淺談電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

楊斌

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和電力事業(yè)的進(jìn)步，電氣工程中逐漸開始應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。本文結(jié)合電氣工程的特點(diǎn)以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的介紹，以供相關(guān)的工作人員參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；自動(dòng)化；技術(shù)；應(yīng)用

1.電氣工程及其自動(dòng)化

電氣工程中的自動(dòng)化涉及電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，電機(jī)電器技術(shù)信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)弱電結(jié)合，機(jī)電結(jié)合，軟硬件結(jié)合。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)主要以控制理論、電力網(wǎng)理論為基礎(chǔ)，以電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)則為其主要技術(shù)手段，同時(shí)也包含了系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)以及系統(tǒng)管理與決策等研究領(lǐng)域。

電力網(wǎng)理論主要是基于電力系統(tǒng)出發(fā)。電力網(wǎng)主要分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，二者中輸電網(wǎng)承擔(dān)著主要的電力傳送和運(yùn)輸工作， 發(fā)電廠制造產(chǎn)生的所有電力需要通過配電網(wǎng)根據(jù)不同地區(qū)的電力需要， 對(duì)所有的電量進(jìn)行理論數(shù)值的分配。分配后的電量最終通過輸電網(wǎng)輸送給用戶。二者密切相關(guān)，共同運(yùn)作，才能保證廣大人民群眾用上穩(wěn)定的電能。發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備稱為電力主設(shè)備， 也稱為一次設(shè)備，由主設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱為主系統(tǒng)，也稱為一次系統(tǒng)； 測量、監(jiān)視、控制、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、通信，以及各種自動(dòng)化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行的設(shè)備稱為二次設(shè)備。較之一次設(shè)備相比，二次設(shè)備是一項(xiàng)重要的輔助系統(tǒng)， 主要是為了保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定， 為廣大人民群眾提供安全可靠的電力能源，保證社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的提升。

控制理論是關(guān)于個(gè)中系統(tǒng)的一般性控制規(guī)律的科學(xué)。它的工作領(lǐng)域主要集中在，通過對(duì)運(yùn)行中的信號(hào)的分析和統(tǒng)計(jì)， 來明確在具體的運(yùn)行中的問題， 以便于對(duì)問題進(jìn)行有效的調(diào)整， 最終實(shí)現(xiàn)電力能源的穩(wěn)定運(yùn)行。因此， 控制理論的實(shí)現(xiàn)， 需要一系列的機(jī)械設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)的支撐。該項(xiàng)工作的重點(diǎn)集中在對(duì)信息的獲取、分析、處理和應(yīng)用。

將控制理論運(yùn)用在實(shí)際的電氣工程管理過程中， 能夠有效的提高電力能源的利用效率，并提高電力能源的使用效率，節(jié)約經(jīng)濟(jì)開支，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于緩解勞動(dòng)力壓力，提高工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化快速進(jìn)程都有積極的意義。

2.電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

電能的使用源于物理學(xué)上對(duì)于電流的發(fā)現(xiàn)和深入研究，隨后，電能開始融入人們的生活當(dāng)中去， 自從問世以來逐漸獲得完善和發(fā)展， 我國的用電歷史較國外發(fā)達(dá)國家相比比較晚，距今只有近百年的歷史，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代。

2.1現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

自動(dòng)化技術(shù)主要表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)成本低，工作效率高等幾個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)上， 而電力系統(tǒng)的自動(dòng)化工程受到電氣工程本身特性的制約相對(duì)復(fù)雜， 主要包括電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、火電場自動(dòng)化、水電廠自動(dòng)化五個(gè)方面?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)上的發(fā)展主要以“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓、高度自動(dòng)化”為特征來描述。本世紀(jì)初，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)等都得到了飛速度的發(fā)展，它們?cè)陔姎夤こ贪l(fā)展過程中的引進(jìn)日益提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。同時(shí)，潔凈煤技術(shù)、水電開發(fā)、核電的發(fā)展也越來越得到重視；新能源的開發(fā)利用，特別是可再生能源的開發(fā)利用也是現(xiàn)代電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，建立健全的電力市場機(jī)制是提高效率、降低成本，促進(jìn)電力資產(chǎn)的合理利用與發(fā)展的有效保證。

2.2發(fā)電廠自動(dòng)化

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的統(tǒng)一整體， 通常覆蓋廣闊的地域。發(fā)電廠作為電力系統(tǒng)的始端，它的自動(dòng)化決定了整個(gè)電力工程的自動(dòng)化。

（1）火力發(fā)電廠?；鹆Πl(fā)電廠是利用煤、油、天然氣、油頁巖等為燃料的發(fā)電廠。它的自動(dòng)化系統(tǒng)一般由廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、電廠管理信息系統(tǒng)（MIS）、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、故障信息子系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息管理子站、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）構(gòu)成。

（2）水力發(fā)電廠。水力發(fā)電是我國主要的發(fā)電形式，我國的水力發(fā)電長數(shù)量多，發(fā)電總量大， 為全國的供電貢獻(xiàn)了重要的力量。水力發(fā)電的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)間也比較長，取得的效果比較顯著。水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用了集調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)、監(jiān)控于一體的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單元控制模式。機(jī)組LCU主要分為6大要點(diǎn)模塊構(gòu)成。其中主控（CPU）模塊主要完成機(jī)組測量、控制、調(diào)節(jié)等功能，調(diào)速模塊主要完成機(jī)組轉(zhuǎn)速及有功功率的調(diào)節(jié)，勵(lì)磁模塊主要完成機(jī)組電壓及無功功率的調(diào)節(jié)， 保護(hù)模塊主要完成發(fā)電機(jī)組的保護(hù)功能。

2.3變電站綜合自動(dòng)化

變電站的引用是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的突破， 變電站的技術(shù)最先誕生在歐美地區(qū)， 上個(gè)世紀(jì)的七十年代才被逐漸的引入到國內(nèi)， 隨著使用規(guī)模的擴(kuò)大和實(shí)用技術(shù)的推廣， 人們已經(jīng)越來越多的認(rèn)識(shí)到變電站綜合自動(dòng)化的重要性。自動(dòng)化的變電站系統(tǒng)主要應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)， 對(duì)變電站的基本數(shù)據(jù)和電能傳輸?shù)裙ぷ鬟M(jìn)行二十四小時(shí)的無人系統(tǒng)監(jiān)控， 并對(duì)運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的保護(hù)。自動(dòng)化變電站系統(tǒng)主要由以下五個(gè)具體的子系統(tǒng)構(gòu)成：

（1）控制系統(tǒng)。主要是進(jìn)行變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量的數(shù)據(jù)采集、故障錄波和測距、故障記錄、斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動(dòng)作順序記錄的事件順序記錄、操作控制功能、安全監(jiān)視功能、人機(jī)聯(lián)系功能、數(shù)據(jù)處理與記錄功能、諧波分析與監(jiān)視、打印功能。

（2）繼電保護(hù)子系統(tǒng)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)繼電保護(hù)主要包括輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線、自動(dòng)重合閘等。

（3）電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)， 因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。

（4）低頻減負(fù)荷控制及備用電源自動(dòng)投入子系統(tǒng)。備用電源自動(dòng)投入已成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。

（5）通信子系統(tǒng)。主要由內(nèi)部的信息溝通和變電站與其他管理部門的信息溝通。

3.總結(jié)

眾所周知， 自動(dòng)化技術(shù)的引用大大提高了電氣工程的工作效率， 減少了其工程的人力投入，為電力工程節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)通過自動(dòng)化的管理和程序使用， 能夠有效的避免由于人為錯(cuò)誤操作而帶來的故障，為了電氣工程的穩(wěn)定，未來自動(dòng)化技術(shù)將更廣泛的應(yīng)用到電氣工程中去。

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