電氣自動化在電氣工程中的應用探究

王少芳，曹占超

（1.天津市天房科技發(fā)展股份有限公司，天津 300384；2.天津天大求實電力新技術股份有限公司，天津 300384）

0 引 言

電氣自動化技術在現(xiàn)代科技持續(xù)發(fā)展的背景下日趨成熟，因此得到了廣泛應用。催生電氣自動化技術出現(xiàn)的電氣工程在對電氣自動化技術的應用上較為深入，使電氣工程各系統(tǒng)實現(xiàn)自動化調(diào)控的同時，也對電氣工程相關設備的穩(wěn)定性及安全性作出了保障，對推動我國社會的現(xiàn)代化發(fā)展及工業(yè)建設而言有著非常重要的意義，還對人民的生活質(zhì)量起到了部分改善及提升作用[1]。

1 電氣自動化技術的特點

1.1 涉及領域廣

電氣自動化技術在電氣工程中的應用十分廣泛。隨著社會的發(fā)展，各行各業(yè)對該技術提出了更高的技術要求。電氣工程中對電氣自動化技術的應用建立在網(wǎng)絡技術及信息技術的基礎上，具有極為廣泛的涉及領域，在電氣工程眾多環(huán)節(jié)中均得到了一定程度的應用[2]。某種程度上，決定電氣自動化技術應用水平的是相關系統(tǒng)硬件及軟件的設計水平。軟硬件的設計越優(yōu)秀、合理，電氣自動化技術的應用水平也就越高。

1.2 對電子技術的依賴性強

具有足夠技術水準的電子計算機技術是電氣自動化技術應用的前提與必要條件，即要實現(xiàn)電氣自動化技術設備及系統(tǒng)的運行實現(xiàn)自動化，就需要通過網(wǎng)絡系統(tǒng)進行信號的傳輸與控制。在無電子技術支持的情況下，電氣自動化系統(tǒng)往往處于癱瘓狀態(tài)，無法保持正常運行甚至根本無法運行[3]。

2 電氣自動化技術在電氣工程中的應用優(yōu)勢

得益于電氣自動化技術在電氣工程中的廣泛應用，電氣工程在應用后的生產(chǎn)過程中創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。電氣自動化技術的技術優(yōu)勢十分顯著，主要體現(xiàn)在如下幾方面。

2.1 具有高水平的可靠性與安全性

電氣自動化在控制模式上比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)更便捷，也更簡單。通過運用電氣自動化技術，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制器在精準度與難易度上均得到了一定水準的優(yōu)化。傳統(tǒng)控制模式經(jīng)常需要進行模型設計，在設計模型的過程中往往會因受到客觀因素影響導致某些問題無法及時預測，而電氣自動化技術的應用則解決了這一問題，并有效提升了控制效率[4]。隨著近年來電氣自動化的飛速發(fā)展，在先進技術的引進上也投入了大量精力及資源，收獲了可喜的成果，從而使得對影響電氣工程的客觀因素在數(shù)量及內(nèi)容上的預測更加精準而全面，對系統(tǒng)運行過程中的安全性及可靠性作出了有效保障。

2.2 更高的自動化程度

隨著社會的飛速發(fā)展與科技水平的不斷提升，電氣自動化技術中對計算機技術的應用也越來越全面，使得應用了電氣自動化技術的電氣工程具有越來越高的自動化程度[5]。由于自動化技術的統(tǒng)一性在發(fā)展過程中受到相應重視并被重點強化，因此控制系統(tǒng)的兼容性也得到了較大程度的提升，具體體現(xiàn)在電氣工程運行過程中的調(diào)控系統(tǒng)得到更高水準的完善，在自動化技術的建設過程中也強調(diào)了標準化及規(guī)范化，使運行中的問題可以得到及時的處理與解決，對系統(tǒng)運行過程中的安全性及可靠性也做出了相應保證。

2.3 提升了系統(tǒng)管控的有效性

電氣工程系統(tǒng)調(diào)控的有效性因為電氣自動化技術的應用而得到了相應的發(fā)展，由于電氣自動化技術能夠?qū)崿F(xiàn)快速而有效的系統(tǒng)響應，致使電氣工程系統(tǒng)的調(diào)節(jié)在即時性上得到大幅提升，對電氣工程系統(tǒng)的運行效率也是一種較高水平的優(yōu)化[6]。此外，相關研究人員同樣重視電氣自動化技術發(fā)展過程中的智能化水準，因此在智能技術的引用上不遺余力，使電氣自動化技術的智能化程度始終處在高速發(fā)展的狀態(tài)下，最顯著的成果在于實現(xiàn)了遠距離調(diào)控，這對推動電氣工程建設工作而言有著非常深遠的意義。

3 電氣自動化在電氣工程中的實際應用

3.1 變電站電氣工程的應用

電氣自動化技術在變電站中的應用體現(xiàn)在以現(xiàn)代信息技術及自控技術為基礎，設計并建立電氣自動化運行系統(tǒng)以替代變電站的人工作業(yè)，從而使變電站日常管理及控制工作具有高度的自動化水平，并有效提升變電站變電系統(tǒng)運行的效率。變電站對電氣自動化技術的應用需要實現(xiàn)對整個變電站所有電氣設備運行情況的監(jiān)控，建立層次多，方位全的監(jiān)控體系，保證變電站在運行過程中管理工作的即時與高效。在變電站應用電氣自動化技術時，往往會通過對微機設備的運用實現(xiàn)操作監(jiān)控的可視化、智能化及網(wǎng)絡化，再加上繼電保護、故障自動記錄、開關操作、自動測量、遠程監(jiān)控等設備及系統(tǒng)的應用，能使變電站在電氣自動化系統(tǒng)的幫助下實現(xiàn)高水平的自動化管理。

3.2 繼電保護器中的應用

繼電保護工作的目的是檢測整個電氣工程中其他電氣設備的運行情況，因此在電氣工程中有著至關重要的作用，同時也是電氣工程的重要組成部分之一。由于繼電保護器在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)部分電氣設備的故障及可能存在的隱患，并迅速預警，因此在保護整個電氣工程的安全方面有著極為重要的意義。傳統(tǒng)繼電保護器是將故障通知工作人員，之后由工作人員進行處理，并不對問題采取任何措施，從發(fā)現(xiàn)問題到問題解決一般需要耗費較多時間，無法保證繼電保護器發(fā)揮功能的即時性，在安全防范工作上也就存在一定的缺陷。將電氣自動化技術應用到繼電保護器中之后，系統(tǒng)可根據(jù)實際情況自行切斷電力，隨后發(fā)出警報通知工作人員進行進一步的處理。由此可見，在繼電保護器實現(xiàn)自動化之后，能夠通過對電氣設備運行過程中的參數(shù)進行采集，并分析是否需要作出保護措施，從而有效提升處理效率，確保在發(fā)生異常情況時能夠及時進行處理，對電氣設備運行的安全性作出了應有的保障。

3.3 發(fā)電廠電氣工程的應用

目前，發(fā)電廠對電氣自動化技術的應用主要體現(xiàn)在其分散測控系統(tǒng)中，分散測控系統(tǒng)的實質(zhì)是分層分布測控系統(tǒng)，是對由多個模塊構成的整體性系統(tǒng)進行模塊監(jiān)控及過程測控。過程測控及模塊監(jiān)控的實際信息能在生產(chǎn)運行中顯示出來，這就為系統(tǒng)操作人員進行監(jiān)控提供了便利條件。

以當前主流的水力及火力發(fā)電廠為例，水力發(fā)電廠對電氣自動化技術的應用除了能使相關設備具有自動化特點，還能促進全廠實現(xiàn)自動化，進而有效保證整個水力發(fā)電廠廠區(qū)的生產(chǎn)安全，對供電網(wǎng)絡的可靠性及穩(wěn)定性有非常重要的意義；火力發(fā)電廠對電氣自動化技術的應用能使發(fā)電廠的設備串聯(lián)成一個整體，以實現(xiàn)發(fā)電運行過程的一體化，對火力發(fā)電廠發(fā)電效率的提升有很大幫助，也能為發(fā)電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

通過對電氣自動化技術在發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)中的應用，發(fā)電廠電氣設備操作人員能夠及時采集電氣設備運行相關數(shù)據(jù)（包括運行時間、狀態(tài)等），并對相應數(shù)據(jù)進行匯總分析，從而使得潛在隱患能夠得到有效排除，充分發(fā)揮發(fā)電機組的生產(chǎn)潛力，創(chuàng)造更多的生產(chǎn)價值；還能幫助發(fā)電廠進行對發(fā)電機組的保養(yǎng)維護工作，控制保養(yǎng)維護工作的成本支出，并提升發(fā)電廠的管理效率，為發(fā)電廠的進一步發(fā)展預留好技術支持。

3.4 電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的應用

在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應用電氣自動化技術是非常有必要的，同時也能大幅提升我國電氣工程的建設與發(fā)展水平。電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應用電氣自動化技術的作用主要體現(xiàn)在如下兩方面。（1）對電網(wǎng)運行過程中出現(xiàn)的問題進行分析處理。由于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)復雜程度較高，且構成整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)之間往往具備顯性或隱性關聯(lián)，因此電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在運行過程中，極容易因為某個細節(jié)引發(fā)具有高度復雜及較大難度的問題、故障及異常，如果不能對這些情況進行及時的檢測、分析及判斷，也就無法進行有效的處理，其后果是極有可能給電網(wǎng)留下安全隱患，對電氣設備乃至人身安全造成一定的威脅。（2）電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)存在的目的就是對電力市場當前及一段時間內(nèi)的運營情況進行評估、監(jiān)控等工作，并采集相應數(shù)據(jù)對電網(wǎng)的調(diào)度、供電及電力負荷等作出預測與判斷，優(yōu)化區(qū)域內(nèi)的電力使用情況。在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應用電氣自動化技術，能夠保證對電網(wǎng)運營狀態(tài)的監(jiān)測工作擁有即時性及動態(tài)化的特點，便于優(yōu)化電力使用。

4 電氣工程應用電氣自動化的問題及處理

4.1 節(jié)能問題

由于電阻是客觀存在的因素，無論材料的導電性能有多強，始終都會具備一定數(shù)量的電阻，從而造成電力資源上的額外損耗，因此在電氣工程應用電氣自動化技術時往往面臨著如何最大化節(jié)約電力的問題，尤其是在建筑行業(yè)的電氣工程中，這一問題更為顯著。此外，電網(wǎng)鋪設的線路過于復雜也會造成很高的耗電量，這是因為電阻的強度會隨材料的形狀而改變，材料越細、越長，則材料產(chǎn)生的電阻也就越強，因此復雜的線路往往具有較高的電阻，導致電力資源在應用過程中出現(xiàn)極大程度上的浪費，不符合當前社會節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求。

應對節(jié)能問題的方法主要從兩方面入手，首要的是在電氣工程中做好對線路的優(yōu)化工作，在保證電氣工程功能性的前提下，爭取縮短配電線路的總長，減少因線路過長造成的電力消耗；從而達到節(jié)能的目的；其次則是積極研發(fā)新型材料與相應供電設施（如變壓器等），通過大力研發(fā)制造出電阻低、強度高、經(jīng)濟化的新材料并投入到實際生產(chǎn)中，以新材料代替現(xiàn)有材料制成供電線路，同時通過對供電設施的研究與結構上的優(yōu)化，使之能夠在轉換電流時具有更高的效率及更低的損耗，保證電氣工程應用電氣自動化技術時的電力損耗得到有效壓縮，滿足節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需求。

4.2 環(huán)境影響

電氣自動化技術在運行過程中較容易受到外界影響，包括環(huán)境因素等。濕度較高的環(huán)境或氣壓均會使電氣工程設備受到影響，嚴重情況下會破壞電氣工程設備的結構，致使電氣自動化系統(tǒng)的運作無法保持應有的穩(wěn)定性，從而無法發(fā)揮應有的效果。

解決措施在于為電氣工程設備提供穩(wěn)定的環(huán)境，該環(huán)境需要控制好濕度與溫度，避免濕度過高造成電氣工程設備表膜脫落，或溫度過低造成設備表面形成冷凝水腐蝕設備，進而確保電氣工程設備的正常運轉與電氣自動化系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

5 結 論

電氣自動化技術在電氣工程中的應用，對整個社會的發(fā)展而言都具有非常重要的意義。電氣工程作為推動當前社會發(fā)展的重要因素，其效率、運行質(zhì)量及安全性均應得到相應的控制與保障。電氣自動化技術在能夠使電氣工程實現(xiàn)高度自動化的同時，也使電氣工程的效率與效益得到顯著的提升，因此理應在電氣工程中得到廣泛的推廣與應用，以促進行業(yè)及社會的進一步發(fā)展。