電氣工程中電氣和自動(dòng)化設(shè)計(jì)的融合應(yīng)用研究

沈小軍

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電氣工程與人們的生活日益緊密，是當(dāng)前工作和生活中不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)容，而基于電氣工程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)在工程領(lǐng)域尤其有著重要的影響。本文深入探討了電氣工程與自動(dòng)化設(shè)計(jì)融合應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，基于對(duì)這些內(nèi)容的深入探討，得到有關(guān)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)體系和實(shí)踐基礎(chǔ)，對(duì)于相關(guān)設(shè)計(jì)工作也是非常重要的發(fā)展方向，應(yīng)該予以高度重視。

關(guān)鍵詞：電氣工程;電氣自動(dòng)化;融合

科技融合是當(dāng)前各種技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，各種跨專業(yè)和行業(yè)的技術(shù)融合使得各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)和生活中有了更大的自由度，并增加了更多的創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)會(huì)。從電氣工程的應(yīng)用領(lǐng)域來看，需要自動(dòng)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容也非常普遍，而且這也是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。加強(qiáng)相關(guān)方面的研究，不但可以解決目前電氣工程自動(dòng)化方面的現(xiàn)實(shí)問題，對(duì)智能化電氣工程發(fā)展也有非常大的促進(jìn)作用。目前將電氣工程與自動(dòng)化設(shè)計(jì)有效融合，這已經(jīng)是非常成熟的發(fā)展和應(yīng)用狀態(tài)，這是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的事實(shí)情況。

1 我國電氣與自動(dòng)化設(shè)計(jì)融合應(yīng)用現(xiàn)狀

在電氣工程領(lǐng)域，我國起步較晚，但作為全球最大的電氣工程產(chǎn)品市場(chǎng)，電氣工程發(fā)展有非常大的動(dòng)力和空間，因此，我國的相關(guān)建設(shè)取得了非常不錯(cuò)的成績。但從技術(shù)角度講，仍與西方電氣技術(shù)先進(jìn)國家有較大的差距，尤其在電氣工程與其他技術(shù)領(lǐng)域融合方面，比如自動(dòng)化設(shè)計(jì)，相關(guān)的技術(shù)水平和研究水平有很多顯著的不足。這些不足不但對(duì)我國電氣工程建設(shè)的健康發(fā)展形成制約，還對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展構(gòu)成一定的阻礙作用。我國的電氣自動(dòng)化技術(shù)在具體的應(yīng)用領(lǐng)域普遍效率不高，電氣工程與自動(dòng)化設(shè)計(jì)脫節(jié)問題比較嚴(yán)重，常常一方面研究取得了較大進(jìn)展，但因?yàn)闆]有獲得相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)支持，這些技術(shù)也難有發(fā)展空間，加之國外相關(guān)競爭壓力的影響，使得國內(nèi)的電氣工程領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)在這方面的弊端顯得更加突出。

我國電氣自動(dòng)化存在的代表性問題主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是技術(shù)應(yīng)用不成熟，主要是各種技術(shù)發(fā)展參差不齊，技術(shù)層面難以形成有力的互相支持和共同促進(jìn)的發(fā)展效果。二是外部運(yùn)行環(huán)境比較苛刻，電氣自動(dòng)化對(duì)于所施加的外部電壓有較高的要求，由此導(dǎo)致對(duì)電網(wǎng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，國家各地區(qū)的電網(wǎng)工作穩(wěn)定性較差，這使得電氣自動(dòng)化在運(yùn)行過程中要面臨很大的環(huán)境考驗(yàn)。三是一些關(guān)鍵技術(shù)難題未能有效解決，比如防雷以及抗電磁干擾方面，就還沒有得到很好的解決。而這些問題的存在將導(dǎo)致電氣自動(dòng)化設(shè)備的工作穩(wěn)定性非常差，因此，加大相關(guān)技術(shù)融合的研究是非常必要的突破。

2 電子工程領(lǐng)域電氣和自動(dòng)化設(shè)計(jì)的融合應(yīng)用分析

在電子工程建設(shè)領(lǐng)域，電氣與自動(dòng)化的融合設(shè)計(jì)是比較普遍的應(yīng)用領(lǐng)域，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，常常因?yàn)槟承┰驅(qū)е氯诤铣潭炔桓叩膯栴}。這些問題如果不能從根本上得到有效解決，將會(huì)對(duì)整個(gè)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。因此，必須從設(shè)計(jì)理念和實(shí)際應(yīng)用等環(huán)節(jié)，進(jìn)行深入分析，推動(dòng)融合技術(shù)取得更大的技術(shù)應(yīng)用效果。

2.1 電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)相關(guān)理念

在所有的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，都需要首先確定其設(shè)計(jì)理念，以此為指導(dǎo)原則，完成相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，這樣得到的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)才可以滿足實(shí)際的應(yīng)用效果。具體來說，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)通常需要堅(jiān)持三個(gè)設(shè)計(jì)理念，下面分別加以闡述。

（1）集中化設(shè)計(jì)

對(duì)于電氣工程的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)而言，將電氣技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行全面融合設(shè)計(jì)主要是考慮兩個(gè)方面：一是要對(duì)電氣系統(tǒng)實(shí)施信息的集中收集和處理，因?yàn)楫?dāng)工程規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，采用過去的處理方式將面臨巨大的壓力，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠有效處理復(fù)雜信息，使整個(gè)過程更加便捷，因而可有效降低電氣系統(tǒng)運(yùn)營主機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。二是可以同時(shí)完成監(jiān)控等方面的功能，尤其是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，通過電子自動(dòng)化的集中化設(shè)計(jì)，能夠取得非常好的使用效果。

（2）遠(yuǎn)程化設(shè)計(jì)

因?yàn)檎麄€(gè)工程中需要接入大量的電纜等設(shè)施，這樣可以驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)運(yùn)行。但過多電纜會(huì)造成系統(tǒng)的所負(fù)擔(dān)的各種壓力，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性方面的損失?；谶h(yuǎn)程設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，可有效解決電氣電纜對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際依賴性。但此應(yīng)用盡管可以大幅降低電纜的使用規(guī)模，但也使得信息處理設(shè)備數(shù)量顯著增加。因此，該設(shè)計(jì)理念更多用于項(xiàng)目較小的工程中，在大型電氣工程項(xiàng)目中使用并不廣泛。

（3）現(xiàn)場(chǎng)總線式設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)總線屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)范疇，是信息化發(fā)展和應(yīng)用的具體體現(xiàn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)可以更具針對(duì)性。在整個(gè)工程建設(shè)過程中，在不同階段采用不同的設(shè)計(jì)技術(shù)，可以確保功能的總體穩(wěn)定性。采用現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)的技術(shù)理念，不但可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的便捷性優(yōu)勢(shì)，而且該技術(shù)的擴(kuò)展性非常好，目前已是電氣工程建設(shè)領(lǐng)域比較常用的設(shè)計(jì)理念。

2.2 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的融合運(yùn)用

對(duì)于電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的具體融合運(yùn)用，主要從四個(gè)方面進(jìn)行相應(yīng)的處理，以取得設(shè)計(jì)預(yù)期是應(yīng)用效果。

（1）電氣自動(dòng)化與繼電保護(hù)技術(shù)的融合運(yùn)用

自動(dòng)化技術(shù)融合運(yùn)用于繼電保護(hù)，這是目前比較常見的融合應(yīng)用方式，其設(shè)置目的主要針對(duì)安保裝置的檢測(cè)等功能，簡而言之，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某故障，有關(guān)該故障的具體信息會(huì)經(jīng)通信單元送抵控制中心，同時(shí)切斷電源并報(bào)警。根據(jù)設(shè)計(jì)的初始功能，電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)可使整個(gè)過程功能發(fā)揮更加準(zhǔn)確高效。在實(shí)際的電氣工程建設(shè)過程中，繼電裝置通過自動(dòng)化融合，可有效完成電路的整個(gè)監(jiān)控工作，并能夠給實(shí)際的遠(yuǎn)程管理提供物理支持，可以有效解決繼電保護(hù)分辨速度慢以及因誤差引起錯(cuò)跳變等一系列問題。

（2）自動(dòng)化在變電站電氣工程中的綜合運(yùn)用

對(duì)于變電站來說，自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效提升其工作的效率和穩(wěn)定性，所融合的自動(dòng)化控制技術(shù)術(shù)語高精度和高效率兼?zhèn)涞淖詣?dòng)控制體系。變電站內(nèi)的各種電氣設(shè)備，其工作的復(fù)雜性較高，而且處于相對(duì)危險(xiǎn)的環(huán)境中，并不適合工作人員在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行人工控制。自動(dòng)化技術(shù)融合應(yīng)用可以有效解決這一問題，并能夠使得整個(gè)變電站的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定、安全，一旦發(fā)生任何故障或危險(xiǎn)問題，自動(dòng)化體系會(huì)自動(dòng)進(jìn)行接管設(shè)備的管理控制，使得變電站不發(fā)生更大的風(fēng)險(xiǎn)問題。由此，其智能化和自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)得以凸顯，也因此成為工程建設(shè)過程中必不可少的技術(shù)內(nèi)容。

（3）調(diào)度網(wǎng)中采用的自動(dòng)化融合技術(shù)

對(duì)于電能及信號(hào)的管理，需要進(jìn)行調(diào)度管理，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中廣泛運(yùn)用融合自動(dòng)化技術(shù)，通常可以包括一些常用的電氣設(shè)備，比如中心服務(wù)器、打印機(jī)設(shè)備、預(yù)警設(shè)備等，利用這些設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的職能發(fā)揮，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)可以自動(dòng)完成客戶的用電情況測(cè)量，并基于測(cè)量結(jié)果來自動(dòng)分析用戶的實(shí)際需求情況，進(jìn)而為各種用戶提供更為全面系統(tǒng)高質(zhì)量的服務(wù)。利用內(nèi)置的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，可在最短時(shí)間獲知網(wǎng)絡(luò)實(shí)際調(diào)度情況，對(duì)業(yè)務(wù)人員做出具體的任務(wù)提示，確保系統(tǒng)運(yùn)營的穩(wěn)定和安全性。

3 結(jié)束語

綜上所述，我國的電氣工程在電氣自動(dòng)化技術(shù)方面與先進(jìn)的西方國家相比，處于比較明顯的弱勢(shì)地位，其最主要的表現(xiàn)就是融合難以達(dá)到應(yīng)有的密切程度。其問題源于兩個(gè)方面：一是技術(shù)發(fā)展不均衡，在電氣技術(shù)方面技術(shù)能力相對(duì)較強(qiáng)，但在最大化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，則有非常顯著的技術(shù)差距;二是技術(shù)融合程度低，相關(guān)的技術(shù)發(fā)展都以自己為主導(dǎo)，缺乏配合和融合的理念指導(dǎo)，往往取得的技術(shù)進(jìn)步對(duì)另一方而言沒有實(shí)際價(jià)值。要解決這兩個(gè)問題，就要打破技術(shù)壁壘，加強(qiáng)融合研究，推動(dòng)電氣自動(dòng)化作為一個(gè)方向得到有效的發(fā)展。

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