新時期電氣自動化及電氣自動化發(fā)展前景

袁岳程

【摘 要】電氣自動化范圍較廣，包括配電自動化、變電站自動化、饋線自動化。配電自動化包括配電系統(tǒng)所有硬件設(shè)施和控制流程，通過輸電、配電和用電實(shí)現(xiàn)配電自動化流程。變電站自動化通過饋電自動化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和管理。而饋電自動化方面，則是高度集成化，除了常規(guī)的遙測、遙信和遙控，包括自動重合閘、饋線故障監(jiān)測、電能質(zhì)量等監(jiān)測，還集成了斷路器監(jiān)視功能，逐步發(fā)展成為智能化開關(guān)。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化;技術(shù)發(fā)展;趨勢

1電氣自動化發(fā)展史

伴隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化已經(jīng)走出了工廠，并且在辦公、交通等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1.1全控型電力電子開關(guān)時期。在上個世紀(jì)五十年代晶閘管出現(xiàn)，標(biāo)志了運(yùn)動控制新紀(jì)元的開始。繼后出現(xiàn)了交流變頻技術(shù)和全控制式器件GTR等，即電力電子器件第二代。第三代器件包括IGBT和MGT這類復(fù)合型電力電子器件。而第四代器件則由功率集成電路PIC構(gòu)成。

1.2電路低頻向高頻發(fā)展。隨著電力電子器件的更新，變換器電路也隨之改變。在普通晶閘管時期，整流控制主要由直流傳動變換器完成。交流變頻傳動由交-直-交變頻器完成。在第二代時期，PWM變換器得到廣泛的應(yīng)用。PWM技術(shù)可以提高工作效率，并且減少高次諧波對電網(wǎng)的影響，可以改善電動機(jī)低頻轉(zhuǎn)矩脈動問題。

1.3交流調(diào)速理論發(fā)展。德國學(xué)者F·Blasche提出了交流電機(jī)磁場定向遠(yuǎn)離市，并得到德國大學(xué)教授Depenbrock的繼承和發(fā)展。教授D繼F·Blasche提出了直接轉(zhuǎn)矩控制思想，并將它推廣到了弱磁調(diào)速范圍。這一控制思想具有結(jié)構(gòu)簡單、思想新穎、信號處理物理概念明確的特點(diǎn)，屬于高靜動態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

1.4通用變頻時期。通用變頻器是一種系列化、批量化和占市場量最大的中小功率變頻器，經(jīng)歷了由普通功能型U/F控制型到高功能U/F型再到高動態(tài)性能適量控制型的發(fā)展過程。

1.5單片機(jī)發(fā)展。由于占主導(dǎo)地位的MCS-51單片機(jī)的8位機(jī)功能簡單，指令短小，后來就有了適合大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)的推廣和使用，其可靠性和保密性都非常高。

2新時期電氣自動化的優(yōu)勢

電氣自動化系統(tǒng)在設(shè)置時必須將用電設(shè)備安裝在電動機(jī)部門與配電室，主要是由于這類系統(tǒng)的配件相對比較多，處理的信息量也比較大，一旦出現(xiàn)技術(shù)問題維修起來就非常復(fù)雜。與熱工體系相比較，電氣自動化系統(tǒng)在操作時需要進(jìn)行控制的頻率較低，在電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行的階段，一般經(jīng)歷較長的一段時間再進(jìn)行下一步的操作。當(dāng)然，電氣設(shè)備在系統(tǒng)保護(hù)時要求較高，主要是由于它的運(yùn)動操作速率非?？臁臉?gòu)造層面來講，電氣自動化系統(tǒng)的操作相對比較困難，但是它的邏輯連鎖規(guī)律較強(qiáng)。因此，就需要對于電氣自動化監(jiān)控體系需要引入不同的控制技術(shù)。同時，還應(yīng)該科學(xué)考慮整個操作系統(tǒng)的安全性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。綜合考慮電氣自動化系統(tǒng)的各種特點(diǎn)，尤其是在構(gòu)建控制體系的過程中，必須采取科學(xué)的態(tài)度準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證整個電氣化控制系統(tǒng)能夠安全高效運(yùn)行。以上就是電氣自動化的一些優(yōu)勢特征。

3電氣自動化技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

3.1和物理學(xué)技術(shù)有密切關(guān)系

最近幾年電子信息技術(shù)快速發(fā)展，這一技術(shù)術(shù)語固體物理學(xué)，是物理學(xué)的重要分支，主要是由大規(guī)模集成電路制造以及三極管技術(shù)發(fā)展而來的。所以，在研究電氣自動化技術(shù)時必須要物理學(xué)緊密相關(guān)，可以說物理學(xué)的發(fā)展推動了電氣自動化技術(shù)的提高，只有科學(xué)的分析兩者之間的密切關(guān)系，才能進(jìn)一步推動電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用。另外這一技術(shù)海域生物系統(tǒng)以及微機(jī)電有著密切聯(lián)系。

3.2依靠信息技術(shù)平臺建立

近幾年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)得到極大發(fā)展，并且廣泛的應(yīng)用與商業(yè)運(yùn)行和企業(yè)管理之中，在電氣自動化技術(shù)發(fā)展過程中電子信息技術(shù)也得到了進(jìn)一步應(yīng)用，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)靈活性比較強(qiáng)，所以有利于電氣自動化技術(shù)的后期維護(hù)，成為電氣自動化技術(shù)的重要發(fā)展平臺。

3.3融合IT平臺進(jìn)一步發(fā)展

在很多企業(yè)中都融合了電氣自動化技術(shù)和IT技術(shù)，這種方式可以進(jìn)一步提高電氣自動化的技術(shù)含量，能夠在企業(yè)數(shù)據(jù)處理時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時存取。與此同時，信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也對電氣自動化技術(shù)產(chǎn)生巨大影響，并且在各個層面中都滲透進(jìn)來，IT技術(shù)融入到儀表設(shè)計(jì)、控制器設(shè)計(jì)以及傳感器等各個領(lǐng)域。

3.4和現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

在電氣自動化發(fā)展過程中現(xiàn)代技術(shù)發(fā)揮著重要作用，特別是隨著電氣設(shè)備產(chǎn)品的不斷增加，越來越多人才投入到電氣自動化技術(shù)的研究工作中，并且在全國范圍內(nèi)構(gòu)建起關(guān)于電氣自動化技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。

4電氣自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1研發(fā)平臺的統(tǒng)一性

在電氣自動化的開發(fā)跟研究中，借助統(tǒng)一的研發(fā)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對研發(fā)各個環(huán)節(jié)的有效控制和支持，如研發(fā)中的設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行、開機(jī)等。不但可以縮短研發(fā)周期，還能節(jié)約研發(fā)平臺。要達(dá)到研究開發(fā)平臺的統(tǒng)一性，就必須要讓系統(tǒng)的研發(fā)平臺處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而研究和開發(fā)出滿足用戶使用標(biāo)準(zhǔn)和需求的各種電氣自動化設(shè)備及系統(tǒng)。

4.2裝備生產(chǎn)的安全性

所有企業(yè)、單位的工作宗旨之一都是安全問題，電氣自動化裝備的生產(chǎn)也是如此，甚至還應(yīng)該更加重視生產(chǎn)過程中的各種安全問題，全面落實(shí)安全防范措施，實(shí)現(xiàn)安全控制系統(tǒng)跟非安全控制系統(tǒng)的一體化發(fā)展。就非安全控制系統(tǒng)的層面來說，用最少的成本研發(fā)出安全的控制系統(tǒng)，也是需要各個企業(yè)重視并完善的問題。

4.3電氣自動化的創(chuàng)新

只有不斷創(chuàng)新才會有進(jìn)步和發(fā)展，電氣自動化技術(shù)的發(fā)展也離不開創(chuàng)新，只有不斷創(chuàng)新才能滿足不同領(lǐng)域的各種需求標(biāo)準(zhǔn)。在電氣自動化技術(shù)創(chuàng)新的過程中要遵循“引進(jìn)、吸收、消化”的原則，在此基礎(chǔ)上不斷提升創(chuàng)新意識跟能力。電氣自動化裝備的生產(chǎn)要借助很多高科技已提升產(chǎn)品的技術(shù)含量，所以，就更需要發(fā)揮創(chuàng)新精神跟能力，生產(chǎn)出技術(shù)含量更高的電氣自動化產(chǎn)品，全面滿足各個行業(yè)的發(fā)展需求。

4.4電氣自動化的通用性

通用性是電氣自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)作的保障，也是企業(yè)內(nèi)部各個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、各種設(shè)備間數(shù)據(jù)傳遞的重要保障。單位、企業(yè)在規(guī)劃內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及設(shè)備管理系統(tǒng)的時候，要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇辦公系統(tǒng)，對必要的裝備使用通訊連接，并且還要保證裝備之間的通信正常，整個系統(tǒng)的通信穩(wěn)定高效。

4.5電氣自動化的市場性

隨著經(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)的不斷提升，電氣自動化的研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也應(yīng)該不斷改進(jìn)、完善和創(chuàng)新，對各種電氣自動化設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，跟上社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐。這就要求企業(yè)在研發(fā)和創(chuàng)新電氣自動化產(chǎn)品的時候，要充分結(jié)合市場的發(fā)展情況，根據(jù)市場的需求對研發(fā)和創(chuàng)新工作進(jìn)行調(diào)整。同時，還應(yīng)該強(qiáng)化人力和財(cái)力的投入力度，保障關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，提升企業(yè)的競爭力，更好地迎合社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。

4.6電氣自動化的國際性

電氣自動化技術(shù)的發(fā)展會逐步走向國際化。為了實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)到開發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，達(dá)到各個廠家IED 設(shè)備可互相操作性跟信息資源共享性的目的，國際電動委員會制定并頒發(fā)了IEC1850 國際標(biāo)準(zhǔn)。同時，為了跟國際發(fā)展接軌，近幾年來我國在電氣自動化這方面的發(fā)展也十分廣泛，尤其是在IED 電力專業(yè)的開發(fā)跟應(yīng)用領(lǐng)域尤為突出。在遵循IEC1850 國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國在電氣自動化綜合系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)和研究領(lǐng)域已經(jīng)有了不俗的表現(xiàn)，這對電氣自動化技術(shù)未來的發(fā)展也有促進(jìn)作用，同時也是開辟了一個大的發(fā)展方向。

5結(jié)束語

目前，為了滿足我國電氣自動化的需求，更大程度上推進(jìn)我國的電氣自動化建設(shè)，應(yīng)該加大對我國電氣自動化技術(shù)的研究投入，進(jìn)而進(jìn)一步使我國的經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。因此，現(xiàn)階段研究新時期電氣自動化及電氣自動化發(fā)展趨勢顯得很有必要。