電氣工程自動化的設計及應用分析

葉瑞強

【摘 要】 電氣工程是我國工業建設發展的重要組成部分，隨著科技的不斷發展，電氣工程的自動化也逐漸走向成熟，在這一過程中各種技術的參與起到了至關重要的作用，同時在電氣工程的施工中都發揮著決定性的作用。本文筆者主要對電氣工程自動化的設計和應用做探討分析，以保證電力系統的正常運行。

【關鍵詞】 電氣工程 自動化 設計 應用

前言

隨著社會的不斷進步，計算機事業也在飛速進步，自動化系統也越來越深入到了各個行業領域，電力事業的發展也在邁進自動化系統的方向。雖然電力事業的發展前景越來越好，整個電網的建設也在往科學化的方向發展，但是自動化技術的滲入更需要先進的技術支持和系統的管理工作，所以電氣工程中的自動化技術是非常重要的。

1 電氣工程以及電氣自動化概況

電氣工程（Electrical Engineering）是現代工業發展的關鍵領域，隨著科技的不斷更新和發展，電氣工程及其自動化的技術平臺逐漸形成了獨立的系統。電氣工程技術經歷了從電磁學理論的建立到新技術革命時期電氣工程技術學科的形成這樣一個形成與發展的過程。這種系統正逐漸邁向快捷，方便的方向發展。它為我國的工業發展節約了成本，提高了效率。而且，電氣工程還逐漸涉足商業領域，為商業間的交流與傳輸提供越來越多的滿足。

我國作為工業為主導的社會，只有大力發展工業才能促進我國經濟的飛速發展。所以，只有電氣工程及其自動化在社會發展的地位中占有一席之地，才能促進電氣工程及其自動化的長足發展，立足世界。

2 電氣工程自動化的設計原則以及特點

2.1 電氣工程自動化的設計原則

電氣工程中自動化設計的基本原則主要包含了：首先，應該最大限度的滿足生產機構和工藝對對于電氣自動化的要求，在滿足自動化應用的前提下，電氣自動化應用的設計方案應該保障其簡單和經濟性，電氣自動化應用的設計要妥善的處理機械與電氣的關系。其次，電氣自動化設計要從工藝要求、制造成本、結構復雜、使用維護方便等方面來協調的處理好相關的問題。最后，在電氣自動化設計當中應該正確合理地選用電器元件，這樣才能夠確保其使用的安全可靠性，使利用電氣自動化制造出來的產品除了外觀造型美觀大方之外，同時其質量也能夠安全可靠，操作智能安全以及維護方便。

2.2 電氣工程設計中電氣自動化設計的特點

首先，在傳統的電氣工程中，傳統的電氣設備制作的方法喪鐘的計量、控制以及保護都是由一些完全獨立的配件來完成的，相應的用戶需要的一些配電產品只是通過各個配件之間的連接以及功能的配合來形成的。由于電氣自動化中的微型計算機的引入，就能夠形成和微型計算機所對應的自動化的控制系統，微型計算機通過硬件和軟件的組合使系統的控制和管理更加的智能化和人性化，從而能夠有效的達到相關用戶的要求。其次，最初的電氣設備的電氣和自動化都是獨立的，沒有任何的關聯，所以施工的過程中就必須要求各個設備的專門工作人員到工作的現場，然后根據規定的標準信號以及管理的相關原則將相互關聯的界面來劃分清楚，然后再進行有效的協調連接。

3 電氣工程中電氣自動化的應用

3.1 電網調度的自動化應用

電網調度自動化是確保電網經濟、優質、安全的發供電，提高電網調度運行管理水平的重要手段，也是實現管理現代化和電力生產自動化的重要基礎。主要是由電網調度控制中心的計算機網絡系統、服務器、工作站、打印設備、大屏蔽顯示器等組成。其主要功能是：電力生產過程實時數據采集與監控電網運行安全分析、電力負荷預測、電力系統狀態估計、自動發電控制、自動經濟調度，并適應電力市場運營的需求等。其作用主要體現在以下3個方面：

（1）實現對電網安全運行狀態的實時監控。通過調度人員控制和監管電網的電壓、潮流、周波和負荷等，并觀測主設備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標，使之能符合規定，以保證用戶計劃用水、用電、用汽等的需求。

（2）實現對電網運行的經濟調度。在對電網實現安全監控的基礎上，再通過自動化手段以實現電網經濟調度，以達到節省能源、降低損耗和多供電、多發電的目的。

（3）實現對電網運行安全事故的分析和處理。電網中出現異常運行或者故障的因素非常復雜，且十分迅速，如果不能及時的判斷或處理措施不當，有可能會危及到設備安全和人身安全。通過電網調度自動化技術的增強，能夠實現電網的安全運行分析，提供事故處理的對策和相應的監控手段，以防止事故的發生，并對已發生的事故進行及時處理，減少和避免事故的發生率。

3.2 發電廠分散測控系統的自動化應用

發電廠分散測控系統在實際的應用過程中通常采取分層分布結構，其具體組成是以太網、高速數據通訊網、運行人員工作站、過程控制單元和工程師工作站。過程控制單元是由只能輸入/輸出模件與可冗余配置的主控模件共同組成，且主控模件又通過冗余智能輸入/輸出和輸入/輸出總線模式來進行通訊。其中過程控制單元是可以直接用于生產過程的，并直接接受熱電阻、熱電偶、電氣量、開關量、脈沖量和現場變送器等信號，并在運算處理完成以后在對設備的運行狀態和運行參數實現實時的顯示、打印和信號輸出，以此來直接驅動執行機構，最終實現生產過程的聯鎖保護、檢測與控制。工程師工作站與運行員工作站提供的是人機接口，過程控制單元一方面是向運行員工作站發送信息，另一方面就是接受由工作站發送過來的指令，以此來作為操作人員提供監視和控制機組運行狀態的方式和手段。而工程師工作站則是為工程師提供設置和修改系統組態的診斷方式和維護方式。

3.3 變電站綜合自動化

變電站的作用是分配和接受電能、變換電壓和控制電能流向等方面，并且通過對變壓器的使用將不同電壓級數的電網聯系起來。進行變電站自動化的主要目的是取代電話人工操作和人工監視，從而擴大對變電站的監控功能，從整體上提高變電站管理水平和運行水平的自動化系統。隨著微機監控技術在變電站的實際應用范圍得到擴大，目前變電站正朝著綜合自動化的方向進行發展。在目前我國的發展中，已經基本實現了變電站繼電保護微機化和遠程的遠動和監控，并正在極力研發推廣無人值班變電站的操作體系。endprint

3.4 配電自動化

同調度自動化相比，配電自動化的規模較小。配電自動化是一項集合了現代控制技術、計算機技術、數據傳輸、設備管理等方面為一體的綜合信息管理系統。配電自動化目的是改進電能質量、提高供電的可靠性、向用戶提供優質的服務，并減輕運行人員的勞動強度，以實現經濟運行的目標。我國的配電自動化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動化、集中監控模式的配電自動化和集中監控模式的配電自動化與配電管理相結合的模式。目前我國多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結構，將主站和子站通過網絡進行聯在一起，從而形成統一的配電自動化系統。

4 電氣工程中電氣自動化應用的優勢

4.1 電氣工程中電力設備的在線監測

隨著開關、變壓器、短路器以及發電機等這些一次設備的應用，往往需要對其中關鍵的參數進行不間斷的實時監測，這就要求監視設備不但能夠監視設備在線運行狀態，同時也能夠對設備的一些重要的參數變化趨勢進行分析和預測，以此來分析是不是會有什么故障發生，以縮短設備的保養周期，延長設備的實際使用期限，這對于整體的檢修從定期向情況狀態方面檢修發展提供了幫助和基礎保障。

4.2 電氣自動化應用下電氣工程中電力設備的智能化

一般情況下，電力一次設備與二次設備的安裝地點之間都要有一定的間隔，一般要求相隔幾十米，有的甚至是要求幾百米遠，相互間由大電流控制電纜與強信號電力電纜連接。與之不同的是，在進行一次設備的結構設計時，往往要先考慮實現常規的二次設備的功能，這樣做能夠節約大量的電力信號電纜和控制電纜。

5 結語

隨著我國經濟的發展和科學技術的進步，電氣工程中自動化技術也得到了迅速發展，并被廣泛運用于各個領域當中。因此，作為一名電氣工作者，應積極綜合當前電氣工程中的實際運用情況，開拓新理論、新技術的運用思路，為我國的電氣工程自動化技術的運用和發展做出應有的貢獻，保障電氣行業的健康快速發展。

參考文獻

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