的故障還能夠有效的解決問題，避免了無謂的損失。所以，監(jiān)測是在電氣工程中是非常有必要性的，在開展設(shè)備監(jiān)測技術(shù)選擇的過程中時(shí)，必須全面掌握監(jiān)測技術(shù)的實(shí)際使用現(xiàn)狀，以及應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題，并針對(duì)實(shí)際狀況制定合理的方法與對(duì)策，以逐步降低該方法使用后對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的危險(xiǎn)性。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，將能夠提高人們對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，從而充分發(fā)揮智能化技術(shù)的優(yōu)越性，也能夠更好地對(duì)所收集的電力歷史數(shù)據(jù)以此為基礎(chǔ)加以科學(xué)的匯總與分析，從而更好地分析系統(tǒng)運(yùn)營中所可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，這樣才能更好地實(shí)施防控[2-3]。

3 電力自動(dòng)化信息技術(shù)在電氣中的使用

3.1 變壓器的使用

關(guān)于電氣工程中電氣智能化科學(xué)技術(shù)的使用，首先表現(xiàn)在變壓器的使用中。變壓器應(yīng)用電氣智能化科學(xué)技術(shù)主要體現(xiàn)在電流管理、電力監(jiān)控等方面，因此需大量使用變壓器接入供電。而根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的建設(shè)狀況來看，變電所的智能技術(shù)水平已獲得了較大程度的提升，由于可以實(shí)現(xiàn)了有效的信號(hào)傳遞與管理，也就大大提高了變電所的工作效能。在使用了電力智能化技術(shù)之后，由于可以大大地提升變電所的控制，因此微機(jī)控制信息技術(shù)的使用水平也會(huì)獲得明顯提升，電力自動(dòng)化技術(shù)可以采用遠(yuǎn)程監(jiān)視的方法，對(duì)變電所系統(tǒng)工作中出現(xiàn)的問題予以監(jiān)視與分析，并根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題作出及時(shí)處理并提出響應(yīng)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用也可以合理節(jié)省變壓器的人工成本，從而減少因人工運(yùn)行出現(xiàn)故障，進(jìn)而提升變電所的總體運(yùn)營效益。當(dāng)變電所在使用了電氣自動(dòng)化技術(shù)后，將可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化發(fā)展，原有的供電信號(hào)電纜也可被光纜代替，進(jìn)而提升了變電所運(yùn)營的穩(wěn)定性[4]。

3.2 電網(wǎng)調(diào)度智能化的應(yīng)用

智能化技術(shù)在系統(tǒng)中的安排首先是體現(xiàn)在電力調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為生產(chǎn)運(yùn)輸、分配能源的一種綜合體，其對(duì)電力的供給一般是經(jīng)過電力調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)來控制，調(diào)節(jié)過程是不是合理將直觀危害網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、安全，以及相關(guān)參數(shù)所占比。

其中，控制系統(tǒng)是經(jīng)過運(yùn)用有關(guān)設(shè)備進(jìn)行信息的采集，包含了采集值、計(jì)算電量等，人機(jī)接口性能、記錄事故的先后順序、事故定位方法等實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)操作的智能化、數(shù)據(jù)化和智能化。如果缺乏電網(wǎng)智能化的保障，電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中將非常容易發(fā)生短路或安全事故，電網(wǎng)無法及時(shí)在短時(shí)間內(nèi)做出有效反應(yīng)和處置，這也會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的正常良好工作帶來不利因素。設(shè)立智能化技術(shù)的電力調(diào)度運(yùn)行性能控制系統(tǒng)，又被稱為是電力調(diào)度智能化控制系統(tǒng)，它在該電力產(chǎn)品消費(fèi)體系內(nèi)起到著重要的效果，若在供電運(yùn)營環(huán)節(jié)中調(diào)度運(yùn)行出現(xiàn)問題，其控制系統(tǒng)也會(huì)存在崩潰風(fēng)險(xiǎn)，所以其智能化安全工作非常重要[5]。

3.3 在發(fā)電廠中的使用

電氣自動(dòng)化技術(shù)一般通過分散化測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立來完成在發(fā)電公司中的使用，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中對(duì)各工作站的遠(yuǎn)程監(jiān)視均需通過以太網(wǎng)來完成，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成則使用通訊與數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信息單元格來完成。而分散化測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為層次分布的監(jiān)測控制系統(tǒng)，可完成對(duì)電氣工程與智能化控制系統(tǒng)中各單位的統(tǒng)一管理和進(jìn)行監(jiān)視。

3.4 電力系統(tǒng)的智能化實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)

隨著在動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域中實(shí)時(shí)系統(tǒng)仿真模型和復(fù)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測等相關(guān)研究工作的不斷深入和新研究成果的取得，動(dòng)力系統(tǒng)也逐漸融入了實(shí)時(shí)的數(shù)字模擬仿真系統(tǒng)中。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是具有實(shí)時(shí)化和混凝土強(qiáng)度高的特點(diǎn)，為電力系統(tǒng)的暫態(tài)試驗(yàn)與穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)提供了同樣準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的信息，還可以在各種動(dòng)力調(diào)節(jié)設(shè)備之間建立閉環(huán)系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員對(duì)特殊條件下設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行試驗(yàn)創(chuàng)造一定的環(huán)境。

過去這樣的仿真體系受到科技的制約遲遲沒有建立，使得科研工作者需對(duì)某些特定問題展開深入研究時(shí)不得不采用物理推導(dǎo)的方法來進(jìn)行演算，但這種演算過程中盡管考慮了再多的影響因子、在實(shí)際過程中也必然會(huì)產(chǎn)生誤差，從而影響了結(jié)論的正確性。而通過這些仿真模型的形式，可以使研究人員以接近現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)認(rèn)識(shí)到該結(jié)構(gòu)在實(shí)際作用前提下的各種影響與反應(yīng)，從而獲取較為可信的數(shù)據(jù)變動(dòng)記錄，并將這種記錄進(jìn)行連續(xù)更新。

3.5 新能源設(shè)備的自動(dòng)化

隨著潔凈能源設(shè)施的廣泛應(yīng)用，太陽能工程、風(fēng)電工程、機(jī)動(dòng)車充換電系統(tǒng)工程等新一批潔凈能源工程項(xiàng)目，在市場上的投入資本逐漸增加。而隨著這些設(shè)施的應(yīng)用頻率增加，政府怎樣能系統(tǒng)對(duì)這些設(shè)施實(shí)施有效監(jiān)控，智能化的運(yùn)用也是目前社會(huì)主流課題。如，自動(dòng)化程度很高的太陽能建筑可隨意改變自身高度、迎合太陽光照，在達(dá)到一定垂直高度后還可以更好地發(fā)電，其中通過光智能化技術(shù)就會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)光控制，而無須人操縱；又如風(fēng)電控制系統(tǒng)，通過智能化技術(shù)就可以自動(dòng)垂直迎風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)最高的發(fā)電效率。

再如在當(dāng)前大量社會(huì)資金涌向的充換電工程中，監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵作用就尤為凸現(xiàn)了。要提高充換電的安全，就必須即時(shí)監(jiān)測充換電的狀況，而如果企業(yè)在充換電過程中出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)異常、數(shù)據(jù)異常，就必須進(jìn)行手動(dòng)斷電并警示報(bào)警等。在所有上述項(xiàng)目中，人為控制手段都無法輕松達(dá)到上述目的，全智能化才是完成這些新能源運(yùn)用的最良好渠道。

4 結(jié)語

在電氣工程設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過程中使用電氣智能化技術(shù)，既能夠提高有關(guān)設(shè)計(jì)的效益，也能夠達(dá)到整個(gè)電機(jī)工程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和效益化。應(yīng)用電力智能化技術(shù)，將能夠使電氣工程及其自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集和電網(wǎng)調(diào)節(jié)等諸多方面變得更加有效和簡單，從而更好地滿足當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢。隨著我國電氣科學(xué)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)和智能信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電力智能化技術(shù)也將得以繼續(xù)不斷創(chuàng)新與改革發(fā)展，在國際競爭越來越劇烈的大背景下，電力智能化技術(shù)已然成了電氣工程及其自動(dòng)化的未來發(fā)展方向與重點(diǎn)趨勢。