電氣自動化技術在電氣工程中的應用探析

內蒙古工業大學 樊雅文

電氣自動化技術是運用了自動檢測功能和自動控制功能的綜合性裝置體系，對電力系統能完成遠程調節控制和信息監控等功能，在技術發展的背景下信息化技術會逐步滲透至原有的電力工程中，確保其工作效率持續有效提升。電氣自動化技術需要自動化的電腦配置和相應技術進行協調，同時在電氣工程的實際應用中，電氣自動化技術也要堅持最大限度滿足生產的基本需求，要求具體的設計方案要盡可能簡潔經濟，要處理好結構內部的關系，最大程度的保證電力系統在高效穩定安全的狀態下進行運轉。

1 電氣自動化技術

1.1 電氣工程自動化控制的主要設計理念

電氣工程自動化控制設計是為集中監控服務，集中監控的優勢在于它可將各個節點的信息內容進行統一的整理和分析，對整體的運行狀態能夠有一個完整的評估，由于設置了多種傳感器并同時運行，所以當相鄰部位的數據同時出現波動就可互相驗證，減少了由于機械故障而產生偶然數據波動的情況，為系統做出正確判斷提供更多的依據和參考[1]。

由于是集中監控所以能夠集中相應的資源，對于出現問題的區域和環節能夠做出更多有效的處理，實現了系統運行方式和維護方式上的簡易處理，在實際操作過程具有非常重要的意義。實現了對大量數據進行實時監控并給出操作人員具體維護和控制的對象。集中監控減少了由于監控對象數量少產生的局限性影響，且不同監控對象的數據信息能夠互相佐證、互相借鑒，減少了偶然事件和外部環境影響所造成的干擾，讓系統的判斷更加全面準確。與其他系統相比使得系統在設計時更加簡單，系統運行過程中集中化的理念始終會作用于具體的操作，同一處理器就能夠處理系統中所有的內容，發揮了處理器強大的運算潛力，也節約了資源避免了重復設置。

1.2 遠程監控式應用

電氣工程使用遠程監控從空間和時間上都具有非常重要的意義，首先從空間上可大幅降低電纜的占地面積，從而降低電纜采購、安裝、維護的成本，而且安裝便捷、省時省力。遠程監控設備經過多代的發展迭代已非常成熟，在執行監控任務時能長時間處于穩定的工作狀態，內部結構在一開始就預設有遠程監控兼容模塊，能帶來更多功能的拓展，可廣泛應用于電氣工程的自動化控制，且能在空間和時間上為控制人員的具體工作內容提供更多樣的方案，便于工作人員及時收集掌握全局的運行狀態。

遠程監控也具有一定的缺點或是限制，就是它對通訊網絡極為依賴，如通訊網絡速度不能達到系統應用的正常水平，整個通訊網絡的信息傳遞就會非常緩慢，而且由于信息通信是及時進行并實時處于在線連接狀態的，所以產生的數據量非常大，對于如此大體量的信息進行及時的收集、傳輸、處理、整理、分析是需要專業硬件設備和經過優化過的系統網絡才能實現的，對于一般體量較小的企業難以承接如此復雜系統的運營維護。所以一部分企業除了遠程監控系統之外，還會選擇其他的輔助運行系統用于解決一些具體的問題[2]。

1.3 現場總線監控式的應用

現場總線監控式具有較強針對性的設計理念，根據不同的架構和功能進行專門的設計，該類監控系統具備的優勢在于它既可兼顧遠程監控的優點，讓工作人員的工作環境和工作時間變得更加靈活，同時也可減少隔離設備數量，節約了安裝維護的成本和時間，所以整體設計安裝操作都較為方便，是一種理想的過渡階段選擇。

2 電力系統中電氣自動化技術的發展

2.1 綜合自動化技術與智能保護

隨著電力系統自動化保護理論的不斷發展和相關實踐的經驗總結，電氣自動化保護裝置在適應性和人工智能技術的不斷加持下，也實現了更多功能的開發和應用。目前綜合自動化技術在綜合自動控制技術、微機技術和通信網絡技術方面都有了深入的發展，這些技術的不斷演進和升級，使得電氣自動化保護裝置擁有了更加智能的控制樞紐，實現了功能的拓展，電力系統運行的安全和穩定也有了更多的保障，提升了電氣自動化技術的應用范疇，能夠更加廣泛的應用于不同電壓等級的電站，我國目前綜合自動化控制技術和智能自動化保護技術，已經投入了一定規模的實踐應用，在應用過程中數據反應良好，具體的管理模式和內部結構已經處于國際的領先水平。

2.2 電力系統自動化實時仿真系統

隨著電力系統中實時仿真建模和復合動態監測相關研究工作的不斷深入和成果取得，電力系統逐漸引入了實時數字模擬仿真系統。該系統最大的特征在于具備實時性和混合性的特征，可為電力系統的暫態實驗和穩態實驗提供同樣可靠真實的數據，也可與多種電力控制裝置間形成閉環系統，為研究人員對特定環境下裝置的實踐性能和測試提供相應的條件。過去這樣的仿真系統由于技術的限制遲遲無法形成，導致研究人員想要對一些特殊課題進行研究時只能通過理論推導的方式來進行演算，而這種演算過程即使考慮再多的影響因素，在實際過程中也必然會出現偏差，影響到結果的準確性。而這種仿真建模的形式能幫助研究人員以近乎真實的狀態了解到該結構在真實作用條件下的各類影響和反應，得出最為可靠的數據變動記錄，并將這些記錄用于持續完善系統改進過程，提升設計的完成度和準確性。

2.3 人工智能在電力系統中的應用

隨著電力系統網絡的不斷擴展，需進行管理和控制的數據源數量以及規模在日漸膨脹，面對大體量數據運算管理工作，傳統的人工機械管理方式已無法應對當前的控制規模。人工智能是基于機器學習的方式對某些特定的程序和邏輯進行控制掌握，人工智能的加入對于電力系統的控制和管理會帶來顛覆性的影響。

首先人工智能會逐漸取代傳統的人工干預控制，在實踐過程中，人腦由于受到精力和疲勞的雙重影響，工作一段時間后運算能力和準確性就會出現大幅度的下降，而這種明顯的控制能力下滑會直接影響到對于電力系統的正常管理。由于電力控制工作是一種機械式的對照式管理，只要對其內在的邏輯或是因果影響關系有一個認識，就可在合適的時間以合適的指令完成適合的動作，從而達到對電氣系統進行控制的目的。人工智能在進行電力系統的自動化控制管理學習過程中并不需花費太長的時間，就可以掌握其中的邏輯關系，只要對各類正常數據信息和異常數據信息進行比對學習，然后再在其程序中加入不同編程，讓其能夠根據數據變動情況進行自我分析，達成對數據結果的運算表達判斷不同類型數據波動情況所代表的含義并對其進行相關的控制。

人工智能的加入，使得電氣自動化控制中心的運算速度能夠得到進一步的提升，且控制中心的管理權限和控制范圍會進一步提升，原來由機械輔助管理控制的區域可以完全交由人工智能進行，全面掌握電力系統的運行分析、系統元氣件的故障檢查和排除，以及系統整體運行狀態的判斷都可以由人工智能來進行。隨著電力行業的不斷發展和升級，其自動化水平會不斷提升，標準控制會越來越廣泛，人工智能控制理論的相關研究和實踐也會越來越多，未來電力系統的控制必然是以人工智能為主導。

3 電氣自動化技術在電力系統中的具體應用

3.1 變電站及配電自動化的應用

變電站自動化技術是采用通信技術、計算機技術、電子控制技術和信息處理技術，完成對正常工作信息的識別和判斷分析數據特點，完成相應的指令控制實現對二級設備的優化設計和組合，減少過程中人工控制的參與程度，提升內部信息處理的效率，節約人力成本，保證系統運行分析處理的連貫性，減輕配電站人員的勞動強度，并且提升了配電站人員的安全保障，使得整個系統能夠在同一套控制體系下進行運轉和監督。

3.2 在電網調度自動化中的應用

在電力工程中，電網的總調度能夠通過顯示器和計算機服務平臺直觀展示出來，根據電力工程電網當前的運行狀態和數據波動情況，進行實時的數據分析，監控電網的工作狀態，通過各自系統傳送的數據信息對發電狀況進行掌握，同時對整個電力工程的系統運行穩定進行評估和預測，減少電網運行過程中出現故障的可能性，通過電氣自動化技術做出最快的判斷和干預。

綜上，電氣自動化是我國電力工程未來發展的一個必然趨勢，我國的電力部門在未來還會強化電氣自動化技術的投入和研發，為我國電力事業的進一步發展提供扎實的理論和技術基礎。