電氣自動化在電氣工程中融合運用的分析

李鵬飛

（東營市人民醫院，山東東營 257091）

1 引言

在電力領域當中，面向智能化、自動化的電氣工程已經成了主要的發展方向，我國現代電力企業應當緊跟社會時代發展的步伐，在電力工程當中合理運用電氣自動化技術，利用電氣自動化技術實現對電力工程的自動化管理、集中化管理，這對于保證整個電力系統的運行穩定性是尤為重要的。

2 電氣工程與電氣自動化技術概述

2.1 電氣工程概述

電氣工程與電能生產之間存在著密切的聯系，電氣工程主要應用于電能的生產、傳輸及管理，如電力系統運行、電網結構設計、電氣設備設計與運行等。在電力領域當中，電氣工程是尤為重要的組成部分。同時，伴隨著現代社會發展對電力能源的需求不斷擴增，電力系統的運行壓力不斷提升，而若想保證電力系統穩定地運行，就必須對電氣工程提出更為嚴格的要求。現如今，電氣設備的容量大幅度提升，這就使得現代社會居民的用電需求能夠得到進一步滿足，但容量的擴增將會導致電氣設備的運行穩定性受到影響，故而為了保證電氣設備運行的穩定性，就必須加強對電氣工程的管理，促使電力企業能夠在保證供電質量的同時，能夠正常使用電氣設備[1]。

2.2 電氣自動化技術概述

電氣自動化技術是一門綜合技術，其融合了電子技術、網絡技術及電氣工程專業相關知識，在電氣工程領域當中應用極為廣泛。在電氣工程領域當中，電氣自動化技術主要應用于電力系統的運維當中，其能夠為電力系統提供良好的監控、維護與管理能力，從而保證電力系統安全、高效、穩定地運轉。電氣自動化技術應用于電氣工程的特點主要體現在電力系統運行數據的收集、分析與整理方面，促使電力企業能夠直觀、全面、實時地掌握電力系統的實際運行狀況，同時將整理好的數據信息反饋給相關工作人員，相關工作人員便可根據電力系統的運行數據判斷電力系統中是否存在運行故障問題，并根據對數據信息的分析判斷故障原因及故障點，從而及時制訂針對性的解決方案。由此可見，電氣自動化技術在電力工程中的應用特點主要體現在電氣工程運行及生產中的信息處理方面[2]。

2.3 電氣自動化技術在電氣工程中的應用優勢

首先，在電氣工程中融入電氣自動化技術能夠保證電力系統的運行穩定性，同時能夠合理地調控電力系統的運行狀態，避免在電力運輸過程中存在電力能源浪費的現象，以實際的電力需求為基準，以保證電力企業的經濟效益。其次，電氣自動化技術能夠提高電力工程的維護與檢修的質量，能夠快速、準確地發現電力系統當中存在的運行故障，避免故障進一步擴散而導致整個電力系統的正常運行受到影響，從而保證電力系統運行的安全。最后，電氣自動化技術能夠幫助電力工程實現自動化控制，利用自動化技術代替部分人力勞動，減少人力控制過程中存在的工作失誤現象，這對提升電氣工程的管理效率與質量是尤為重要的。

3 電氣自動化在電氣工程中的融合運用

3.1 在繼電保護裝置上的融合運用

繼電保護裝置是電力系統的核心設備，其能夠實現在電力能源生產、傳輸的過程中對電力系統提供保護。實際上，在電力系統運行的過程中，主要的工作設備包括一次設備和二次設備。一次設備主要提供監控功能，是保證電力系統正常運轉的重要設備，而二次設備的主要功能則是為電力系統提供保護功能的設備，而繼電保護裝置則屬于電力系統的二次設備[3]。繼電保護是電力系統“三大防線”中的第一大防線，在其中融入電氣自動化技術能夠實現的功能包括以下3 個方面：第一，故障元件切除功能。當電力系統出現運行故障時，繼電保護裝置能夠快速識別故障問題、故障原因及故障點，并鎖定故障元件，將其從電力系統當中切除，避免故障元件損害相鄰元件，從而避免故障進一步擴散，同時也能夠保證故障元件不會受到進一步的損害。第二，能夠有效縮短停電時間。采用智能通信設備實現對通信系統的創新與優化，促使通信系統更快速、更高效、更便捷地傳遞信息，而在此基礎下融入繼電保護裝置能夠快速傳遞故障信息，當電力系統出現故障導致停電時，繼電保護裝置能夠快速對電力系統故障點進行分析與處理，且在處理完成之后，采取預定措施快速恢復供電，大幅度縮短停電時間。第三，實現自動與手動聯合進行故障檢測。實際上，雖然在繼電保護裝置中融入了電氣自動化技術，但并不是所有的檢測與故障分析問題均需要依靠電氣自動化技術來完成，當存在一些電氣自動化技術無法處理的故障時，繼電保護裝置將會發出預警信號，提醒相關工作人員電力系統中存在故障問題，而此時，繼電保護裝置會結合電力系統的實際運行情況及元件的危害程度對電力系統進行延時控制，避免繼電裝置出現誤動的問題而影響電力系統運行的穩定性。

在繼電保護裝置上融合運用電氣自動化技術主要從以下幾方面進行：

首先，可增設瓦斯保護裝置。若電力系統出現短路故障時，短路電流將會產生熱量，而此時熱量將會傳遞到電力系統的變壓器當中，變壓器的油箱將會產生熱化學反應，在熱化學反應的過程中將會產生氣體，在內外壓差的作用下氣體將會產生運動，瓦斯保護裝置則是利用氣體的運用對電力設備提供保護。圖1 為瓦斯保護原理圖。

圖1 瓦斯保護原理圖

當內部氣體為250~300 cm3時，輕瓦斯動作于發生信號；當內部氣體為0.7~1.2 m/s 時，動作于跳閘。

其次，可增設變壓器的過電流保護。電流保護裝置主要安裝于電源側，當電力系統存在過電流問題時，將會觸發變壓器兩端的斷路器，而此時，斷路器將會跳閘，將變壓器從電力系統當中脫離。變壓器的過電流保護能夠及時探測出電力系統中的短路電流，并自發地對變壓器提供保護。圖2 為過電流保護裝置原理圖。

圖2 電流保護裝置原理圖

3.2 在監控設計中的融合運用

在電氣監控系統當中融入電氣自動化技術能夠進一步擴增監控的范圍及功能，能夠更好地掌握電力系統的實際運行狀況，這對于保證電力系統的運行安全是十分重要的。總體而言，在電氣監控系統當中融入電氣自動化技術主要實現的是對發電機-變壓器組、高壓廠用工作及備用電源、主廠房內低壓廠用變壓器、輔助車間低壓廠用變壓器、PC 至MCC 電源設備、單元程控電動機、保安電源、直流系統及交流不停電電源等的控制，通過電氣自動化技術與DCS 控制系統的融合應用進一步提升電氣監控系統的管理能力。DCS 控制系統是一種以計算機技術為基礎的集散控制系統，其能夠實現分散控制、集中管理，能夠實現對電氣設備的自動控制。對于發電機-變壓器組而言，主要是將DCS 控制系統與電氣自動化技術向融合，從而實現對斷路器、隔離開關等一次設備的管理；對于高壓廠用工作及備用電源而言，主要是對變壓器及變壓器自動保護裝置進行監督，且能夠實現對設備運行狀況數據信息的采集；對于主廠房內低壓廠用變壓器而言，主要是對保護裝置、設備狀態運行信號進行管理，同時對設備的運行環境進行監控，并對6 kV 和380 V 側斷路器進行控制。

電氣監控系統的監控功能主要包括數據采集與處理、監控與報警、控制和操作、控制切換及人機接口管理。數據采集主要是對電力系統的運行數據進行那個收集，通過I/O 測控單元進行事件、故障、狀態信息的采集，通過電氣自動化技術的融合，能夠幫助電氣監控系統實現定時采集、越線報警、追憶記錄等功能，通過分析收集到的數據，能夠對電力系統的有功電度和無功電度進行分析，根據PT 好CT 二次變比脈沖分析電度脈沖量。監控與報警功能主要是根據對電氣設備運行參數的收集，分析電氣設備的運行狀態，并將電氣系統的運行狀態利用LCD 液晶顯示器呈現給相關工作人員，相關工作人員可在LCD 顯示器上對指定設備進行運行狀態的跟蹤監控。操作和控制包括單元控制室控制和后備手動控制，單元控制室操作人員利用DCS 控制系統給電氣監控系統下達操作指令，包括斷路器的啟閉、接觸器的啟閉、電源切換等，而DCS 控制系統板根據指令對斷路器、接觸器及電源進行操作。后備手動控制的功能主要包括狀態顯示、操作權限限制、標牌功能、信息提示功能、數據輸入功能及操作記錄功能等。

此外，電氣監控系統的通信主要是利用以太網實現，利用一臺通信網關將電氣控制系統以太網與DCS 控制系統以太網連接在一起，實現電氣控制系統與DCS 控制系統的信息傳遞，圖3 為電氣控制系統與DCS 控制系統的連接示意圖。

圖3 電氣控制系統與DCS 控制系統的連接示意圖

4 結語

綜上所述，電力企業若想保證自身的可持續發展，就必須在電氣工程當中合理地融入電氣自動化技術，利用電氣自動化技術對數據信息自動收集、分析與處理的功能加強對電力系統的保護與監控，從而保證電力系統的運行安全。電氣自動化技術在電氣工程當中主要應用于繼電保護裝置與電氣監控系統，在繼電保護裝置中，可利用瓦斯保護裝置、過電流保護裝置實現對整個電力系統的保護；在電氣監控系統當中，利用以太網實現與DCS 控制系統的連接，從而實現對電力系統各設備的運行監控與管理。