電力工程中的電氣自動化技術應用

李再麗

摘要：電力工程自動化水平不僅是電力企業發展水平的體現，也是保證電力工程有序開展的一個重要條件。近年來，我國電氣工程自動化水平較過去相比有了非常大的提升，自動檢測與控制技術被較多地應用到了電力工程中，助力了電力系統自動控制和調節的順利實現。在概述電氣自動化及其特征的基礎上，對電氣自動化技術對電力工程的重要作用以及電氣工程中自動化設備的主要干擾因素展開了分析，并深入探究了電氣工程中電氣自動化的具體應用。

關鍵詞：電力工程；電氣自動化技術；現場總線技術；光互連技術

一、前言

電氣自動化技術是指利用設備的自動化運行來將電力工程中部分環節的人力操作減少甚至取消，并進行全時段的實時監測[1]。如此既讓人力成本得到了有效節省，且同人力操作相比，設備的工作效率與穩定性更高。基于現階段的電力工程情況而言，為了讓不斷提升的電力需求得到滿足，就一定要進一步優化完善自身的電力技術，實現電力工程各環節的智能化、自動化，促進工作效率的顯著提升，使工作成本得到合理控制。

二、電氣自動化技術概述、特點

（一）電氣自動化技術概述

電氣自動化技術在電力工程之中的運用，主要集中在電力設備自動化管理等相關方面，將該技術利用好，有利于推動網絡通信和數據處理等技術的良好發展，進而提高供電以及電力項目實際運轉質量，健全供電系統的遠程管理，使工程人員配置得到優化，確保控制的科學性、有效性[2]。

（二）電氣自動化技術特點

1.高效性：電氣自動化技術借助應用自動化設備與系統，提高了生產過程的運行效率。其有助于生產效率的提升，將因人為操作產生的錯誤以及勞動強度減少，使人力資源、生產成本均得到有效節約。

2.靈活性：電氣自動化技術的靈活性、可擴展性非常好。借助合理的系統設計、配置，能夠以生產需求為基礎展開靈活組合、調整。在生產線上，可按照不同的產品類型，自動對包括生產速度和工藝參數在內的多項內容做出調整，從而與不同的生產要求相符。

3.可靠性：電氣自動化技術不論是在設計，還是實施時，均對系統的可靠性、穩定性有非常高的要求。其可借助相關功能，如自動監測、故障診斷等，第一時間將問題找出并解決，以確保連續穩定生產。[3]與此同時，面對系統故障與停機風險，該技術還可提供多重冗余和備份機制。

4.高精度：電氣自動化技術通過對先進的傳感器、控制器予以采用，可實現對生產過程中諸多參數、指標的實時監控，其采集、控制數據的精度可達到毫秒甚至微秒級，進而讓生產過程的準確性、精度得到充分保證。另外，其還可借助反饋控制、模型預測等方法來精確控制、優化調整生產過程。

5.高安全性：在安全性方面，該技術作用顯著，其可借助一系列有效措施，如防護裝置、安全監測和報警系統等來為生產過程中的安全性“保駕護航”。面對危險的環境，電氣自動化技術可進行遠程操作、遙測，從而使人員面臨的風險、危險均顯著減少。

6.網絡化：電氣自動化技術通過聯系計算機網絡技術，讓各個設備成功實現了互聯互通。其可借助網絡完成對數據、信息的傳輸，并達到遠程監控的目的。同時其在生產管理方面可做到實時采集、分析生產數據，從而提供有效依據給管理人員，便于其做出正確的生產決策。

三、電氣自動化技術對電力工程的重要作用

（一）提高電力系統運行的安全性

電氣自動化技術應用于電力工程中，既能夠確保工程的穩定運行，使之使用安全得到充分保障，同時也可延長電力設備的使用時間[4]。對于電力系統正處于運行環節時，因工作需求較大，運轉強度高，各種故障問題的發生概率較高。而電氣自動化技術的應用則能夠利用智能監控系統來監督管理電力系統運行，及時發現其中存在的問題，通過綜合分析數據，還能夠全面監管電力系統，有力地保障電力系統穩定、安全運轉。

（二）增加對智能配電網維保的安全度

基于結構層面上來講，電氣自動化技術相較于傳統電氣技術，沒有復雜的絕緣結構，也無需對絕緣油品予以采用，故也就不會發生高溫失效、燃燒爆炸的情況，從而就省去了一些不必要的環節，且也不用經常把絕緣油更換。與此同時，受集成大路使用量過多的影響，加之所采用的光纖信號傳輸方式，讓小電流信號對傳輸通道的沖擊得到了改善，并將材料質化，未有高頻度檢測的必要，工作量大大減少，也可顯著優化現有檢測模式。借助在線監測與后臺報警，便能夠完成對隱患的排除，在確保安全的前提下，實現高效目標。

四、電氣工程中自動化設備的主要干擾因素

在電氣工程自動化設備中，最為常見的一類干擾源就是電磁干擾，其主要由兩部分構成，分別是外部電磁干擾、內部電磁干擾[5]。之所以會出現電磁干擾源，電磁學運動變化是主要誘發因素。通常，電氣工程系統分為兩類，即強電系統與弱電系統，也就是所謂的動力系統與自動化控制系統。其中強電系統應具有較高的電壓和較大的功率，故在運行時會有非常大的電磁場產生，而高效率轉變的電磁場對弱電系統的干擾較為明顯。受強磁場的作用，自動化設備的元件和導線便會有感應電流出現，不利于設備運轉的穩定性，致使其發生錯誤，甚至損壞。電氣工程自動化設備包含了大量通信組件，如傳感器、控制器、智能儀器儀表等。當這些組件處于運行狀態時，相互之間需傳遞信號，進行通信。一般情況下，通信信號包含模擬信號、數字信號；信號傳輸分為有線與無線兩種。對于有線信號傳輸而言，如果信號電纜不具有較強的屏蔽作用，則受外界電磁場干擾的概率就非常大，進而將感應電流激發出來，造成信號畸變失真的情況出現，導致信號通信出錯。而針對無線信號傳輸來說，如果在信號傳輸空間中，如果存在于較強的電磁波，且頻率也和無線通信信號頻率比較接近，那么就極易干擾無線通信信號，導致通信出錯。

五、電力工程中的電氣自動化技術應用

（一）現場總線技術在電力工程中的應用

現場總線技術一般是在電力工程施工作業現場把儀表控制設備以及智能化設備結合起來，從而得到一體化的綜合多站串行設施。現場總線技術充分發揮了現代信息技術的優勢，同時把數字通信、信息設備和各種智能傳感器整合起來得到一個綜合性的控制系統[6]。因此該技術也屬于綜合性較強的技術手段。現階段在國內大部分電力工程中，現場總線技術予以普及運用。依靠該技術不單單能夠有效對變送器控制的用電數據實施采集，還可以對各類信號實施合理控制，及時向主控計算機傳輸所收集的數據信息，在這一前提下建立數學模型來確保計算結果的準確性，最終獲得更加準確的判斷，同時把指令反饋于控制設備之內。比如說某電站利用現場總線技術搭建的遠程監控系統架構見圖1，在實際運行過程中該技術有效發揮出自動化和智能化控制作用。

（二）光互連技術在電力工程中的應用

光互連技術也在很多電力工程中予以充分運用，和一般的電氣自動化技術比起來，光互連技術響應速度更快，同時擁有更強的抗干擾性能，還能夠提供更大的帶寬。正是基于上述特征也讓該技術近年來不斷推廣利用。光互連技術可以對所需數據信息實施全面有效采集，同時對設備運行狀態和相關數據予以實時監控。實際工作中可以帶來更加直觀的圖像顯示，在很大程度上促進作業效率的提高。如果網絡系統發生故障，依靠光互連技術的支持可以在短時間內予以重組，有效滿足電力工程網絡系統的運行要求，也可以促進故障處理效率的不斷提升[7]。除此之外，光互連技術自身表現出較強的抗干擾性能，能夠確保數據的安全可靠傳輸，保證信息反饋效率提升，依靠人機互動界面幫助作業人員對可能出現的故障現象實施及時診斷與故障處理。

（三）主動對象數據庫技術在電力工程中的應用

主動對象數據庫技術屬于電力工程自動化技術的關鍵組成部分，它在很大程度上推動了電力工程涉及的數據統計、管理控制、數據共享等方面的創新[8]。對于主動對象數據庫而言，針對對象提出了相應的標準，需要在特定時間和環境下，當出現某一事件后第一時間執行相關指令，進一步提升數據自動化管理水平。該處理方式更加便捷，當提前預設條件符合時可以及時進行處理。另外，主動對象數據庫技術面向的是整個電網，開展條件為綜合統計和單獨統計數據信息，以有關電網的統計數據為預設條件信息，當電網處于運行狀態時，相關數據達到觸發條件或引發了觸發事件后便第一時間執行相關指令，有效防止人工作業造成的遲滯性。

（四）自動化補償技術在電力工程中的應用

對于電力工程來說，過去很長一段時間以來都是采用低壓無功補償技術，實施補償的主要方式為對三相電容器以及單一信號予以采集，但對單相負荷用戶來說，這一方式的應用極易導致三相負荷不平衡的問題出現，進而導致欠補或者過補的問題[9]。利用自動化補償有機結合動態補償與固定補償，把分相補償和三相補償聯系起來，有效適應負荷變化，確保補償準確性。

（五）變電站及配電自動化技術在電力工程中的應用

自動化技術從宏觀上來說主要涉及電子技術、通信技術、信息處理技術以及網絡技術等，屬于一種綜合性較強的技術，其最終目標是為了對二次設施予以優化整合，有效減少人工成本，降低作業人員的工作負擔，促進變配電站的安全穩定運行，保障整個電網能夠處于可靠的狀態[10]。與此同時，自動化技術還能夠從各個不同角度對相關電氣設備的實際運行情況予以常態化監測，從而讓現場監控朝著智能化以及可視化的方向邁進。變電站自動化不單單可以確保運行操作目標的順利實現，也能夠促進電網調度自動化水平提升，屬于電力生產的關鍵組成部分。隨著未來科技的不斷更新和各種先進設備的普及應用，更多智能化的監測系統必然會得以普及應用，可以進一步保障變電站的安全穩定運行，不斷減少運維成本，優化輸電質量。

對于現階段的電力系統而言，未來的發展規劃是著手構建更加科學完善的配電管理系統，借助于網絡平臺來對110KV及以下配電系統的智能化管控，促進電力系統自動化管理水平的顯著提升，加強對各類電氣設備的監測與保護[11]。除此之外，對繼電保護處理數據而言，SCADA也應當把數據整合于計算機共享平臺，以實現高效運行，實現經濟效益的最大化。近年來，現代生產生活對電力系統的安全穩定運行提出了新的要求，在推進電力自動化的過程中，還應當對電力系統相關部門資源予以科學配置，通過打造信息傳輸共享平臺，把數據采集和配電系統緊密聯系起來，讓自動化系統功能更加全面，協調好信息通信以及數據傳輸等環節的關系，在此基礎上嚴格遵循統籌管理和功能下放的要求，促進電力工程自動化控制水平持續提升。

（六）電氣自動技術在電網調度中的應用

其實，電網工程這一系統非常復雜，與之相關的工程一旦正式開始建設則涉及的數據會非常多，而過去所采用的人工查詢方式在成本的投入上比較高，且花費的時間、人力也很多。對于這一難題，就需將電氣自動化技術所具備的數據收集功能發揮出來。借助該技術能夠第一時間收集數據，并對其進行分類和整理，從而提供方便快捷的查詢方式給數據需求者，讓相關人員更高效地開展工作。且從整體層面上來說，電力電氣自動化技術的性能相對安全，能夠讓電網工程安全建設的多項需求得到滿足。借助該技術能夠讓工作人員的緊張狀態得到緩解，并輔助電網調度人員隨時掌握現場情況，及時發現異常并報警，確保自動化管理的順利實現，避免由于沒有及時發現問題而擴大損失[12]。電網調度的自動化管理流程如圖2所示。

（七）電氣自動化在診斷設備故障上的應用

電氣自動化技術一方面能夠確保電力工程智能化、自動化的順利實現，另一方面也可針對電力工程中的設備故障做出診斷檢測，使之性能狀態保持最佳[13]。一旦電氣自動化技術監測到危險性超過設定閾值后，便會發出信號給管理人員，讓其立即做出處理。一些相對先進的自動化設備在出現故障時，甚至能夠自動處理，這一類故障診斷上的電氣自動化技術能夠及時找出相關故障，并確保準確性，確保電力系統運行的安全性。而因為電力設備具有很多類型，故電氣自動化技術的相關性能也處于不斷優化之中。比如，在對電力系統進行監測、排查過程中，自動化系統做出判斷決策的一項重要前提就是設備正常數值和狀態，具有合理性更高的應用監測，且電氣自動化設備還可記錄、保存智能化的故障數據，從數據方面支撐之后的人工處理；一旦監測數值在正常數值范圍以上，那么自動化系統便會發出警報，并自動制定應急方案，便于順利診斷相關設備。電氣化技術不但有助于電力設備實時監測、分析故障，還可設備處于正常運行狀態時提前對一些故障做出診斷。針對電力設備的實際運行數值和正常數值，電氣自動化技術可進行對比，進而判斷其是否會影響到電力設備，并以實際要求為基礎調大或調小部分數值，從而使電力設備的運行一直處于一個穩定狀態。

五、結語

綜上所述，近年來我國電力事業持續發展，電力需求量不斷增加，電力行業應當緊跟時代發展，盡快推動自身的改革與創新，主動探索應用各種先進的科學技術，確保電力工業的持續健康發展。依托于電力自動化技術，利用現代通信技術與計算機網絡技術，不單單可以促進電力工程安全性與穩定性的提升，還可以有效降低其成本，促進經濟效益進一步增加，有效滿足日益增長的用電需求。所以本文針對該課題進行了深入淺出的論述，以期能夠為助推我國電力工業穩健發展略微發揮綿薄之力。

參考文獻

[1]朱經敏，王曉彤.電力工程中電氣自動化技術的應用研究[J].現代制造技術與裝備，2020（01）：192-193.

[2]樊雅文.電氣自動化技術在電氣工程中的應用探析[J].電力設備管理，2021（02）：174-175+183.

[3]吳勇.自動化技術在電力工程中的應用[J].集成電路應用，2021，38（01）：50-51.

[4]洪敏勇.電氣自動化技術在電氣工程中的應用分析[J].現代制造技術與裝備，2020，56（12）：183-185.

[5]謝娟.電力工程電氣自動化技術應用實踐[J].上海節能，2020（11）：1318-1320.

[6]韓錢茂.電力電氣自動化在電力工程中的實踐應用分析[J].新型工業化，2020，10（10）：6-7.

[7]李斌.電氣自動化技術在電力工程中的應用探究[J].地產，2019（24）：131.

[8]王彥武.淺析電氣自動化在電力工程中的應用途徑[J].中國設備工程，2019（22）：190-191.

[9]李雅玲.電氣自動化在電力工程中的應用框架構建[J].數字通信世界，2019（10）：180.

[10]張偉，徐洋，王晨超.電力電氣自動化在電力工程中的應用[J].中國高新科技，2019（17）：67-69.

[11]孫占朋.電力工程中電氣自動化技術的應用[J].電子測試，2019（14）：107-108+37.

[12]丁旭.電力工程中的電力自動化技術應用探究[J].科學技術創新，2019（18）：38-39.

[13]沈亮.電氣自動化技術在電力工程中的應用與瞻望[J].科學技術創新，2018（35）：186-187.

作者單位：天津市寧河區寧東盛源電力工程有限公司