智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司 陜西省西安市 710048

摘要：隨著智能技術(shù)的發(fā)展成熟，基于智能化技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在不同領(lǐng)域中已有了廣泛的應(yīng)用。本文基于此，首先簡(jiǎn)述了傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化控制存在的問(wèn)題，然后探討了智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用，并分析了相關(guān)的優(yōu)勢(shì)，望對(duì)相關(guān)人員提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能技術(shù)；電氣工程；自動(dòng)化控制；應(yīng)用；

1.前言

隨了解傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的弊端，并熟知智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化控制進(jìn)一步發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化控制存在的問(wèn)題簡(jiǎn)述

2.1電氣工程中設(shè)備故障管理方式缺乏科學(xué)性

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，具有數(shù)量眾多的電力設(shè)備，只有這些電力設(shè)備正常運(yùn)行，整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性才能夠得到保障，相關(guān)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)才能有效開展。但由于我國(guó)的電力工程自動(dòng)化控制在事故處理方面多遵循“抓大放小”的事故處理原則，往往在鏈路通斷、設(shè)備宕機(jī)等大型故障上投入大量的人力財(cái)力，而對(duì)于部分小型故障缺乏有效的處理方式，最終導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)存在過(guò)多的安全隱患。圖1為某發(fā)電廠所采用的現(xiàn)場(chǎng)總線式的自動(dòng)控制裝置，由于在現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式這類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)中各裝置的功能是具有一定的獨(dú)立性的，但整個(gè)系統(tǒng)由于未能引入智能化管理技術(shù)，導(dǎo)致裝置之間僅僅通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，相關(guān)的維修人員往往僅會(huì)對(duì)故障部位進(jìn)行檢修，而對(duì)于作為這類控制裝置的基礎(chǔ)組成部分的路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺乏有效的管理措施，基于智能化的狀態(tài)檢修工作亦無(wú)從著手。

圖1：基于現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

2.2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)缺乏入侵防御手段

現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的安全性較低，很大程度上與缺乏主動(dòng)的防御入侵手段息息相關(guān)，而究其原因，就在于缺少一套行之有效的智能化安全防御系統(tǒng)。以調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中廣泛采用的雙平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例，無(wú)論是核心層到匯聚層，還是匯聚層到接入層，都缺乏一套行之有效的主動(dòng)性入侵防御措施，多是采用基于VPN技術(shù)的二次系統(tǒng)安全防護(hù)中縱向認(rèn)證、橫向隔離的低級(jí)別安全防護(hù)措施，離國(guó)家電網(wǎng)所要求的高安全等級(jí)還有著較大距離。這類技術(shù)主要存在以下幾個(gè)方面的安全風(fēng)險(xiǎn)，其一是這類低級(jí)別安全防護(hù)措施只能夠識(shí)別出某類數(shù)據(jù)發(fā)送字節(jié)中攜帶的常見木馬、蠕蟲或是黑客病毒等，對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)流量包括中的潛在網(wǎng)絡(luò)安全威脅還缺乏一定的識(shí)別性，對(duì)于電力數(shù)據(jù)網(wǎng)中大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的流量流入、數(shù)據(jù)過(guò)濾等功能也難以達(dá)到預(yù)期效果，不能起到有效的防御作用。其二是VPN技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)體系作為支持，以提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸效率以及大數(shù)據(jù)體系中的便捷性工作。但這就意味著這類電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn)安全隱患、如漏洞攻擊、非法入侵等，都有可能造成數(shù)據(jù)的泄漏或是網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

3.智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

3.1數(shù)據(jù)采集和信息處理

數(shù)據(jù)采集功能是指電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)利用程序內(nèi)置的指令或是操作員輸入的現(xiàn)實(shí)控制指令使得相對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)組能夠運(yùn)行在指定工況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組及外圍設(shè)備的運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)掌握。無(wú)論是在何種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)下引入智能技術(shù)，包括非電氣模擬信號(hào)、電氣模擬信號(hào)、綜合信號(hào)等在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)都能夠被系統(tǒng)自動(dòng)捕獲，避免人工記錄帶來(lái)的不穩(wěn)定性和不準(zhǔn)確性。而在數(shù)據(jù)的采集功能完成后，整個(gè)智能化的控制系統(tǒng)還可以借助內(nèi)置的算法程序，對(duì)所捕獲存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，進(jìn)而為后續(xù)的參數(shù)顯示、性能計(jì)算、歷史數(shù)據(jù)追憶等相關(guān)的信息處理工作提供必要的數(shù)據(jù)支持，大大提升了電氣工程自動(dòng)化控制的可靠性。

3.2智能主動(dòng)防御系統(tǒng)

智能主動(dòng)防御系統(tǒng)是基于智能化技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的一類集防火墻與殺毒軟件功能于一身的主機(jī)防護(hù)系統(tǒng)，其對(duì)于傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)缺乏入侵防御手段的弊端有著明顯的改善效果。具有自主學(xué)習(xí)功能的智能技術(shù)能夠在使用過(guò)程中逐漸對(duì)自身的病毒特征庫(kù)進(jìn)行完善和補(bǔ)充，并主動(dòng)收集未知入侵特征用于檢測(cè)和防御未知病毒入侵。與傳統(tǒng)的電氣工程安全防護(hù)裝置相比，智能主動(dòng)防御系統(tǒng)摒棄了基于VPN技術(shù)的二次系統(tǒng)安全防護(hù)中野蠻的病毒掃描模式，而是變被動(dòng)為主動(dòng)，將病毒扼殺在搖籃之中。

3.3機(jī)爐智能協(xié)調(diào)系統(tǒng)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)往往是發(fā)電廠的主控系統(tǒng)，對(duì)于發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)輸入和輸出之間的能量平衡以及質(zhì)量平衡有著不可忽視的重要意義。隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，我們已不難在機(jī)爐智能協(xié)調(diào)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)智能化技術(shù)的應(yīng)用。例如在電網(wǎng)調(diào)度及負(fù)荷分配方面，基于智能化技術(shù)所建立的協(xié)調(diào)系統(tǒng)能夠自主地對(duì)負(fù)荷情況進(jìn)行分析，并能夠在內(nèi)置算法的約束條件下（如保證機(jī)組安全和滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求、減少機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備的壽命損耗等等），建立起負(fù)荷最優(yōu)分配模型，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度及負(fù)荷分配的最優(yōu)選擇，提升生產(chǎn)效益。而通過(guò)其配套的相關(guān)智能設(shè)備，整個(gè)機(jī)爐運(yùn)行過(guò)程中，送風(fēng)、引風(fēng)、給水、添加燃料等一系列控制動(dòng)作亦可以不借助人力完成，實(shí)現(xiàn)人力資源的最優(yōu)化。

3.4汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

現(xiàn)階段，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)不可或缺的組成成分，整個(gè)系統(tǒng)往往會(huì)使用高壓抗燃油結(jié)構(gòu)，借助制設(shè)備、電氣元件以及電液轉(zhuǎn)換器三大結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電功率、調(diào)節(jié)級(jí)后壓力的三個(gè)回路控制。而在此基礎(chǔ)上，引入智能化技術(shù)，則可以使得汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大幅度提升。以汽機(jī)電液調(diào)節(jié)中的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)為例，配備智能自診斷系統(tǒng)后，系統(tǒng)各功能會(huì)被分配在不同的部件中，任何部件損壞只會(huì)引起系統(tǒng)某部分功能喪失，智能系統(tǒng)會(huì)將該部件與系統(tǒng)進(jìn)行隔離，且發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而充分保證了系統(tǒng)的安全可靠。一旦汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行，整個(gè)智能系統(tǒng)會(huì)依次完成沖轉(zhuǎn)，暖機(jī)，升速，閥切換，并網(wǎng)，帶初負(fù)荷，加負(fù)荷等一系列復(fù)雜操作，使得整個(gè)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5汽機(jī)監(jiān)視保護(hù)表

在傳統(tǒng)的汽輪機(jī)使用過(guò)程中，為了避免在啟動(dòng)、運(yùn)行及停機(jī)過(guò)程中發(fā)生安全事故，往往會(huì)采用人員監(jiān)視的做法在對(duì)整個(gè)機(jī)械工作狀況進(jìn)行監(jiān)視，隨著汽輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量的增加，傳統(tǒng)的人員監(jiān)視的做法已難以有效保障整個(gè)汽機(jī)的生產(chǎn)安全。因此，基于智能化技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)開始彰顯其重要價(jià)值，其中最重要的應(yīng)用就是汽機(jī)監(jiān)視保護(hù)表。汽機(jī)監(jiān)視保護(hù)表通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速、軸向位移、軸振動(dòng)、偏心度、汽缸熱膨脹等重點(diǎn)部位的監(jiān)控，有效實(shí)現(xiàn)了機(jī)組連鎖保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)視與保護(hù)，最大限度地保障了設(shè)備及人員安全。

4.結(jié)束語(yǔ)

智能化技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，其不僅可以有效提升所應(yīng)用領(lǐng)域中整體的自動(dòng)化水平，更可以在節(jié)省企業(yè)的相關(guān)成本的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。隨著智能技術(shù)的不斷成熟，整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)將逐漸從單一設(shè)備向集成化多元化系統(tǒng)化方向不斷發(fā)展，從而為我國(guó)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到更優(yōu)秀的促進(jìn)作用。

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作者簡(jiǎn)介：

薛釗（1988—），男，助理工程師，畢業(yè)于陜西省西安交通大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)，本科，主要從事變電運(yùn)行工作。