淺談現代控制技術在電氣工程系統中的應用

崔玉輝

摘要：數控技術不僅是現代科技較為關鍵的核心學科，而且在多個領域都有著廣泛的應用。本文以電氣工程為研究對象，結合數控技術的相關理論，主要分析了該技術在電氣工程中的具體應用。

關鍵詞：數控技術;電氣工程;應用

前言

近年來，數控技術得到了飛速發展，在柔性、精確性、可靠性、集成性和宜人性等方面功能越來越完善，已成為現代先進制造業的基礎，以及實現自動化的核心技術。而電氣工程中的電氣技術隨著科技的不斷突破，也逐漸呈現出自動化、智能化的特點，為了能更高效、更便捷、更精準的控制高壓、強電流、變電場所等特殊領域，降低電力工作者在工作過程中受到的傷害及威脅，數控技術就成為了人們關注的重點。以下本文就該技術在電氣工程中的實際應用進行具體探討。

1.數控技術在電氣工程中應用的科學性分析

電氣工程是以電工科學中的理論為基礎而形成的工程技術，并且隨著科技的發展，已經逐漸發展成為技術含量高、系統且延續的工程，并在國民經濟和高新技術發展起著舉足輕重的作用。近年來，電氣工程不斷吸收其他新興學科的成就，促進了自身不斷開拓創新。如KVM系統，通過實踐證明，該系統在電氣工程中的應用是比較合理且科學的。它整合了現代機房管理的理念，為設備管理、用戶管理、用戶操作控制及用戶操作記錄提供了全新的技術手段，并且利用KVM監控管理系統對KVM交換機進行集群管理，可以應對電氣設備及操作人員數量不斷增加的復雜局面[1]。

KVM監控管理系統可以提供KVM交換機需具備的增值功能：集中、安全地管理電氣設備;統一地用戶管理，用戶權限分配;完整地用戶訪問記錄;完整地安全性架構。并且該系統具備事后審計的能力，記錄和跟蹤各種系統狀態的變化;提供對系統故意入侵行為的記錄和危害系統安全的記錄;實現對各種安全事故的定位;監控和捕捉各種安全事件。此外KVM監控管理系統，為電氣設備管理提供了新的技術手段。根據新的技術手段對管理模式進行調整，可以提供一套與目前電氣設備規模和安全性要求相適應的高效、集中管理平臺，完善電氣設備管理制度。

2.數控技術在電氣工程中的具體應用分析

2.1監控設備運行環境

在電氣工程當中應用數控技術可以實現對其運行中狀態的監控，如電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數等以及開關設備的運行狀態等。如饋線自動化系統，主要是利用通信技術和數控技術，在正常情況下，實現遠方實時監測饋線的分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電壓、電流情況，并實現線路開關的遠方遙控合閘和分閘操作;在相間短路故障發生時對饋電線路進行故障監測、故障快速定位、故障隔離、非故障區域正常恢復供電，從而實現饋電線路的穩定運行。該系統中的控制箱主要包含了四個部件：

1）開關操動控制電路：該電路應具有防止誤操作安全閉鎖的功能，能夠選擇遙控或當地手動操作，并有手動開、合開關按鈕，還有AC電源或DC蓄電池電壓指示。

2）通信終端：通過通信終端機與光纖、有線、無線等通信網接口，與上級主站交換數據。

3）饋線自動化遠方終端：這是控制箱中的核心單元，用于完成數據采集、遙控命令的執行以及通信處理等任務。它一般采用交流采樣技術，使用數字信號處理芯片DSP，根據電壓、電流采樣值計算各種電氣量，進行故障檢測與記錄。

該系統在具體應用中具有以下效益：

1）減少停電時間，提高供電可靠性。利用饋線自動化系統，實現線路故障區段的自動定位、隔離及健康線路的自動恢復供電，可縮小故障停電范圍，減少用戶停電時間，提高供電可靠性。

2）提高供電質量，降低網損。饋線自動化系統可以實時監視線路電壓的變化，自動調節變壓器輸出電壓或投切無功補償電容器組，保證用戶電壓符合要求，實現電壓合格率指標，同時也可降低網損[2]。

3）減少電網運行與檢修費用，實現狀態檢修。利用饋線自動化提供的數據，可及時確定線路故障點及原因，縮短故障修復時間，節省修復費用。同時，對配電線路及設備運行狀態進行實時監視，可根據設備的“健康情況”及時檢修，這樣不僅可減少故障停電時間外，也減少了故障搶修的費用。

2.2電網負荷管理

配電網的負荷管理的實質是負荷控制。它包括兩個方面：一是在正常情況下，對用戶電力負荷按預先確定的程序進行監測和控制，削峰填谷，改變系統負荷曲線形狀，達到減少機組運行、提高設備利用率、降低供電成本、節省能源的目的;二是在事故情況下，自動切除非重要負荷，保證重要負荷不停電以及整個電網的安全運行。

數控技術的負荷管理中的應用主要是分散負荷控制裝置和遠方集中負荷控制系統兩種。其中分散的負荷控制裝置功能有限，不靈活，但價格便宜，可用于一些簡單的負荷控制。如用定時開關控制路燈和固定讓峰裝置設備，用電力定量器控制一些用電指標比較固定的負荷等。遠方集中負荷控制系統的種類比較多，根據采用的通信方式和編碼方法的不同，可分為音頻負荷控制系統、無線電負荷控制系統、配電線載波負荷控制系統、工頻負荷控制系統和混合負荷控制系統五類。

總的來書，結合數控技術建立的負荷控制系統，能夠使日負荷曲線變得比較平坦，進而使現有電力設備得到充分利用，從而減少發電機組的起停次數，延長設備的使用壽命，同時對穩定系統的運行方式，提高供電可靠性也大有益處。

2.3在生產加工中的應用

數控技術目前在機床中的應用較多，其工藝原理為：根據加工工藝要求編寫加工程序并輸入CNC，CNC按加工程序向伺服（或步進）電動機驅動單元發出運動控制代碼，伺服（或步進）電動機通過機械傳動機構完成機床的進給運動;程序中的主軸起停、刀具選擇、冷卻、潤滑等邏輯控制代碼由CNC傳送給機床電氣控制系統，由機床電氣控制系統完成按鈕、開關、指示燈、繼電器、接觸器等輸入輸出器件的控制。目前，機床電氣控制通常采用可編程邏輯控制器，PLC具有體積小、應用方便、可靠性高等優點[3]。

數控系統是在存儲器內裝有可以實現部分或全部數控功能軟件的專用計算機，并配有接口電路和伺服驅動裝置的系統。它由加工程序、輸入輸出設備、計算機數控裝置、可編程控制器、主軸控制單元及進給驅動裝置等組成，其作用分別為：

1）加工程序是用戶根據被加工工件圖樣的要求而編制的數控系統能進行處理的工件加工程序。

2）輸入輸出設備是指能完成程序編輯、程序和數據輸入、顯示及打印等功能的設備，包括鍵盤、磁盤、CRT顯示器、編程機等。

3）計算機數控裝置是指能根據輸入的信息進行數值計算、邏輯判斷、軌跡插補和輸入輸出控制的裝置，它是數控系統的核心。

4）可編程控制器是實現換刀、主軸起（停）及變速、零件裝卸等輔助功能控制和處理的專用微機。

5）主軸控制單元是由主軸驅動器或變頻器對主軸電動機實現主軸的無級變速及通過可編程控制器實現主軸定向停止的功能模塊組成。

6）進給驅動裝置是把數控裝置處理的加工程序信息，經過數字信號向模擬信號轉化后，使位置控制部分驅動進給軸，一按要求的坐標位置和進給速度進行控制，它分為位置控制和速度控制兩個單元，它直接關系到加工質量的高低。

3.結語

總的來說，數控技術在電氣工程中的應用，促進了電氣工程自動化、智能化、高效化的發展。如何促進數控技術規模化、系統化的應用，這是今后應當深入研究的課題，尤其是面對功能日益復雜，要求越來越多的電氣工程，更要不斷創新和改革數控技術，才能保障充分發揮數控技術作用，促進國民經濟的不斷發展。

參考文獻：

[3]梁曉靜.PLC在數控機床中的應用自動化控制分析[J].工程技術：全文版，2016，10（10）：281.

[4]胡明.電氣自動化技術在電氣工程中的應用探究分析[J].工程技術：文摘版，2016，12（9）：9.

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