工業(yè)電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

王雪松

中國神華國際工程有限公司，北京 100007

0 引言

從電氣自動化的發(fā)展歷程能夠發(fā)現(xiàn)，我國電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展了五十余年，但我國的電氣自動化綜合水平和發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定差距。改革開放后，我國科學(xué)技術(shù)水平提升速度驚人，工業(yè)電氣自動化逐漸展現(xiàn)出自身的巨大優(yōu)勢。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化的過程中，需要對電氣自動化技術(shù)進(jìn)行不斷完善和創(chuàng)新，鮮明地展現(xiàn)其技術(shù)的專業(yè)性和應(yīng)用廣泛性的特點(diǎn)。

1 我國電氣自動化技術(shù)發(fā)展過程

由于初期技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件等原因的限制，電氣自動化發(fā)展受到一定打擊。隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷壯大，科學(xué)技術(shù)改革也使科技領(lǐng)域不斷取得創(chuàng)新突破，電氣自動化的發(fā)展越來越迅速，應(yīng)用越來越普及。同時，由于可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展以及IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)的頒布，多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)被應(yīng)用到更多的社會領(lǐng)域之中，也使工業(yè)電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有了突破性表現(xiàn)。

1.1 編程結(jié)構(gòu)趨于標(biāo)準(zhǔn)化

由于沒有統(tǒng)一的規(guī)定性標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的電氣自動化器件生產(chǎn)廠商按照各自的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，初期的電氣自動化元件市場也沒有專業(yè)人員管理，市場呈現(xiàn)混亂局面。多種器件的使用功能、具體型號及定義名稱都有著較大的差異，工作人員不能對各種元件進(jìn)行準(zhǔn)確應(yīng)用和組合管理，電氣自動化水平較低。IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)頒布后，各種電器零部件都能夠被統(tǒng)一規(guī)劃和管理，使電氣系統(tǒng)在使用的過程中應(yīng)用效率也有了大幅度提高[1]。

1.2 分散控制系統(tǒng)廣泛普及

由多臺計算機(jī)對生產(chǎn)過程中的多條控制回路進(jìn)行控制，同時能夠集中獲取、集中控制以及集中管理數(shù)據(jù)，這種新型自動控制系統(tǒng)即分散控制系統(tǒng)，也被稱為分布式控制系統(tǒng)。在電氣自動化系統(tǒng)中，需要對每個運(yùn)行組成的部分分別進(jìn)行管理和調(diào)控，并且要協(xié)調(diào)好設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與線路間的關(guān)系，使用分散控制系統(tǒng)能夠針對所需設(shè)備下達(dá)指令，將整個電氣自動化系統(tǒng)拆分為模塊化的小型系統(tǒng)，在需要時從終端分別進(jìn)行控制，能夠自由調(diào)節(jié)和組建各個系統(tǒng)，可操控性和安全性有較大提升。

1.3 整合網(wǎng)絡(luò)編程與實際操作規(guī)范

目前我國的電氣自動化系統(tǒng)主要是運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等。應(yīng)用電氣自動化的過程中，通過應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成了具有網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的編程指令和技術(shù)操作規(guī)范，構(gòu)建了系統(tǒng)化的電氣自動技術(shù)平臺。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)日新月異地發(fā)展，操作電氣自動化技術(shù)的界面和過程變得更加完善和便利，能夠被企業(yè)單位中的工作人員所輕松掌握，受到了較為廣泛的應(yīng)用推廣，也極大地降低了相關(guān)工作人員在維護(hù)和修理電氣自動化系統(tǒng)的難度。

2 工業(yè)電氣自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用工業(yè)電氣自動化技術(shù)運(yùn)算電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)

PLC通過使用能夠編程的存儲器，在存儲器內(nèi)部儲存程序，進(jìn)行控制順序、定時和計數(shù)、執(zhí)行邏輯運(yùn)算等提供給使用者的指令，能夠通過模擬和數(shù)字輸入及輸出控制各種機(jī)械和生產(chǎn)過程。這是一種計算機(jī)技術(shù)和繼電接觸控制系統(tǒng)融合的產(chǎn)物，近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化中，充分彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)接線煩瑣、靈活性和操控性較差、耗費(fèi)能源過高等缺陷[2]。

PLC技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、傳送、排序、轉(zhuǎn)換以及歸納整合等操作，對數(shù)據(jù)采集和分析處理有著非常優(yōu)異的效果，這些得到的數(shù)據(jù)同時能夠轉(zhuǎn)換到其他智能設(shè)施中發(fā)揮控制作用。常見數(shù)據(jù)能夠控制無人控制的柔性制造系統(tǒng)等相關(guān)大型系統(tǒng)，也能夠在過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮效果。

近年來，水利和電力系統(tǒng)在國家經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。過去水力發(fā)電廠一般是應(yīng)用繼電控制器對輔助系統(tǒng)進(jìn)行操控，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，目前大多數(shù)發(fā)電廠都采用PLC控制系統(tǒng)代替繼電控制器，從而有效減少了資源浪費(fèi)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。通過應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，電廠企業(yè)及相關(guān)輔助車間的工作效率得到了有效提高，能針對單一工作流程，通過終端發(fā)出指令對信息模塊進(jìn)行個體化控制，針對全廠運(yùn)作，通過和終端總線進(jìn)行連接，協(xié)調(diào)整個工廠的生產(chǎn)活動。

PLC技術(shù)的過程控制是指控制一些不受人為因素影響的模擬量，如空氣溫度和流量等，通過將模擬量和數(shù)字量間的DA進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成控制模擬變量的過程[3]。PLC基本結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 PLC基本結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 應(yīng)用工業(yè)電氣自動化技術(shù)保障電力系統(tǒng)的使用安全

電力系統(tǒng)的首要前提是使用安全，許多業(yè)界專業(yè)人才加大了對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)理論的科研力度，鉆研電氣自動化技術(shù)核心，并結(jié)合國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)理論和國內(nèi)社會實際應(yīng)用情況將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備之中，通過計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、模糊理論及自適應(yīng)理論等多種技術(shù)手段，推動電力保護(hù)設(shè)備進(jìn)入智能化時代，從而提升整個電力系統(tǒng)使用的穩(wěn)定性和安全性[4-5]。

2.3 應(yīng)用工業(yè)電氣自動化技術(shù)檢測電力系統(tǒng)故障

電力系統(tǒng)最關(guān)鍵的是運(yùn)行性能和穩(wěn)定性，為滿足目前社會生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畈粩嘣黾拥挠秒娦枨螅獙㈦娏ο到y(tǒng)在運(yùn)行過程中存在的安全隱患降到最少。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)故障排除工作是由工作人員逐個排查，雖然有一定成效，但滯后性較為明顯，總體效果不盡如人意。應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)中的實時監(jiān)測系統(tǒng)，能對電力系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)過程中的每一部分都進(jìn)行實時監(jiān)控，預(yù)測可能存在的安全隱患，排除出現(xiàn)的安全故障問題[6-7]。相關(guān)工作人員也可以將自動化技術(shù)的預(yù)測結(jié)果作為參考和借鑒，分析問題出現(xiàn)的原因，提出行之有效的解決措施，消除電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全隱患，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

3 工業(yè)電氣自動化在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的未來發(fā)展態(tài)勢

從目前電力系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢來看，我國未來電氣自動化技術(shù)會與世界頂尖技術(shù)融合，從更高層面上實現(xiàn)計算機(jī)技術(shù)與電氣自動化技術(shù)的結(jié)合。目前國家電工委員會已經(jīng)推出了關(guān)于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣自動化系統(tǒng)產(chǎn)品，我國也已經(jīng)積極開展針對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)活動，推動國內(nèi)工業(yè)電氣自動化技術(shù)水平向國家標(biāo)準(zhǔn)靠攏。由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動終端技術(shù)的普及，未來電氣自動化技術(shù)以及其他專業(yè)技術(shù)都會融合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與移動終端，多媒體技術(shù)將會逐漸成為社會領(lǐng)域各產(chǎn)業(yè)鏈中的核心科技。

4 結(jié)束語

我國電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術(shù)起步相比發(fā)達(dá)國家較晚，在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域上與國外有一定差距，因此要積極學(xué)習(xí)其成功經(jīng)驗，根據(jù)我國電力系統(tǒng)中的實際情況和技術(shù)水平發(fā)展自動化系統(tǒng)，同時深刻認(rèn)識到電氣自動化技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。應(yīng)用了工業(yè)電氣自動化技術(shù)的電力系統(tǒng)在管理模式和運(yùn)行系統(tǒng)上都有了較大變化，出現(xiàn)的各種新興技術(shù)和理論結(jié)構(gòu)也使得電力系統(tǒng)更加豐富和完善。相關(guān)工作人員要努力提高自身專業(yè)素質(zhì)，探究更加科學(xué)和先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)，保證整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行，為人們生活和國家工業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)。