電力工程中的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

賈玉奎

摘 要：電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用，不僅使電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制能力得到了大幅度提升，還能更好地保障電氣工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。但就我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀而言，還有很多問(wèn)題函待解決，掌握電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)與電氣自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)，明確電氣工程系統(tǒng)對(duì)電力自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需求，進(jìn)而更好地促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的廣泛推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;電力系統(tǒng);供電系統(tǒng)

1.電氣自動(dòng)化技術(shù)定義

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是與電子和信息技術(shù)緊密結(jié)合在一起的一門(mén)電氣工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)科，隨著電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)、智能控制的飛速發(fā)展，使得電氣自動(dòng)化經(jīng)歷了從無(wú)到有、從發(fā)展到成熟的過(guò)程。它主要體現(xiàn)在傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)以及通信網(wǎng)絡(luò)等控制技術(shù)上，并且通過(guò)發(fā)展研究，已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要的技術(shù)手段。過(guò)去的電氣控制主要是以低電壓器件為主，不斷形成新的繼電為主的新型電氣控制系統(tǒng)。近些年來(lái)，隨著電子行業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)電氣控制系統(tǒng)從根本上發(fā)生了很大的變化，從最先的繼電器的控制系統(tǒng)發(fā)展到微處理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，同時(shí)我們也開(kāi)始利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把它們結(jié)合起來(lái)，在一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上體現(xiàn)出來(lái)，最終形成一個(gè)開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)。

2.電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

① 無(wú)需建立控制模塊

傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要借助控制器來(lái)完成，當(dāng)被控制對(duì)象具有的動(dòng)態(tài)方程比較復(fù)雜時(shí)，傳統(tǒng)自動(dòng)化控制就很難準(zhǔn)確控制該對(duì)象，這樣必然會(huì)有一些無(wú)法預(yù)測(cè)的客觀因素影響到該對(duì)象的控制模型設(shè)計(jì)。若不能把這些問(wèn)題解決好，設(shè)計(jì)出來(lái)的控制模型的準(zhǔn)確性便會(huì)受到直接影響，最終降低自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際工作效率。智能化控制器誕生以后，可使被控對(duì)象模型的實(shí)際設(shè)計(jì)工作量逐步減少，一些無(wú)法預(yù)測(cè)的電氣自動(dòng)化控制問(wèn)題從源頭上得到了解決，大大提高了電力工程實(shí)際運(yùn)行的安全性與可靠性。

② 便于調(diào)整控制電氣系統(tǒng)

對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)把電力系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間降低，這樣便可以隨時(shí)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)，使其工作性能得到有效提升。另外，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，并且能進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)控，從某種程度上可以說(shuō)，這一性能優(yōu)勢(shì)也為電力工程自動(dòng)化調(diào)控的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。

③ 自動(dòng)化技術(shù)的一致性很強(qiáng)

利用電氣自動(dòng)化技術(shù)來(lái)處理不同數(shù)據(jù)時(shí)，其一致性很強(qiáng)。被控制對(duì)象不同的情況經(jīng)常在電力企業(yè)中存在，因此各項(xiàng)控制系統(tǒng)的實(shí)際控制效果會(huì)直接受到電氣自動(dòng)化技術(shù)的影響，但山于被控對(duì)象的改變，導(dǎo)致預(yù)計(jì)控制效果不能順利實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象也經(jīng)常出現(xiàn)。因此，在設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)原則一定要具體明確，特別是遇到控制對(duì)象不同的情況時(shí)，必須要具體問(wèn)題具體分析，并且要嚴(yán)格審查各項(xiàng)控制要求。

3.電氣自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化和電氣工程中繼電保護(hù)裝置的融合系統(tǒng)發(fā)生故障或者有其他突發(fā)事件的時(shí)候，電氣工程中的繼電保護(hù)裝置就發(fā)揮了重要作用，在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，同時(shí)切斷路線，確保連接故障線路設(shè)備的安全。線路運(yùn)行通過(guò)繼電自動(dòng)保護(hù)裝置對(duì)其做實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)當(dāng)中的所有狀況做到有效的控制，且能及時(shí)給予保護(hù)，杜絕傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置反應(yīng)不及時(shí)引發(fā)的故障問(wèn)題。所有線路及設(shè)備的異常情況借助繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)，還可以將系統(tǒng)中的特殊范圍內(nèi)的特殊路線以及設(shè)備做好檢測(cè)工作，一旦發(fā)現(xiàn)異常情祝，繼電自動(dòng)保護(hù)裝置就會(huì)做出及時(shí)的反映，保護(hù)其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。如果是繼電自動(dòng)保護(hù)裝置自身出現(xiàn)故障，通常的表現(xiàn)就是拒動(dòng)和誤動(dòng)兩種。其中繼電自動(dòng)保護(hù)裝置在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障或者異常的時(shí)候未能做出及時(shí)的反應(yīng)，進(jìn)行斷線保護(hù)，其保護(hù)作用未能及時(shí)發(fā)揮出來(lái)，這種情況通常就是拒動(dòng)而在電氣系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生故障或者異常情況的時(shí)候，但是繼電自動(dòng)保護(hù)裝置卻發(fā)出了錯(cuò)誤的保護(hù)指令、傳遞了錯(cuò)誤的信息，這種情況指的就是誤動(dòng)。

① 變電站綜合自動(dòng)化在電氣工程中的運(yùn)用

擁有多方面性能的綜合性計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)——變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝置、信號(hào)管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、測(cè)量設(shè)備等優(yōu)化重組工作，此外，還可以利用先進(jìn)的電子金屬對(duì)整個(gè)變電站的通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通電線路、電氣設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量、控制、通信等目標(biāo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)組合下的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)讓變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)形成了集成化、智能化的特點(diǎn)，且在操作方而更加的簡(jiǎn)單、快捷。

② 電氣自動(dòng)化在發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)中的運(yùn)用

以太網(wǎng)、通訊網(wǎng)、工作站和控制單元組成的分層結(jié)構(gòu)的發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)。利用過(guò)程控制單元，確保設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中的所有參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)的傳遞，并且能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況做出監(jiān)控，利用檢測(cè)的結(jié)果推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而確保生產(chǎn)過(guò)程能夠處在監(jiān)控、保護(hù)的環(huán)境當(dāng)中。

③ 電氣自動(dòng)化在變電站自動(dòng)化中的運(yùn)用

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自身有養(yǎng)強(qiáng)大的綜合功能，以此為基礎(chǔ)，變電站自動(dòng)化可以對(duì)繼電保護(hù)、測(cè)量?jī)x表以及自動(dòng)裝置信號(hào)系統(tǒng)做出重組及優(yōu)化工作，還利用電子技術(shù)對(duì)全站的計(jì)算機(jī)定時(shí)、信號(hào)及通信技術(shù)、重要機(jī)械設(shè)備以及線路做出檢測(cè)等工作。計(jì)算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)在通信技術(shù)在變電站中的應(yīng)用，才凸顯了變電站職能、自動(dòng)操作的優(yōu)勢(shì)，且還能保障變電站的經(jīng)濟(jì)、安全及穩(wěn)定運(yùn)行。

4.電氣自動(dòng)化的發(fā)展方向

近年來(lái)，ABB公司、西門(mén)子公司相繼推出了智能化變電站系統(tǒng)。數(shù)字化變電站是把一體化的GIS設(shè)備和變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)綜合在一起，采用新型的光電傳感器取代傳統(tǒng)的電流、電壓互感器，由光纖接口替代了微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的輸入輸出回路，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)向過(guò)程層延伸和發(fā)展。數(shù)字變電站應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和光電技術(shù)，使變電站自動(dòng)化得到進(jìn)一步提高，其分層分布技術(shù)、智能化控制技術(shù)、光通訊技術(shù)使變電站控制電纜大幅度減少，安裝周期縮短，運(yùn)行維護(hù)工作量減少，可靠性大大提高，是變電站技術(shù)發(fā)展的必然方向。

① 智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

②網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O 現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

③自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無(wú)紙化;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見(jiàn);系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

結(jié)束語(yǔ)

電氣工程系統(tǒng)運(yùn)行的安全性行業(yè)穩(wěn)定性，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著至關(guān)重要的作用，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用成果，代表了我國(guó)電氣工程自動(dòng)化和智能化水平，也直接影響社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新態(tài)勢(shì)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以滿足電氣工程系統(tǒng)運(yùn)行的需要，也可以有效的增強(qiáng)電氣工程系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，因此，在電氣工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，有著十分重要的意義。

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