數字技術在工業電氣自動化中的應用與創新

馬建華

MA Jian-hua

（吉林鐵道職業技術學院，吉林 132002）

0 引言

近年來隨著計算機技術的蓬勃發展，計算機應用的領域越來越廣泛，工業電氣自動化中計算機技術發揮著突出的作用，在電氣技術高壓試驗中采用了微計算機監控的變壓器試驗裝置，用計算機的測試系統及其輔助方法對高壓大電流功率驅動集成電路進行測試研究。本文將對計算機在電氣技術自動化中的應用做簡要探討。

1 電氣自動化中的高壓試驗

在工業電氣自動化中計算機設計的領域非常廣泛，本次研究先針對工業電氣自動化的高壓試驗進行分析，常見的幾種高壓試驗有局部放電試驗、截波沖擊試驗、全波沖擊試驗、操作波試驗等。局部放電試驗屬于非破壞性的試驗項目，主要有兩種試驗方法，一種試驗方法是將工頻耐壓作為預激磁電壓，降低到局部放電試驗的電壓，持續幾分鐘之后，測定出局部的放電量；另一種試驗方法是變壓器所采用的一種方法，是將Um作為預激磁電壓，再將電壓降到局部放電試驗的電壓，持續幾十分鐘后，對局部的放電量進行測定。局部放電試驗中的放電量一般與電源的頻率沒有關系，而與帶電與接地電極表面的場強有關，在試驗地附近不能有嘈雜聲的影響，電源局部的放電量也需要隔離。截波沖擊試驗一般是波尾階段的波形，是采用負極性截波，該試驗必須要與全波沖擊試驗儀器交替進行。全波沖擊試驗是要進行突發短路試驗變壓器的反應測定，要在短路試驗之后再進行該試驗。操作波試驗已經被列為Um大于等于252KV變壓器的出場試驗項目，要進行操作波試驗時，外界空氣間隙的相間絕緣尺寸要由該試驗的電壓所決定，可能要比不考核操作波試驗時外界空氣間隙要更大。

高壓試驗變壓器是高壓試驗中的主要儀器，它是發電廠、供電局、科研單位等用戶用來做交流耐壓試驗的基礎設備，主要有YD油浸式高壓試驗變壓器、YDQ充氣式高壓試驗變壓器、YDJ系列油浸式試驗變壓器、絕緣筒式試驗變壓器、變頻串并聯諧振試驗變壓器等類型，這些高壓變壓器被使用到高壓試驗中。

工業電氣自動化中的電氣試驗是電力系統安全穩定運行的重要保障，相對于普通的電氣試驗，高壓試驗是比較特殊并且特別危險的試驗。因此在高壓試驗中應該注意以下三點：1）在進行高壓試驗的時候，在試驗的地點應該采取適當的安全措施，防治觸電，必要的時候應該有工作人員看守；2）在對試驗設備進行加壓之前，工作人員必須檢查接線的正確性，并且禁止在加壓過程中任何人員的靠近；3）每次高壓試驗結束之后，必須切斷電源被試驗設備接地。

電氣技術高壓試驗因為其具備特殊性和危險性，計算機在其中的應用顯得更加重要。計算機這方面的應用主要是計算機輔助測試系統，還有計算機監控等，例如：在計算機的管理之下，利用計算機對大氣參數（如大氣溫度、濕度、壓力等）進行測定，再根據測定出來的溫度、濕度、壓力等參數和被試品所處得不同的試驗條件，計算出當時的大氣修正系數，最后再對試驗所得到的數據實時修正，這樣能使試驗得到更為準確的結果；根據5406、5407、TC4425等驅動集成電路的電性能參數所說明的高電壓或者電流集成電路的測試原理，用小型的計算機測試系統為主以及其他的測定方法對高電壓和大電流的參數進行測試；為了解決當前電力系統中高壓試驗所面臨的試驗電源問題，利用新型的高壓試驗大功率變頻電源的工作原理和它的設計方法、計算機監控系統，提高了試驗設備在使用過程中的安全性，從而在一定程度上解決了高壓試驗中的安全問題，并且減輕了工作人員的工作量和安全壓力，并且這種試驗設備在現場的試驗中和實際的使用中已經證明了該設備的安全性好、可靠性較高；在高電壓設備試驗中的管理分析系統也是依靠計算機建立起來的分析系統，該分析系統能夠更及時地反映出電力系統的運行情況，在監控生產方面起了很重要的作用。

2 數字技術在工業電氣自動化中的應用

隨著計算機技術的迅速發展，數字技術應用領域越來越廣泛，主要應用于科學計算、信息管理、過程控制、計算機輔助系統、人工智能、網絡于通信等方面。在工業電氣自動化中，主要應用了計算機的應用系統，也就是計算機輔助系統。數字技術輔助系統包括計算機輔助檢測、計算機輔助管理、計算機輔助制造、計算機集成制造、計算機輔助維護等系統。其中計算機輔助測試是指利用計算機進行自動化的測試工作。

工業電氣自動化中是將計算機技術和原來的應用技術相互融合、相互滲透而形成的新興測試技術，具有定量性、實踐性、綜合性、發展性等鮮明的特點，因為計算機輔助測試系統具有各方面的優點，因此在工業電氣自動化中得到了很廣泛地應用。

2.1 數字技術在工業電氣自動化中應用的可靠性好

首先，在工業電氣自動化中，數字技術采用的是網絡系統和技術比較先進的電氣系統。正因為在工業電氣自動化中使用了數字化技術，這樣就減少了很多多余的傳統設備的使用，從而使操作更加便捷，同時也提高了準確率。另外，再加上使用了數字化互感器和光纖網絡，這樣就進一步提高了工業電氣自動化應用的安全性和有效性。例如工業電氣自動化中的儀器和儀表的數字化、網絡化等，便是因為較好的平衡性與明確的定位，使得前景一片光明。事實證明，數字技術的運用非但使得技術含量增強，并且所占市場份額也是令人瞠目結舌，據不完全統計，數字技術在工業電氣自動化中的應用率已經達到了百分之七十以上。這種數據優勢充分地顯示了數字技術的可靠性，更表明了其實用性與靈活性。

2.2 數字技術在工業電氣自動化中的高性價比

此外，工業電氣自動化中隊數字技術的應用，一方面保障了工業電氣自動化在自用、自查等方面更加有效，使通信能力增強，決策信息量更加豐富，智能化的形式更好，另一方面也使標準化的程度越高，結構更加清晰，不僅僅節約了成本，也保證了其質量。換句話說，開放性的系統為工業電氣在實際的應用中和技術改造的過程中提供了良好、有利的條件。工業電氣自動化和數字技術的完美結合不僅創造了優質的性價比，而且在工業等其他領域都得到了廣泛的應用。

在工業電氣自動化中，數字式變電站取代了常規的變電站的使用，并且在實際生活中廣泛應用。數字式變電站都是采用微機化來進行硬件的配置和信息的采集，這樣使數字化得程度更高，并且還能減少需要配置的設備和所占用的面積，操作簡便，成本較低，能夠進行自我管理和自我控制。

2.3 數字技術在工業電氣自動化中應用的可操作性強

數字化技術，應用簡潔，邏輯能力強，能進行信息數字量、模擬量，對信息正誤有效識別，減少人力、物力的支出和浪費，安全又輕松。其應用只需要進行命令的傳達和指示，其操作流程自動化進行，且自身具有判斷和辨別的功能，經電纜、微波、網絡、光纖等傳輸介質進行傳輸。通過IT技術引導的信息產業向電子商務方向發展，因為其在多層面都實施了模擬監控，諸如管理層面與電氣自動內部的存取應用等。外加微電子處理器與微電子技術的應用，使得數字技術的重要性正被越來越多的單位企業所正視，同時工業電氣自動化也因此迎來更為廣闊的前景與未來。

簡言之，在工業電氣自動化中應用的數字技術具有以下優點：

1）不同于以往的編程接口，數字技術是以標準化和開放式平臺下的編程接口為基礎使用代碼，在提高使用率的同時，更是減少了編程周期；

2）Windows、NT 、Explorer等微軟技術，已受到越來越多的用戶喜愛和推廣。因為這種數字技術已逐漸成為語言和規范的示范化平臺，并且PC系統的靈活性和集成性的特征使得操作更為方便快捷；

3）輸入輸出模塊的現場執行和檢測，依賴于總線的連接功能，它將智能設備進行信息采集與數字化核定，既節約時間又節約成本。

3 數字技術在工業電氣自動化中的創新

當前的數字化技術在工業電氣自動化中的應用也存在一些弊端，例如數字化技術的應用時限比較短，標準的模式不統一，數字技術操作的人才短缺，智能化的水平處于較低的水平。因此，在工業電氣自動化實踐中，數字技術的應用在技術方面可以取得一些創新。

3.1 采用光纖連接，實現就地化的安裝

在工業電氣自動化的實踐中，可以采用光纖進行連接，通過智能終端和間隔層對數據進行采集和控制，這樣可以進一步增強數字技術在工業電氣自動化中應用的可靠性。此外，工業電氣自動化的優良運作還需基于標準化的程序接口上，因此PC平臺自動化的解決便顯得尤為重要，它將有利于ERP和MES的系統連接，而將TCP/IP作為辦公環境通訊的標準，便能有效地解決這一問題。這樣，更加標準化的程序接口便可以用來滿足用戶需求，例如軟硬件產品數據的交換，并在一定程度上，優化了智能結果，且提高了通訊的質量。

3.2 GOOSE虛端子的運用

GOOSE虛端子理念的提出和運用，是設計和裝置上的革命。

1）GOOSE虛端子改良了二次回路，使得工程調試既便于理解，又方便運用；

2）GOOSE技術對工業電氣自動化的作用于智能終端和測控裝置間信息交互上可見一斑，它能有效地控制全站線路、母線、開關和主變等，并能開啟跳合閘功能，從而保護測控遙控裝置及使用聯閉鎖的間隔層；

3）GOOSE對傳統二次回路的改良與替代，主要依靠于其本身的系統設置如更高效的智能本體終端，它使得信號管理、溫度調試和信號的管理等非電量信息得到更為便捷的操控；

4）MMS網、GOOSE網采用雙網配置，簡潔方便，結構清晰，層次分明，將相關接口組屏進行集中。通過MMS網對各IED與主機之間的通信管理，以實現GOOSE跳閘保護、測控遙控及聯閉鎖。

3.3 加強程序化的操作理念

執行力向來是各企業都在強調的軟件能力，數字化也亦然。在調度命令下達以前，還有部分的前期工作需要完成，例如核實之后的票據需要先存入電腦中，實際操作來臨時，還需設置人工的預界面，進行諸如閘刀、開關等設備的確認設計。這有利于不斷完善系統的應用功能，更可明朗工業電氣自動化信息化、開放化的未來。

4 結束語

在現代社會，數字化技術在工業電氣自動化的應用越來越廣泛，作為目前信息化發展中的高新技術產業，因其與居民的日常生活氣息相關，其重要性也表現得越來越突出。工業電氣自動化目前已經滲透到電子信息工程與電力系統等領域，其計算機技術已經包含了系統的開發、分析、設計和管理等多方面的研究，正廣泛應用于現實生活。

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