淺談電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用

□楊 戟（貴州省水利投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司黔中水利樞紐工程公司）

1 電氣自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1 電氣自動(dòng)化的優(yōu)化

電氣自動(dòng)化主要是以電力電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為手段，涵蓋系統(tǒng)分析和管理等方面研究領(lǐng)域的一門綜合性科學(xué)。電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)是控制理論和電力網(wǎng)理論，其中控制理論具體是探究如何利用信號(hào)反饋來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的性能和行為進(jìn)行改正，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)。控制理論在不斷發(fā)展中現(xiàn)已比較完善，并且在諸多科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中都有所滲透，如數(shù)學(xué)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)等等。控制理論與電力網(wǎng)理論這兩者的有機(jī)結(jié)合就是電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)，在這一基礎(chǔ)之上，能夠使電力工程的工作效率大幅提高，并且還可以節(jié)約資源和實(shí)踐，同時(shí)還能使生產(chǎn)技術(shù)獲得進(jìn)一步完善，有助于提高運(yùn)行質(zhì)量。

1.2 電氣自動(dòng)化的主要特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)置過程中，大多是將電氣設(shè)備安裝在電動(dòng)機(jī)或是配電室，該系統(tǒng)不但配件相對(duì)較多，并且負(fù)責(zé)處理的信息量也比較大，一旦出現(xiàn)技術(shù)問題，維修難度大。與傳統(tǒng)的熱工體系相比，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在操作控制時(shí)的控制頻率比較低，系統(tǒng)處于正常運(yùn)行時(shí)，通常間隔較長(zhǎng)時(shí)間發(fā)布下一個(gè)操作指令即可。電氣設(shè)備在系統(tǒng)保護(hù)時(shí)的要求較高，運(yùn)行操作速率也比較快。從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)造層面上看，雖然電氣設(shè)備的操作比較復(fù)雜、難度較大，但是邏輯規(guī)律非常強(qiáng)，所以，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)需要引入多種不同的控制技術(shù)，例如，兩臺(tái)系統(tǒng)同時(shí)操作時(shí)需要確保兩種體系相互之間不發(fā)生干擾，并且操作體系應(yīng)當(dāng)是相互獨(dú)立的。故此，針對(duì)這一情況，應(yīng)當(dāng)從科學(xué)角度考量同步運(yùn)行機(jī)組中分布控制電氣模式，這有助于確保操作系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。此外，還應(yīng)當(dāng)從綜合角度考慮電氣設(shè)備方面的具體特點(diǎn)，并在控制體系的構(gòu)建過程中，采取嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度布設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選取性質(zhì)有效的控制方案，使整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠安全、高效運(yùn)行。

1.3 電氣自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.3.1 與IT技術(shù)的融合

近年來隨著信息技術(shù)地不斷發(fā)展和完善，其被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域當(dāng)中，尤其是在電氣產(chǎn)品中的應(yīng)用，如執(zhí)行器、傳感器、控制器以及各類儀器儀表等等都有信息技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域也都有著非常廣闊的前景。

1.3.2 與人工智能的結(jié)合

現(xiàn)階段，我國(guó)在人工智能的研究上取得了突破性的進(jìn)展，很多研究成果都被應(yīng)用到電氣工程當(dāng)中。計(jì)算機(jī)輔助在電氣工程中的應(yīng)用比例呈現(xiàn)出逐步增大的態(tài)勢(shì)，例如，CAD取代了手工設(shè)計(jì)。通常情況下，在研究電氣自動(dòng)化與人工智能相結(jié)合的過程中，都會(huì)從以下三個(gè)方面作為出發(fā)點(diǎn)：其一，將人工智能用于電氣工程的故障監(jiān)測(cè)和診斷；其二，將人工智能用于電氣工程產(chǎn)品的保護(hù)以及序列控制；其三，用人工智能對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用涉及諸多內(nèi)容，如電路、電機(jī)等等，還需要參考以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

1.3.3 開放式平臺(tái)的應(yīng)用

開放性的平臺(tái)對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用有著非常重要的作用，其在一定程度上推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展。一方面IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的采用，不但能夠?qū)芾沓绦蜻M(jìn)行優(yōu)化，而且還能提高平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用效率，大幅度縮短升級(jí)周期，應(yīng)用價(jià)值較高。該標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)最大的亮點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品編程接口的統(tǒng)一化，有效提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的合格率，并確保了各個(gè)程序之間的可靠通訊。另一方面是Windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用。現(xiàn)如今，Windows系統(tǒng)已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)之一，也是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為普遍的操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。

2 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的具體應(yīng)用研究

2.1 電氣自動(dòng)化在發(fā)電廠中的應(yīng)用

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)最為重要的組成部分之一，肩負(fù)著電能生產(chǎn)的重要責(zé)任，其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用狀況，不但關(guān)系到電氣工程的整體自動(dòng)化程度，而且還影響著發(fā)電廠的運(yùn)行效率。在我國(guó)，發(fā)電方式主要有三種，即火力發(fā)電、水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。

以火力作為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)電的被稱之為火電廠，主要采用煤炭、天然氣、石油等作為原料進(jìn)行電能生產(chǎn)。火電廠的自動(dòng)化具體是由監(jiān)控信息系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、故障處理系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)等組成，這些系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，有效提高了火電廠的生產(chǎn)效率。

借助水的重力和運(yùn)動(dòng)勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電的被稱之為水電站。水力發(fā)電自動(dòng)化主要是由調(diào)速系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成，具體負(fù)責(zé)對(duì)水電機(jī)組進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)，借此來優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行狀況，確保水力發(fā)電正常進(jìn)行。

風(fēng)力發(fā)電廠是一種較為新型的電能生產(chǎn)方式，其主要是利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)電廠主要是由葉片、發(fā)電機(jī)、塔架、轉(zhuǎn)向設(shè)備、葉片旋角監(jiān)控等組成，通過自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)L(fēng)電機(jī)組調(diào)整到最佳的迎風(fēng)位置上，并對(duì)發(fā)電裝置進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)清潔穩(wěn)定發(fā)電。

2.2 電氣自動(dòng)化在電氣工程管理中的應(yīng)用

在電氣工程管理中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要以編程調(diào)試為主，這是高新技術(shù)的充分體現(xiàn)。例如，儀表工程管理。在應(yīng)用電氣自動(dòng)化之后，儀表工程管理的重心發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從原本的溫度、流量、壓力、液位等方面的管理逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槔肈CS和PLC的自動(dòng)化管理，通過自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)變送器的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)以百計(jì)的流量、溫度以及壓力等數(shù)據(jù)集中采集、處理、監(jiān)測(cè)和輸出控制，不但提高了管理效率和控制效果，而且還降低了維護(hù)工作量，節(jié)約了大量的運(yùn)維成本。從工程管理的角度講，在實(shí)際管理過程中，需要重視相關(guān)資料、系統(tǒng)程序、調(diào)試校驗(yàn)等環(huán)節(jié)，而電氣自動(dòng)化的應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了工程管理從開工直至售后各個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)管理，這種管理方式的應(yīng)用，有效避免了工程中弄虛作假的情況發(fā)生，對(duì)于電氣工程整體質(zhì)量提高意義重大。

2.3 電氣自動(dòng)化在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)條件，系統(tǒng)具體包括電網(wǎng)調(diào)度打印設(shè)備、中心服務(wù)器、工作站、顯示器、網(wǎng)絡(luò)等，借助局域網(wǎng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度過程的自動(dòng)化，而且還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠、下級(jí)調(diào)度中心以及變電站之間互聯(lián)互通。電氣自動(dòng)化的應(yīng)用可以對(duì)電網(wǎng)中電氣系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并以相關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此為基礎(chǔ)開展調(diào)度工作，滿足市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)需求。

2.4 電氣自動(dòng)化在變電站中的應(yīng)用

變電站是電力系統(tǒng)中較為重要的組成部分之一，主要負(fù)責(zé)電壓的轉(zhuǎn)換，它的運(yùn)行效率優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。以往的變電站基本上都是以人工操作為主，從設(shè)備監(jiān)視到相關(guān)信息反饋均由人工完成，設(shè)備數(shù)據(jù)的記錄、整理、歸檔等工作也都是手工完成，同時(shí)無法對(duì)設(shè)備進(jìn)行全局性的直觀監(jiān)測(cè)。電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用，使傳統(tǒng)的操縱方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，自動(dòng)化操作取代了人工操作，大幅度降低了相關(guān)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量，也減少了人力的投入，為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益，電氣工程的整體效益也隨之獲得顯著提高。自動(dòng)化變電站中的電磁裝置全部被微機(jī)取代，利用計(jì)算機(jī)的圖像顯示功能，可以使監(jiān)視的所有情況全部從屏幕直觀展現(xiàn)出來，操作人員在非常短的時(shí)間內(nèi)便可以掌握全局的動(dòng)向，同時(shí)還能通過對(duì)原始記錄的分析掌握各種問題的發(fā)展動(dòng)向，進(jìn)而采取有效的措施加以解決處理，確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

3 結(jié)論

總而言之，電氣自動(dòng)化在電氣工程中的合理應(yīng)用，進(jìn)一步提高了電氣工程的運(yùn)行效率，借助信息化和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，不但能夠促進(jìn)電氣工程更加完善，而且還能大幅度增加經(jīng)濟(jì)效益。在未來一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)將研究的重點(diǎn)放在電氣自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)上，擴(kuò)大電氣自動(dòng)化的應(yīng)用范圍，逐步推進(jìn)電氣自動(dòng)化的發(fā)展，加快其與國(guó)際接軌速度。

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