電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用研究

王香齡

[摘? ? 要]電氣自動化是一種綜合性較強的技術(shù)，需要多種技術(shù)協(xié)同進行，隨著電氣工程的快速發(fā)展，技術(shù)人員正不斷對電氣自動化技術(shù)深入研究，并在此基礎(chǔ)上逐步加強其在電氣工程的應(yīng)用。基于此，本文詳細分析電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢，并提出在電氣工程中具體的應(yīng)用方式，以此提升電氣工程運行的穩(wěn)定性與高效性，給予相關(guān)部門提供一些參考。

[關(guān)鍵詞]電氣;自動化;電氣工程

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–02

Application of Electrical Automation in Electrical Engineering

Wang Xiang-ling

[Abstract]electrical automation is a comprehensive technology， which needs a variety of technologies to cooperate. With the rapid development of electrical engineering， technicians are constantly studying electrical automation technology， and gradually strengthening its application in electrical engineering. Based on this， this paper analyzes the advantages of electrical automation technology in detail， and puts forward specific application methods in electrical engineering， so as to improve the stability and efficiency of electrical engineering operation， and provide some references to relevant departments.

[Keywords]electrical; automation; electrical engineering

電氣自動化的應(yīng)用，在一定程度上降低了相關(guān)工作人員的勞動強度，還有效提高了工作人員的工作效率，在電氣工程中發(fā)揮了重要作用。隨著電氣自動化的不斷創(chuàng)新，電氣工程正快速發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)重視電氣自動化的應(yīng)用效果。

1 電氣自動化與電氣工程概述

1.1 電氣自動化

計算機技術(shù)的高精計算特點正不斷應(yīng)用在各種領(lǐng)域中，與社會發(fā)展和日常生活緊密相連，而隨之形成的自動化技術(shù)在各領(lǐng)域中體現(xiàn)出巨大作用，尤其是在電氣工程中，還構(gòu)建了PLC等電氣自動化相關(guān)學科，其具備的高效、智能以及失誤率低的特點，幾乎在所有的電氣工程中都已經(jīng)應(yīng)用。例如：車間自動化生產(chǎn)，集成電路自動化生產(chǎn)等，一套較為健全的自動化系統(tǒng)對于操作人員的專業(yè)要求極低，同時生產(chǎn)效率十分高效與安全。因此，工業(yè)化的發(fā)展與信息化的進步與電氣自動化技術(shù)的不斷創(chuàng)新聯(lián)系十分

緊密[1]。

1.2 電氣工程

現(xiàn)階段的電氣工程有兩種定義，主要分為傳統(tǒng)定義與現(xiàn)代化定義。傳統(tǒng)定義中，電氣工程的范圍包括研究或生產(chǎn)電氣、電子類的相關(guān)學科。傳統(tǒng)定義的電氣工程較為寬泛，其中電子與光子的領(lǐng)域是最為重要的關(guān)鍵點，是現(xiàn)階段信息化技術(shù)領(lǐng)域的前身，為工業(yè)化發(fā)展奠定了良好基石。而現(xiàn)代化定義主要是隨著信息技術(shù)與工業(yè)化的快速發(fā)展，電氣工程的范圍進一步擴大，計算機技術(shù)的進步給予電氣工程二次轉(zhuǎn)變的理念，計算機的融合為傳統(tǒng)的電子和光子領(lǐng)域提供了發(fā)展動力。因此，現(xiàn)代化定義下，電氣工程幾乎包括了現(xiàn)階段所有的電子和光子有關(guān)的領(lǐng)域。

2 電氣自動化的優(yōu)勢

2.1 操作簡單

電氣工程在生產(chǎn)過程中，操作過程的簡易程度直接影響電氣工程的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。傳統(tǒng)的電氣工程生產(chǎn)操作較為復雜，在實際生產(chǎn)時，生產(chǎn)效率十分不穩(wěn)定。其中主要由于電氣工程作為應(yīng)用型工程，設(shè)備中的元件較多，控制系統(tǒng)復雜，操作人員無法全面掌握設(shè)備的操控程序，在綜合能力不足的人員操作下，極易發(fā)生生產(chǎn)事故。在電路工作領(lǐng)域，工程量龐大且結(jié)構(gòu)復雜，日常維護保養(yǎng)操作時，為相關(guān)工作人員帶來較大的困難。伴隨計算技術(shù)而出現(xiàn)的電氣自動化技術(shù)會對電路的控制程序進行科學設(shè)計，并對路線開展合理布局，在嚴密的測試下，自動化的控制程序便能夠穩(wěn)定投入使用。與傳統(tǒng)的人工控制系統(tǒng)相比，優(yōu)勢十分明顯，最突出的一點是可以全面改進控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將所有的控制系統(tǒng)集中在同一計算機屏幕上，控制人員不需要到各控制系統(tǒng)的地點進行操控，工作壓力極大的降低，在一個地點便可以全面地掌握電氣工程的實時運行情況。

2.2 方便調(diào)控

在電氣自動化應(yīng)用后，對于一些突然出現(xiàn)的系統(tǒng)漏洞，操作人員在自動化的判定中，能夠迅速明確漏洞的位置，并且可以使用計算機進行處理，改正程序漏洞，保障電氣工程實際生產(chǎn)的穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)變生產(chǎn)任務(wù)時，需要改變大量的控制器數(shù)據(jù)參數(shù)，使用傳統(tǒng)的電氣工程對于轉(zhuǎn)變需要繁復的程序，過多的閥門，控制器的復雜結(jié)構(gòu)，這些在操作人員手動轉(zhuǎn)變時極易出現(xiàn)誤差，進而影響生產(chǎn)效率。而電氣自動化可以有效地解決這類問題，需要轉(zhuǎn)變時，在自動化程序的控制下，操作人員只需要在控制計算機中輸入指定的程序代碼，相關(guān)設(shè)施可以迅速的完成生產(chǎn)任務(wù)的轉(zhuǎn)變，使調(diào)控過程簡易化，極大地提升工作效率。

2.3 一致性高

電氣工程的設(shè)備控制工作是最為重要的關(guān)鍵點，傳統(tǒng)的手工形式的控制系統(tǒng)缺點較多，最為突出一點為控制進度無法達到一致性標準，在一定程度上這是一個十分嚴重的問題。實際生產(chǎn)中，為應(yīng)對突發(fā)問題與控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變時帶來的不穩(wěn)定問題，雖然預(yù)留了充足的數(shù)據(jù)驗證區(qū)域，不過仍存在一些生產(chǎn)安全問題，嚴重時會造成電氣工程的工作質(zhì)量下降。而電氣自動化的應(yīng)用有效地緩解了電氣工程一致性不高的問題。在一些完善的工業(yè)生產(chǎn)中，大部分配備了自動化操作系統(tǒng)，例如：DCS系統(tǒng)等，借助這些自動化系統(tǒng)，操作人員能夠較為直觀的了解電氣工程整體的各閥門與控制器實際情況，并且可以通過自動化系統(tǒng)對所有控制單元進行控制，保證控制效果的一致性。這種自動化控制系統(tǒng)不受控制單位多、設(shè)備老化等問題的影響，一致性高是最為突出的優(yōu)點。

2.4 全面監(jiān)控

這一優(yōu)勢主要在計算機的相關(guān)軟硬件發(fā)展情況下，保證了電氣自動化可以對電氣工程各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)全面實時監(jiān)控。傳統(tǒng)電氣工程無法及時獲取整體系統(tǒng)的運行狀況，只能對較為重要的控制器數(shù)據(jù)進行監(jiān)管，這樣處理方式在一定程度上具有十分嚴重的安全隱患，同時數(shù)據(jù)信息無法及時獲取，工作人員的相關(guān)工作也無法有效開展。而自動化控制主要使用電子系統(tǒng)調(diào)控各控制單元，并且還能夠進行實時監(jiān)反饋給相關(guān)軟件中，操作人員通過軟件的作用實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，隨時調(diào)取各項的數(shù)據(jù)信息進行了解分析，一些自動化軟件還具備預(yù)警功能，極大地提升了工作效率，保障了電氣工程穩(wěn)定運行[2]。

3 電氣自動化在電氣工程中具體應(yīng)用

3.1 電廠監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)階段，對于一些大型的發(fā)電廠中較為分散的控制系統(tǒng)，若要實現(xiàn)電廠自動化控制，需要借助電氣自動化技術(shù)。尤其是提升電廠運行的自動化控制過程，電氣自動化核心系統(tǒng)與分布式監(jiān)測功能的應(yīng)用，在電廠系統(tǒng)中是最為重要的監(jiān)測控制關(guān)鍵點。電廠電氣監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計方案中，整體系統(tǒng)與控制對象主要包括發(fā)電器、備用電源、變壓器等。其中，各設(shè)備的運行時的標準信號、異常信號以及各種設(shè)備參數(shù)都是監(jiān)測系統(tǒng)的主要管理內(nèi)容。在電力調(diào)度環(huán)節(jié)中，中心服務(wù)器、顯示器、工作站以及計算機控制程序網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)建了整體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中電力系統(tǒng)獨有的局域網(wǎng)絡(luò)處于電力調(diào)度區(qū)域的中心，以此可以實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的實際運轉(zhuǎn)情況，再結(jié)合所監(jiān)測到數(shù)據(jù)信息對電力負荷預(yù)測，進而開展最合理的電力調(diào)度，實現(xiàn)電網(wǎng)自動化控制。此外對于發(fā)電環(huán)節(jié)設(shè)計的數(shù)據(jù)信息，也要加以監(jiān)測，滿足電廠的運營標準要求。

整體的監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面監(jiān)控電廠中所有的系統(tǒng)與設(shè)備。其主要運行方式是在現(xiàn)場監(jiān)控單元進行數(shù)據(jù)信息采集，進而檢測出存在的故障、事件的狀態(tài)信息，并開展各類預(yù)處理措施，完善數(shù)據(jù)庫信息。此外，一些無法交流采集的參數(shù)，可以使用直流采集實現(xiàn)采集工作的有效性，操作人員還可以直接在工作站進行數(shù)據(jù)庫連接、編輯等工作。例如：系統(tǒng)屏幕中顯示電氣接線圖，詳細展示電氣工程的實時情況，同時也會展出各類設(shè)備的歷史參數(shù)信息。

3.2 繼電自動保護

變電站在電氣自動化的幫助下，能夠完成繼電保護等自動化控制工作，由于計算機監(jiān)控本身具備同步功能，自動化系統(tǒng)與變電站系統(tǒng)之間可以無縫連接，以通信的方式開展各種自動化操作。例如，現(xiàn)階段的變電站運行過程，應(yīng)用電氣自動化主要是為了代替人工的監(jiān)控方式，以智能化的設(shè)備完成全方位實時監(jiān)控工作，具體過程應(yīng)全面使用計算機電纜，代替電力信號電纜，以此實現(xiàn)自動化監(jiān)控運行與記錄[3]。

繼電保護。近些年的網(wǎng)絡(luò)繼電器元件主要保護有輸電線，母線以及一些在線監(jiān)測裝置，這些裝置保護機制以單獨組網(wǎng)的方式控制發(fā)電與電壓情況等。比如：繼電保護中的自動電壓控制就是在穩(wěn)定的運行情況下，監(jiān)視電網(wǎng)無功電壓并且在線進行優(yōu)化計算，進而開展分層調(diào)節(jié)電源，以此實現(xiàn)在安全電壓約束下的無功潮流運行。當前自動化控制系統(tǒng)與實地裝置間能夠?qū)崿F(xiàn)自動閉環(huán)控制，有效讓電壓在規(guī)定的標準范圍內(nèi)運行，還能夠讓電能質(zhì)量與系統(tǒng)安全全面達到穩(wěn)定。

3.3 建筑供配系統(tǒng)

建筑供配電的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計主要包括照明、防雷接地、配電等。若要以電氣自動化技術(shù)做為設(shè)計基礎(chǔ)，需要明確規(guī)劃常見的技術(shù)參數(shù)。

現(xiàn)階段的高層建筑中，需要預(yù)先計算好電力負載情況再進行分級處理，以此完成整體配電設(shè)計。其主要目的是滿足高層建筑較為穩(wěn)定的用點需求，設(shè)計標準應(yīng)嚴格按照低壓配電設(shè)計的相關(guān)標準開展。當前高層建筑的高度較高，用點人數(shù)較多，電力需求量較大，需要十分精密的電力負載計算，可以使用系數(shù)法精確計算單相電氣的參數(shù)，而對于商用的建筑，還需要結(jié)合公共區(qū)域的照明用電，電梯用電以及車庫供電等的情況，這些用電數(shù)據(jù)的算法具有一致性，可以借助相關(guān)電力線路的數(shù)據(jù)信息[4]。

計算完成負載電路后，還需要對短路電流進行相關(guān)計算，現(xiàn)階段的城市建筑的配電過程中經(jīng)常出現(xiàn)短路情況，通常分為3種情況：單相電路、兩相電路、三相電路。建筑電氣設(shè)計過程中，一定要對短路電路進行精準計算，特別是三相電路。其中使用的計算方法有對稱分量法和短路容量法等。

建筑物種的電氣工程設(shè)計時，還需要對供配電的相關(guān)設(shè)備進行選擇，例如：變壓器的選擇，高層的建筑通常電力需求較大，在高層建筑中安設(shè)變壓器會直接接入電網(wǎng)中，這種連接方式對變壓器帶來嚴重的不良影響，極大地提升變壓器的損耗速度?；诖?，設(shè)計時應(yīng)明確變壓器的容量，工作模式以及相關(guān)參數(shù)等，并結(jié)合高層建筑的實際用電情況，預(yù)判電網(wǎng)的負荷情況，以此保障高層建筑中的供電穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段大部分電氣工程中都已經(jīng)運用電氣自動化技術(shù)，促使電氣工程實現(xiàn)集成化管理，進而保證了電氣工程的安全穩(wěn)定性，不過目前的電氣自動化正處于起步階段，一些技術(shù)還不夠完善，需要技術(shù)人員不斷深入創(chuàng)新研究，不斷結(jié)合先進技術(shù)，推動電氣自動化技術(shù)向著多元化發(fā)展。

參考文獻

[1] 關(guān)文博.電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用研究[J].環(huán)球市場，2020（6）：341.

[2] 金月.論電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用研究[J].設(shè)備管理與維修，2020（12）：52-54.

[3] 楊帆，錢東，吳志強，等.智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用探討[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2020（18）：18-19.

[4] 鄒健.探討電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2020（3）：79.