電氣工程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

葉瑞強(qiáng)

【摘 要】 電氣工程是我國(guó)工業(yè)建設(shè)發(fā)展的重要組成部分，隨著科技的不斷發(fā)展，電氣工程的自動(dòng)化也逐漸走向成熟，在這一過(guò)程中各種技術(shù)的參與起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)在電氣工程的施工中都發(fā)揮著決定性的作用。本文筆者主要對(duì)電氣工程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和應(yīng)用做探討分析，以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】 電氣工程 自動(dòng)化 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

前言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)事業(yè)也在飛速進(jìn)步，自動(dòng)化系統(tǒng)也越來(lái)越深入到了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，電力事業(yè)的發(fā)展也在邁進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)的方向。雖然電力事業(yè)的發(fā)展前景越來(lái)越好，整個(gè)電網(wǎng)的建設(shè)也在往科學(xué)化的方向發(fā)展，但是自動(dòng)化技術(shù)的滲入更需要先進(jìn)的技術(shù)支持和系統(tǒng)的管理工作，所以電氣工程中的自動(dòng)化技術(shù)是非常重要的。

1 電氣工程以及電氣自動(dòng)化概況

電氣工程（Electrical Engineering）是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，隨著科技的不斷更新和發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化的技術(shù)平臺(tái)逐漸形成了獨(dú)立的系統(tǒng)。電氣工程技術(shù)經(jīng)歷了從電磁學(xué)理論的建立到新技術(shù)革命時(shí)期電氣工程技術(shù)學(xué)科的形成這樣一個(gè)形成與發(fā)展的過(guò)程。這種系統(tǒng)正逐漸邁向快捷，方便的方向發(fā)展。它為我國(guó)的工業(yè)發(fā)展節(jié)約了成本，提高了效率。而且，電氣工程還逐漸涉足商業(yè)領(lǐng)域，為商業(yè)間的交流與傳輸提供越來(lái)越多的滿足。

我國(guó)作為工業(yè)為主導(dǎo)的社會(huì)，只有大力發(fā)展工業(yè)才能促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。所以，只有電氣工程及其自動(dòng)化在社會(huì)發(fā)展的地位中占有一席之地，才能促進(jìn)電氣工程及其自動(dòng)化的長(zhǎng)足發(fā)展，立足世界。

2 電氣工程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則以及特點(diǎn)

2.1 電氣工程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

電氣工程中自動(dòng)化設(shè)計(jì)的基本原則主要包含了：首先，應(yīng)該最大限度的滿足生產(chǎn)機(jī)構(gòu)和工藝對(duì)對(duì)于電氣自動(dòng)化的要求，在滿足自動(dòng)化應(yīng)用的前提下，電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該保障其簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)性，電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)要妥善的處理機(jī)械與電氣的關(guān)系。其次，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用維護(hù)方便等方面來(lái)協(xié)調(diào)的處理好相關(guān)的問(wèn)題。最后，在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)該正確合理地選用電器元件，這樣才能夠確保其使用的安全可靠性，使利用電氣自動(dòng)化制造出來(lái)的產(chǎn)品除了外觀造型美觀大方之外，同時(shí)其質(zhì)量也能夠安全可靠，操作智能安全以及維護(hù)方便。

2.2 電氣工程設(shè)計(jì)中電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

首先，在傳統(tǒng)的電氣工程中，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備制作的方法喪鐘的計(jì)量、控制以及保護(hù)都是由一些完全獨(dú)立的配件來(lái)完成的，相應(yīng)的用戶需要的一些配電產(chǎn)品只是通過(guò)各個(gè)配件之間的連接以及功能的配合來(lái)形成的。由于電氣自動(dòng)化中的微型計(jì)算機(jī)的引入，就能夠形成和微型計(jì)算機(jī)所對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)通過(guò)硬件和軟件的組合使系統(tǒng)的控制和管理更加的智能化和人性化，從而能夠有效的達(dá)到相關(guān)用戶的要求。其次，最初的電氣設(shè)備的電氣和自動(dòng)化都是獨(dú)立的，沒(méi)有任何的關(guān)聯(lián)，所以施工的過(guò)程中就必須要求各個(gè)設(shè)備的專門工作人員到工作的現(xiàn)場(chǎng)，然后根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)以及管理的相關(guān)原則將相互關(guān)聯(lián)的界面來(lái)劃分清楚，然后再進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)連接。

3 電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

3.1 電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化應(yīng)用

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是確保電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、安全的發(fā)供電，提高電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理水平的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化和電力生產(chǎn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)。主要是由電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器、工作站、打印設(shè)備、大屏蔽顯示器等組成。其主要功能是：電力生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行安全分析、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，并適應(yīng)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的需求等。其作用主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)調(diào)度人員控制和監(jiān)管電網(wǎng)的電壓、潮流、周波和負(fù)荷等，并觀測(cè)主設(shè)備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標(biāo)，使之能符合規(guī)定，以保證用戶計(jì)劃用水、用電、用汽等的需求。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。在對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，再通過(guò)自動(dòng)化手段以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以達(dá)到節(jié)省能源、降低損耗和多供電、多發(fā)電的目的。

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全事故的分析和處理。電網(wǎng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行或者故障的因素非常復(fù)雜，且十分迅速，如果不能及時(shí)的判斷或處理措施不當(dāng)，有可能會(huì)危及到設(shè)備安全和人身安全。通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的增強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的安全運(yùn)行分析，提供事故處理的對(duì)策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，以防止事故的發(fā)生，并對(duì)已發(fā)生的事故進(jìn)行及時(shí)處理，減少和避免事故的發(fā)生率。

3.2 發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)用

發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中通常采取分層分布結(jié)構(gòu)，其具體組成是以太網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)、運(yùn)行人員工作站、過(guò)程控制單元和工程師工作站。過(guò)程控制單元是由只能輸入/輸出模件與可冗余配置的主控模件共同組成，且主控模件又通過(guò)冗余智能輸入/輸出和輸入/輸出總線模式來(lái)進(jìn)行通訊。其中過(guò)程控制單元是可以直接用于生產(chǎn)過(guò)程的，并直接接受熱電阻、熱電偶、電氣量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量和現(xiàn)場(chǎng)變送器等信號(hào)，并在運(yùn)算處理完成以后在對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的顯示、打印和信號(hào)輸出，以此來(lái)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)鎖保護(hù)、檢測(cè)與控制。工程師工作站與運(yùn)行員工作站提供的是人機(jī)接口，過(guò)程控制單元一方面是向運(yùn)行員工作站發(fā)送信息，另一方面就是接受由工作站發(fā)送過(guò)來(lái)的指令，以此來(lái)作為操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的方式和手段。而工程師工作站則是為工程師提供設(shè)置和修改系統(tǒng)組態(tài)的診斷方式和維護(hù)方式。

3.3 變電站綜合自動(dòng)化

變電站的作用是分配和接受電能、變換電壓和控制電能流向等方面，并且通過(guò)對(duì)變壓器的使用將不同電壓級(jí)數(shù)的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。進(jìn)行變電站自動(dòng)化的主要目的是取代電話人工操作和人工監(jiān)視，從而擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，從整體上提高變電站管理水平和運(yùn)行水平的自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著微機(jī)監(jiān)控技術(shù)在變電站的實(shí)際應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大，目前變電站正朝著綜合自動(dòng)化的方向進(jìn)行發(fā)展。在目前我國(guó)的發(fā)展中，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了變電站繼電保護(hù)微機(jī)化和遠(yuǎn)程的遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控，并正在極力研發(fā)推廣無(wú)人值班變電站的操作體系。endprint

3.4 配電自動(dòng)化

同調(diào)度自動(dòng)化相比，配電自動(dòng)化的規(guī)模較小。配電自動(dòng)化是一項(xiàng)集合了現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備管理等方面為一體的綜合信息管理系統(tǒng)。配電自動(dòng)化目的是改進(jìn)電能質(zhì)量、提高供電的可靠性、向用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。我國(guó)的配電自動(dòng)化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動(dòng)化、集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化和集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化與配電管理相結(jié)合的模式。目前我國(guó)多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結(jié)構(gòu)，將主站和子站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)在一起，從而形成統(tǒng)一的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

4 電氣工程中電氣自動(dòng)化應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

4.1 電氣工程中電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)

隨著開(kāi)關(guān)、變壓器、短路器以及發(fā)電機(jī)等這些一次設(shè)備的應(yīng)用，往往需要對(duì)其中關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這就要求監(jiān)視設(shè)備不但能夠監(jiān)視設(shè)備在線運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也能夠?qū)υO(shè)備的一些重要的參數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，以此來(lái)分析是不是會(huì)有什么故障發(fā)生，以縮短設(shè)備的保養(yǎng)周期，延長(zhǎng)設(shè)備的實(shí)際使用期限，這對(duì)于整體的檢修從定期向情況狀態(tài)方面檢修發(fā)展提供了幫助和基礎(chǔ)保障。

4.2 電氣自動(dòng)化應(yīng)用下電氣工程中電力設(shè)備的智能化

一般情況下，電力一次設(shè)備與二次設(shè)備的安裝地點(diǎn)之間都要有一定的間隔，一般要求相隔幾十米，有的甚至是要求幾百米遠(yuǎn)，相互間由大電流控制電纜與強(qiáng)信號(hào)電力電纜連接。與之不同的是，在進(jìn)行一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往要先考慮實(shí)現(xiàn)常規(guī)的二次設(shè)備的功能，這樣做能夠節(jié)約大量的電力信號(hào)電纜和控制電纜。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，并被廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。因此，作為一名電氣工作者，應(yīng)積極綜合當(dāng)前電氣工程中的實(shí)際運(yùn)用情況，開(kāi)拓新理論、新技術(shù)的運(yùn)用思路，為我國(guó)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，保障電氣行業(yè)的健康快速發(fā)展。

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