電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用探究

王少芳，曹占超

（1.天津市天房科技發(fā)展股份有限公司，天津 300384；2.天津天大求實(shí)電力新技術(shù)股份有限公司，天津 300384）

0 引 言

電氣自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代科技持續(xù)發(fā)展的背景下日趨成熟，因此得到了廣泛應(yīng)用。催生電氣自動(dòng)化技術(shù)出現(xiàn)的電氣工程在對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用上較為深入，使電氣工程各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控的同時(shí)，也對(duì)電氣工程相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定性及安全性作出了保障，對(duì)推動(dòng)我國(guó)社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展及工業(yè)建設(shè)而言有著非常重要的意義，還對(duì)人民的生活質(zhì)量起到了部分改善及提升作用[1]。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 涉及領(lǐng)域廣

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用十分廣泛。隨著社會(huì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)該技術(shù)提出了更高的技術(shù)要求。電氣工程中對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，具有極為廣泛的涉及領(lǐng)域，在電氣工程眾多環(huán)節(jié)中均得到了一定程度的應(yīng)用[2]。某種程度上，決定電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平的是相關(guān)系統(tǒng)硬件及軟件的設(shè)計(jì)水平。軟硬件的設(shè)計(jì)越優(yōu)秀、合理，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平也就越高。

1.2 對(duì)電子技術(shù)的依賴性強(qiáng)

具有足夠技術(shù)水準(zhǔn)的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的前提與必要條件，即要實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，就需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的傳輸與控制。在無(wú)電子技術(shù)支持的情況下，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)往往處于癱瘓狀態(tài)，無(wú)法保持正常運(yùn)行甚至根本無(wú)法運(yùn)行[3]。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

得益于電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用，電氣工程在應(yīng)用后的生產(chǎn)過(guò)程中創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。電氣自動(dòng)化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分顯著，主要體現(xiàn)在如下幾方面。

2.1 具有高水平的可靠性與安全性

電氣自動(dòng)化在控制模式上比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)更便捷，也更簡(jiǎn)單。通過(guò)運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制器在精準(zhǔn)度與難易度上均得到了一定水準(zhǔn)的優(yōu)化。傳統(tǒng)控制模式經(jīng)常需要進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)模型的過(guò)程中往往會(huì)因受到客觀因素影響導(dǎo)致某些問(wèn)題無(wú)法及時(shí)預(yù)測(cè)，而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用則解決了這一問(wèn)題，并有效提升了控制效率[4]。隨著近年來(lái)電氣自動(dòng)化的飛速發(fā)展，在先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)上也投入了大量精力及資源，收獲了可喜的成果，從而使得對(duì)影響電氣工程的客觀因素在數(shù)量及內(nèi)容上的預(yù)測(cè)更加精準(zhǔn)而全面，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性及可靠性作出了有效保障。

2.2 更高的自動(dòng)化程度

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展與科技水平的不斷提升，電氣自動(dòng)化技術(shù)中對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越全面，使得應(yīng)用了電氣自動(dòng)化技術(shù)的電氣工程具有越來(lái)越高的自動(dòng)化程度[5]。由于自動(dòng)化技術(shù)的統(tǒng)一性在發(fā)展過(guò)程中受到相應(yīng)重視并被重點(diǎn)強(qiáng)化，因此控制系統(tǒng)的兼容性也得到了較大程度的提升，具體體現(xiàn)在電氣工程運(yùn)行過(guò)程中的調(diào)控系統(tǒng)得到更高水準(zhǔn)的完善，在自動(dòng)化技術(shù)的建設(shè)過(guò)程中也強(qiáng)調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化，使運(yùn)行中的問(wèn)題可以得到及時(shí)的處理與解決，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性及可靠性也做出了相應(yīng)保證。

2.3 提升了系統(tǒng)管控的有效性

電氣工程系統(tǒng)調(diào)控的有效性因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化技術(shù)的應(yīng)用而得到了相應(yīng)的發(fā)展，由于電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速而有效的系統(tǒng)響應(yīng)，致使電氣工程系統(tǒng)的調(diào)節(jié)在即時(shí)性上得到大幅提升，對(duì)電氣工程系統(tǒng)的運(yùn)行效率也是一種較高水平的優(yōu)化[6]。此外，相關(guān)研究人員同樣重視電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的智能化水準(zhǔn)，因此在智能技術(shù)的引用上不遺余力，使電氣自動(dòng)化技術(shù)的智能化程度始終處在高速發(fā)展的狀態(tài)下，最顯著的成果在于實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離調(diào)控，這對(duì)推動(dòng)電氣工程建設(shè)工作而言有著非常深遠(yuǎn)的意義。

3 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 變電站電氣工程的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用體現(xiàn)在以現(xiàn)代信息技術(shù)及自控技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并建立電氣自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)以替代變電站的人工作業(yè)，從而使變電站日常管理及控制工作具有高度的自動(dòng)化水平，并有效提升變電站變電系統(tǒng)運(yùn)行的效率。變電站對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站所有電氣設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)控，建立層次多，方位全的監(jiān)控體系，保證變電站在運(yùn)行過(guò)程中管理工作的即時(shí)與高效。在變電站應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，往往會(huì)通過(guò)對(duì)微機(jī)設(shè)備的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)控的可視化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化，再加上繼電保護(hù)、故障自動(dòng)記錄、開(kāi)關(guān)操作、自動(dòng)測(cè)量、遠(yuǎn)程監(jiān)控等設(shè)備及系統(tǒng)的應(yīng)用，能使變電站在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的幫助下實(shí)現(xiàn)高水平的自動(dòng)化管理。

3.2 繼電保護(hù)器中的應(yīng)用

繼電保護(hù)工作的目的是檢測(cè)整個(gè)電氣工程中其他電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，因此在電氣工程中有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是電氣工程的重要組成部分之一。由于繼電保護(hù)器在工作過(guò)程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)部分電氣設(shè)備的故障及可能存在的隱患，并迅速預(yù)警，因此在保護(hù)整個(gè)電氣工程的安全方面有著極為重要的意義。傳統(tǒng)繼電保護(hù)器是將故障通知工作人員，之后由工作人員進(jìn)行處理，并不對(duì)問(wèn)題采取任何措施，從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到問(wèn)題解決一般需要耗費(fèi)較多時(shí)間，無(wú)法保證繼電保護(hù)器發(fā)揮功能的即時(shí)性，在安全防范工作上也就存在一定的缺陷。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到繼電保護(hù)器中之后，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況自行切斷電力，隨后發(fā)出警報(bào)通知工作人員進(jìn)行進(jìn)一步的處理。由此可見(jiàn)，在繼電保護(hù)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之后，能夠通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行采集，并分析是否需要作出保護(hù)措施，從而有效提升處理效率，確保在發(fā)生異常情況時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性作出了應(yīng)有的保障。

3.3 發(fā)電廠電氣工程的應(yīng)用

目前，發(fā)電廠對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在其分散測(cè)控系統(tǒng)中，分散測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是分層分布測(cè)控系統(tǒng)，是對(duì)由多個(gè)模塊構(gòu)成的整體性系統(tǒng)進(jìn)行模塊監(jiān)控及過(guò)程測(cè)控。過(guò)程測(cè)控及模塊監(jiān)控的實(shí)際信息能在生產(chǎn)運(yùn)行中顯示出來(lái)，這就為系統(tǒng)操作人員進(jìn)行監(jiān)控提供了便利條件。

以當(dāng)前主流的水力及火力發(fā)電廠為例，水力發(fā)電廠對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用除了能使相關(guān)設(shè)備具有自動(dòng)化特點(diǎn)，還能促進(jìn)全廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，進(jìn)而有效保證整個(gè)水力發(fā)電廠廠區(qū)的生產(chǎn)安全，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性及穩(wěn)定性有非常重要的意義；火力發(fā)電廠對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能使發(fā)電廠的設(shè)備串聯(lián)成一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行過(guò)程的一體化，對(duì)火力發(fā)電廠發(fā)電效率的提升有很大幫助，也能為發(fā)電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，發(fā)電廠電氣設(shè)備操作人員能夠及時(shí)采集電氣設(shè)備運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)（包括運(yùn)行時(shí)間、狀態(tài)等），并對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，從而使得潛在隱患能夠得到有效排除，充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)潛力，創(chuàng)造更多的生產(chǎn)價(jià)值；還能幫助發(fā)電廠進(jìn)行對(duì)發(fā)電機(jī)組的保養(yǎng)維護(hù)工作，控制保養(yǎng)維護(hù)工作的成本支出，并提升發(fā)電廠的管理效率，為發(fā)電廠的進(jìn)一步發(fā)展預(yù)留好技術(shù)支持。

3.4 電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)是非常有必要的，同時(shí)也能大幅提升我國(guó)電氣工程的建設(shè)與發(fā)展水平。電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在如下兩方面。（1）對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析處理。由于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)復(fù)雜程度較高，且構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)之間往往具備顯性或隱性關(guān)聯(lián)，因此電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，極容易因?yàn)槟硞€(gè)細(xì)節(jié)引發(fā)具有高度復(fù)雜及較大難度的問(wèn)題、故障及異常，如果不能對(duì)這些情況進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)、分析及判斷，也就無(wú)法進(jìn)行有效的處理，其后果是極有可能給電網(wǎng)留下安全隱患，對(duì)電氣設(shè)備乃至人身安全造成一定的威脅。（2）電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)存在的目的就是對(duì)電力市場(chǎng)當(dāng)前及一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行評(píng)估、監(jiān)控等工作，并采集相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度、供電及電力負(fù)荷等作出預(yù)測(cè)與判斷，優(yōu)化區(qū)域內(nèi)的電力使用情況。在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠保證對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)工作擁有即時(shí)性及動(dòng)態(tài)化的特點(diǎn)，便于優(yōu)化電力使用。

4 電氣工程應(yīng)用電氣自動(dòng)化的問(wèn)題及處理

4.1 節(jié)能問(wèn)題

由于電阻是客觀存在的因素，無(wú)論材料的導(dǎo)電性能有多強(qiáng)，始終都會(huì)具備一定數(shù)量的電阻，從而造成電力資源上的額外損耗，因此在電氣工程應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)時(shí)往往面臨著如何最大化節(jié)約電力的問(wèn)題，尤其是在建筑行業(yè)的電氣工程中，這一問(wèn)題更為顯著。此外，電網(wǎng)鋪設(shè)的線路過(guò)于復(fù)雜也會(huì)造成很高的耗電量，這是因?yàn)殡娮璧膹?qiáng)度會(huì)隨材料的形狀而改變，材料越細(xì)、越長(zhǎng)，則材料產(chǎn)生的電阻也就越強(qiáng)，因此復(fù)雜的線路往往具有較高的電阻，導(dǎo)致電力資源在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)極大程度上的浪費(fèi)，不符合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求。

應(yīng)對(duì)節(jié)能問(wèn)題的方法主要從兩方面入手，首要的是在電氣工程中做好對(duì)線路的優(yōu)化工作，在保證電氣工程功能性的前提下，爭(zhēng)取縮短配電線路的總長(zhǎng)，減少因線路過(guò)長(zhǎng)造成的電力消耗；從而達(dá)到節(jié)能的目的；其次則是積極研發(fā)新型材料與相應(yīng)供電設(shè)施（如變壓器等），通過(guò)大力研發(fā)制造出電阻低、強(qiáng)度高、經(jīng)濟(jì)化的新材料并投入到實(shí)際生產(chǎn)中，以新材料代替現(xiàn)有材料制成供電線路，同時(shí)通過(guò)對(duì)供電設(shè)施的研究與結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，使之能夠在轉(zhuǎn)換電流時(shí)具有更高的效率及更低的損耗，保證電氣工程應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)時(shí)的電力損耗得到有效壓縮，滿足節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需求。

4.2 環(huán)境影響

電氣自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中較容易受到外界影響，包括環(huán)境因素等。濕度較高的環(huán)境或氣壓均會(huì)使電氣工程設(shè)備受到影響，嚴(yán)重情況下會(huì)破壞電氣工程設(shè)備的結(jié)構(gòu)，致使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)作無(wú)法保持應(yīng)有的穩(wěn)定性，從而無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的效果。

解決措施在于為電氣工程設(shè)備提供穩(wěn)定的環(huán)境，該環(huán)境需要控制好濕度與溫度，避免濕度過(guò)高造成電氣工程設(shè)備表膜脫落，或溫度過(guò)低造成設(shè)備表面形成冷凝水腐蝕設(shè)備，進(jìn)而確保電氣工程設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

5 結(jié) 論

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展而言都具有非常重要的意義。電氣工程作為推動(dòng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要因素，其效率、運(yùn)行質(zhì)量及安全性均應(yīng)得到相應(yīng)的控制與保障。電氣自動(dòng)化技術(shù)在能夠使電氣工程實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的同時(shí)，也使電氣工程的效率與效益得到顯著的提升，因此理應(yīng)在電氣工程中得到廣泛的推廣與應(yīng)用，以促進(jìn)行業(yè)及社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展。