電氣自動化發(fā)展前景

摘 要 本文闡述了國內(nèi)電氣自動化的現(xiàn)狀，并結(jié)合國外的一些新發(fā)展，對其發(fā)展狀況進行了展望。

關(guān)鍵詞 電氣自動化 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A

Development Prospects of Electrical Automation

XIA Shiyu， SHEN Xi

(Jianshe Branch of Chongqing Electric Power Company， Chongqing 401120)

Abstract This paper describes the status of domestic electrical automation， and combined with the new developments abroad， prospect its development status.

Key words electrical automation; development status; trend

1 電氣自動化概述

電氣自動化運用電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)電氣自動控制，以計算機技術(shù)實現(xiàn)程序控制，并且通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)自動控制電力系統(tǒng)和運行維護功能。其明顯特征是集成化、智能化和綜合化、故障反映迅速自動化。

電氣自動化范圍較廣，包括配電自動化、變電站自動化、饋線自動化。配電自動化包括配電系統(tǒng)所有硬件設(shè)施和控制流程，通過輸電、配電和用電實現(xiàn)配電自動化流程。變電站自動化通過饋電自動化實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和管理。而饋電自動化方面，則是高度集成化，除了常規(guī)的遙測、遙信和遙控，包括自動重合閘、饋線故障監(jiān)測、電能質(zhì)量等監(jiān)測，還集成了斷路器監(jiān)視功能，逐步發(fā)展成為智能化開關(guān)。

2 電氣自動化發(fā)展史

伴隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化已經(jīng)走出了工廠，并且在辦公、交通等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（1）全控型電力電子開關(guān)時期。在上個世紀五十年代晶閘管出現(xiàn)，標志了運動控制新紀元的開始。繼后出現(xiàn)了交流變頻技術(shù)和全控制式器件GTR等，即電力電子器件第二代。第三代器件包括IGBT和MGT這類復合型電力電子器件。而第四代器件則由功率集成電路PIC構(gòu)成。

（2）電路低頻向高頻發(fā)展。隨著電力電子器件的更新，變換器電路也隨之改變。在普通晶閘管時期，整流控制主要由直流傳動變換器完成。交流變頻傳動由交-直-交變頻器完成。在第二代時期，PWM變換器得到廣泛的應(yīng)用。PWM技術(shù)可以提高工作效率，并且減少高次諧波對電網(wǎng)的影響，可以改善電動機低頻轉(zhuǎn)矩脈動問題。

（3）交流調(diào)速理論發(fā)展。德國學者F·Blasche提出了交流電機磁場定向遠離市，并得到德國大學教授Depenbrock的繼承和發(fā)展。教授D繼F·Blasche提出了直接轉(zhuǎn)矩控制思想，并將它推廣到了弱磁調(diào)速范圍。這一控制思想具有結(jié)構(gòu)簡單、思想新穎、信號處理物理概念明確的特點，屬于高靜動態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

（4）通用變頻時期。通用變頻器是一種系列化、批量化和占市場量最大的中小功率變頻器，經(jīng)歷了由普通功能型U/F控制型到高功能U/F型再到高動態(tài)性能適量控制型的發(fā)展過程。

（5）單片機發(fā)展。由于占主導地位的MCS-51單片機的8位機功能簡單，指令短小，后來就有了適合大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機的推廣和使用，其可靠性和保密性都非常高。

3 國內(nèi)電氣自動化現(xiàn)狀

3.1 平臺開放式發(fā)展

OPC技術(shù)的出現(xiàn)，Microsoft Windows平臺的廣泛應(yīng)用和IEC61131的頒布，為電氣技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。基于PC技術(shù)的人機界面已經(jīng)成為主流趨勢，而基于PC技術(shù)的控制系統(tǒng)具有靈活和易于集成特點也正在被廣泛的采納和應(yīng)用。

3.2 現(xiàn)場總線和分布式控制技術(shù)

現(xiàn)場總線是一種串行的連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸分支結(jié)構(gòu)的通訊總線。包括位于中央控制室內(nèi)的計算機、監(jiān)視控制軟件和PLC的CPU以及位于現(xiàn)場的遠程的I/O站、智能儀表、低壓斷路器和變頻器等構(gòu)成，中央控制室和現(xiàn)場通過一根串行電纜連接，并且將這些現(xiàn)場設(shè)備的大量信息采集傳輸?shù)街醒肟刂剖摇６畔⒒夹g(shù)的發(fā)展必將導致基于網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的發(fā)展。

3.3 IT技術(shù)與電氣自動化

市場需求的發(fā)展促進了電氣自動化和IT技術(shù)平臺的融合，信息技術(shù)對工業(yè)的影響主要分兩個方面：一是縱向滲透管理層；二是橫向擴展到自動化的設(shè)備、機器和系統(tǒng)中。其中，信息技術(shù)縱向滲透能夠幫助企業(yè)對當前生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時的存取，提高管理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作效率。橫向，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到了產(chǎn)品的所有層面，包含傳感器和執(zhí)行器，也包含控制器和儀表。

4 國外電氣自動化發(fā)展新方向

法國ICC技術(shù)又稱用戶通信接口試驗，能夠?qū)崿F(xiàn)實時讀表、停電控制和遠程管理功能，并且能夠幫助廣大用戶群眾實時了解電價，為用戶實現(xiàn)用電優(yōu)化管理提供了條件。優(yōu)化用電是指用戶根據(jù)實時電價制度，合理選著自己的用電設(shè)備和用電時間段，或者是在不同時間段用部分設(shè)備。

意大利開發(fā)了家庭用電智能助理，借助用戶的電視機實現(xiàn)供電信息實時顯示和控制，便于供電服務(wù)信息隨時查詢。這不僅便利了居民的生活，同時便于供、用雙方互動，供方可以記住此平臺向用戶發(fā)布各類通知，并且?guī)椭梅竭M行節(jié)能降耗方案建議，用方不僅可以得到實時的電價信息和供電服務(wù)，還可以從中節(jié)約用電，減少經(jīng)濟消耗。這種功能的實現(xiàn)還可以節(jié)能減耗，保護環(huán)境。

西班牙和法國共同研發(fā)的系統(tǒng)，可以幫助家庭優(yōu)化電能應(yīng)用和管理，它借助部分咨詢配置機和用電能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)對用戶提供最優(yōu)配置建議和削峰填谷功能。它可以根據(jù)不同用戶的生活習慣和要求，為不同用戶提供既優(yōu)化經(jīng)濟又舒適滿意的用電建議。

國外這些先進、人性化的設(shè)備代表了現(xiàn)代電氣自動化實時性、自動化和管理功能發(fā)展的方向，這可以改進供電可靠性和電能質(zhì)量，還可以對用戶的供電服務(wù)質(zhì)量，在未來高科技社會中將有優(yōu)越的經(jīng)濟性和良好的社會綜合效益。

5 電氣自動化發(fā)展趨勢

未來電氣自動化的發(fā)展趨勢具有分布式、開放式和信息化三大特點。分布式是指能夠確保網(wǎng)絡(luò)中每個智能的模塊都能夠獨立工作的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠完成系統(tǒng)危險分散的功能；開放化是指系統(tǒng)具有與外界聯(lián)通的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接功能；信息化則是指系統(tǒng)信息具有綜合處理能力，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)自動化和管理控制一體化。

（1）系統(tǒng)監(jiān)控綜合化。現(xiàn)代電氣設(shè)備逐步向通用化、模塊化及系列化發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)組態(tài)靈活特點。由于計算機技術(shù)的所有功能都能夠通過屏幕軟件按鈕直接完成，系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化得到很大提高。采用綜合化監(jiān)控，能夠完成雙重或者多重的冗余，可以為系統(tǒng)改善和可靠性提高做出貢獻。

（2）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。為了提高系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò)大多采用冗余結(jié)構(gòu)，能夠完成數(shù)字化和高效自動化代替繁瑣復雜的人工操作，大大提高了工作效率，減輕了工作人員的工作量，改善了工作人員的工作環(huán)境。同時，高度自動化還能夠減少頻繁操作，減少誤操作率，進一步提高系統(tǒng)可靠性。

（3）系統(tǒng)人性化。伴隨交互式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，供用雙方信息互動更為方便。通過人性化、自動化的電氣自動裝置，供方能夠?qū)崟r了解用方信息，為用方提供更加實用、經(jīng)濟、安全的用電建議，也可以更多的掌握用戶用電信息，為系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行提供數(shù)據(jù)。用方可以借助高科技的技術(shù)，更加詳細的了解自己的用電情況，結(jié)合供方信息，改善個人生活舒適度，提高生活經(jīng)濟性。

6 結(jié)語

電氣自動化技術(shù)雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并深入到國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，但它仍然在不斷革新和發(fā)展。在市場競爭越來越激烈的形勢下，為了在經(jīng)濟上取得利益，我們必須積極吸取先進的經(jīng)驗和技術(shù)，為實現(xiàn)自主研發(fā)創(chuàng)造條件。

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