電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用探討

李水鋒

（陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710018）

1 電氣工程與自動(dòng)化技術(shù)的概述

1.1 電氣工程概述

電氣行業(yè)發(fā)展至今已然形成了相對(duì)完整的結(jié)構(gòu)體系，諸如電氣運(yùn)行系統(tǒng)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)等理論與知識(shí)更是重點(diǎn)突出了電氣領(lǐng)域的專業(yè)性。近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)取得了新的發(fā)展成果，人民的日常生產(chǎn)生活也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。然而在社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)，電氣工程和電氣設(shè)備的運(yùn)行壓力也在不斷加大，用電量的攀升意味著電氣工程的規(guī)模和效率必須得到提升。目前來(lái)看，為解決用電需求的供應(yīng)問(wèn)題，部分電氣工程采用了設(shè)備擴(kuò)容的形式提升供電量，但由此所衍生出的安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行故障也是不可忽視的危險(xiǎn)因素。因此，電力行業(yè)應(yīng)采用更為科學(xué)的發(fā)展理念轉(zhuǎn)變其運(yùn)行方式，在提升供電量的同時(shí)，保障電氣工程的運(yùn)行狀況，確保工作人員和電氣工程的安全性。此時(shí)，建立健全電氣工程綜合體系是很有必要的。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性的工程技術(shù)，主要涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和實(shí)時(shí)傳感技術(shù)三種技術(shù)類型，電氣自動(dòng)化技術(shù)更多的是在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)多種技術(shù)手段的優(yōu)勢(shì)整合，最大程度提升技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，工作人員能夠從多個(gè)角度對(duì)電氣設(shè)備及電氣工程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督與管理，其中傳感技術(shù)起到了重要的作用。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)還能夠輔助工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理，從而在一定程度上解放勞動(dòng)力，提升電氣工程的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。通常來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)首先會(huì)通過(guò)傳感器在電氣設(shè)備中實(shí)時(shí)捕捉數(shù)據(jù)和信息，隨后傳輸?shù)叫畔⒅行?，?jīng)由計(jì)算機(jī)設(shè)備與信息技術(shù)共同對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析和匯總，進(jìn)而為工作人員的決策工作提供信息參考[1]。

2 電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的類型

2.1 集中式監(jiān)控技術(shù)

集中式監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用往往依賴于監(jiān)控系統(tǒng)，因此，該技術(shù)的實(shí)施對(duì)于電氣工程中的監(jiān)控體系有著十分嚴(yán)格的要求，但這并不意味著該技術(shù)的實(shí)施十分困難，其對(duì)于應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用條件的限制相對(duì)較少，同時(shí)操作難度也不高，便于上手，在后續(xù)的管理和運(yùn)行中難度較低，便于工作人員進(jìn)行其余工作任務(wù)的分配。目前來(lái)看，電氣工程中所應(yīng)用的監(jiān)控體系多圍繞分散時(shí)監(jiān)控技術(shù)開展，該技術(shù)所需要的技術(shù)材料和技術(shù)設(shè)備相對(duì)較多，在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理時(shí)也需要大量處理器輔助進(jìn)行，由此導(dǎo)致該技術(shù)的應(yīng)用成本和應(yīng)用難度大幅上升。集中式監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上解決了分散式監(jiān)控技術(shù)的缺點(diǎn)，其對(duì)于監(jiān)控材料的應(yīng)用更為充分、有效，同時(shí)集中式的管理和運(yùn)行所需要的處理設(shè)備也更少，無(wú)論是運(yùn)行效率還是技術(shù)成立的均有所改善，有利于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控體系的可持續(xù)發(fā)展[2]。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的整合，企業(yè)能夠通過(guò)監(jiān)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理和分析，具體來(lái)說(shuō)其擁有以下幾個(gè)特征：①成本低。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用相較傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備來(lái)說(shuō)，在運(yùn)行成本方面更具優(yōu)勢(shì)，有利于提升電氣工程的經(jīng)濟(jì)效益；②效率高。傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備在部分環(huán)境中存在信號(hào)較弱且信息傳遞量小的現(xiàn)象，而遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備則通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備彌補(bǔ)了這一缺陷，實(shí)時(shí)監(jiān)控效果更強(qiáng)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)

在傳統(tǒng)的電氣工程運(yùn)行體系中，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的把控往往是工作人員所需要應(yīng)對(duì)的一大難題，而現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控技術(shù)則以技術(shù)手段將現(xiàn)場(chǎng)狀況與后臺(tái)監(jiān)控相結(jié)合，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)把控，同時(shí)也可進(jìn)行工程狀況的分析和處理，從而給出更為科學(xué)的應(yīng)對(duì)方案，避免由于錯(cuò)誤的處理而產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3 電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的作用

3.1 強(qiáng)化自動(dòng)化控制性能

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是十分常見的，相較于傳統(tǒng)的人工操作，計(jì)算機(jī)技術(shù)所展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)十分顯著。其在數(shù)據(jù)處理的精度和準(zhǔn)度上遠(yuǎn)超傳統(tǒng)形式，這意味著電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的控制性能將得到保障。此外，自動(dòng)化技術(shù)在進(jìn)行電氣設(shè)備的管理時(shí)也能夠更為充分地考量供電需求、設(shè)備狀況和承受程度等多種因素，隨后以精確的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出來(lái)，協(xié)助管理人員進(jìn)行設(shè)備的調(diào)控，從而更好地發(fā)揮出電氣設(shè)備的性能，降低了資源的損耗和浪費(fèi)，節(jié)省了電氣工程的運(yùn)行成本。

3.2 優(yōu)化自動(dòng)化控制模型

事實(shí)上，電氣工程自動(dòng)化模型的構(gòu)建難度是相對(duì)較高的，倘若不加以注意，其間的誤差將可能直接導(dǎo)致后續(xù)的設(shè)備運(yùn)行和工程建設(shè)出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用能夠憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)協(xié)助工作人員進(jìn)行模型方案和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其針對(duì)系統(tǒng)的處理更為精確，有利于實(shí)現(xiàn)誤差的縮小和質(zhì)量的提升，以科學(xué)有效的自動(dòng)化模型為后續(xù)電氣工程的運(yùn)作提供基礎(chǔ)保障[3]。

3.3 提高自動(dòng)化控制精度

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在控制精度的提升上。電氣工程的規(guī)模往往是相當(dāng)龐大的，其中與日俱增的系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)數(shù)量更是對(duì)數(shù)據(jù)處理人員提出了嚴(yán)格的要求。不可忽視的是，傳統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)處理往往會(huì)受到大量外界因素和內(nèi)部因素影響，不利于后續(xù)的設(shè)備調(diào)試和管理。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用在設(shè)計(jì)時(shí)即考慮到了影響因素的存在，在數(shù)據(jù)處理時(shí)會(huì)優(yōu)先對(duì)其他因素進(jìn)行判定，結(jié)合電氣工程的實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行參數(shù)的反饋，如此一來(lái)工作人員即可根據(jù)數(shù)據(jù)信息的狀況來(lái)檢測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，排除其中的故障，同時(shí)還可根據(jù)電氣工程的實(shí)時(shí)供電效率來(lái)調(diào)整運(yùn)行方案，避免資源的損耗和設(shè)備材料的浪費(fèi)。除此之外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也具備更強(qiáng)勁的集成控制能力，其多核控制中心能夠?qū)崟r(shí)、高效地處理大量數(shù)據(jù)信息，同時(shí)還可調(diào)取過(guò)去的數(shù)據(jù)信息庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)參考，綜合考量后做出控制反應(yīng)，協(xié)助工作人員進(jìn)行操作[4]。

4 自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用環(huán)節(jié)

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

事實(shí)上，傳統(tǒng)的電氣工程運(yùn)行系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn)了部分工作環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，具體來(lái)說(shuō)則是在試驗(yàn)探究和對(duì)比測(cè)試后選擇效果最好的設(shè)計(jì)模式，隨后進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，最終投入使用。但是，傳統(tǒng)模型設(shè)計(jì)中，由于大量環(huán)節(jié)都由人工操作決定，極其容易受到個(gè)人主觀能動(dòng)性或其他客觀因素的影響，進(jìn)而出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息方面的誤差，影響模型設(shè)計(jì)的精度，由此導(dǎo)致電氣工程依照模型進(jìn)行建設(shè)后可能無(wú)法達(dá)到其預(yù)期的效果。相比之下，自動(dòng)化技術(shù)在模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有效解決了這一問(wèn)題，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，工作人員可在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中訪問(wèn)數(shù)據(jù)信息庫(kù)，獲取到過(guò)去的電氣工程設(shè)計(jì)模板，同時(shí)輔以智能軟件和技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行綜合操作，以系統(tǒng)化程序化的流程進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)和調(diào)整。

4.2 發(fā)電廠分散控制環(huán)節(jié)

在電氣工程的運(yùn)行過(guò)程中，電力控制是必不可少的核心工作環(huán)節(jié)之一，為提升發(fā)電廠分散控制的實(shí)際效果，工作人員可將電氣自動(dòng)化技術(shù)引入到電力測(cè)控的工作流程中，從技術(shù)層面突破電力測(cè)控的限制，達(dá)到電力狀況的精確把控。首先，自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電廠分散控制環(huán)節(jié)中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其信息傳遞效果也是十分優(yōu)秀的。隨后，監(jiān)測(cè)信息將被上傳到集成分析中心，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將對(duì)電氣設(shè)備的狀況進(jìn)行統(tǒng)一分析，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的集中管理。由此，工作人員不僅能夠?qū)崟r(shí)把控電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)還可提升電氣設(shè)備的管理水平，便于電氣設(shè)備的養(yǎng)護(hù)。分散控制工作所采用的分散監(jiān)控體系相較于傳統(tǒng)的集成監(jiān)控體系而言，在成本和效率上都具備一定的優(yōu)勢(shì)，而自動(dòng)化技術(shù)所攜帶的數(shù)據(jù)分析和處理能力，也進(jìn)一步提升了監(jiān)控的質(zhì)量和水平，為電氣工程的安全性與穩(wěn)定性提供了保障，是未來(lái)監(jiān)控體系發(fā)展中的重點(diǎn)。

4.3 變電站智能環(huán)節(jié)

在電力供應(yīng)時(shí)，也需要根據(jù)不同區(qū)域、不同用途的電壓參數(shù)和用電需求調(diào)整其供電方式。但隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，無(wú)論是工業(yè)用電還是生活用電都在持續(xù)攀升，供電的范圍和規(guī)模也有所擴(kuò)大，此時(shí)，如何把控供電的狀況成了電力企業(yè)所要關(guān)注的重點(diǎn)。在電氣工程的運(yùn)作體系中，變電站正是針對(duì)這一狀況調(diào)整供電電壓的設(shè)施，但通常來(lái)說(shuō)，變電站運(yùn)行過(guò)程中所需要的安全保障是十分嚴(yán)格的，倘若變電站出現(xiàn)了安全事故或運(yùn)行故障，其所產(chǎn)生的損害將是十分嚴(yán)重的。因此，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)為變電站的運(yùn)行提供技術(shù)保障是很有必要的，自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)變電站工作環(huán)節(jié)的部分自動(dòng)化，還可通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)管實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的安全保障，規(guī)避其中的安全風(fēng)險(xiǎn)，使得變電站能夠更為完全穩(wěn)定地運(yùn)行。

4.4 電力調(diào)度環(huán)節(jié)

根據(jù)我國(guó)電氣工程的實(shí)際建設(shè)狀況來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在電力調(diào)度環(huán)節(jié)中的應(yīng)用也是十分常見的，這是由于我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)的覆蓋面積和規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。其中用電需求也變得更為多元化，這對(duì)電網(wǎng)電力調(diào)度工作人員提出了更為嚴(yán)苛的要求，調(diào)度人員的工作難度與工作壓力也在持續(xù)攀升。由此導(dǎo)致工作人員會(huì)由于工作量或工作壓力過(guò)大而出現(xiàn)工作上的失誤，影響到電力的正常分配。此時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用即可協(xié)助調(diào)度人員進(jìn)行電力的科學(xué)分配。一方面，自動(dòng)化技術(shù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合能夠?yàn)楣ぷ魅藛T獲取電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的用電需求信息，為電力調(diào)度人員提供數(shù)據(jù)參考。另一方面，自動(dòng)化技術(shù)還可與電網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合，協(xié)助工作人員進(jìn)行電力調(diào)度流程的管理控制，從而規(guī)避了不同區(qū)域內(nèi)電力供應(yīng)不足的風(fēng)險(xiǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)電力資源的科學(xué)分配[5]。

4.5 電力計(jì)量環(huán)節(jié)

自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)單一工程技術(shù)向多元綜合技術(shù)的轉(zhuǎn)變，這一優(yōu)勢(shì)在電力計(jì)量環(huán)節(jié)表現(xiàn)得尤為突出。①自動(dòng)化技術(shù)可針對(duì)多個(gè)區(qū)域內(nèi)的電力需求進(jìn)行匯總，同時(shí)針對(duì)差別化的電力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電力的分配。②電力計(jì)量環(huán)節(jié)中的自動(dòng)化技術(shù)還表現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)的全面應(yīng)用上，不僅實(shí)現(xiàn)了電力的科學(xué)計(jì)量，還可進(jìn)行多端數(shù)據(jù)的獲取和傳輸，最終進(jìn)行集中的處理和匯總，為電力行業(yè)的區(qū)域協(xié)作提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.6 調(diào)配電力環(huán)節(jié)

工業(yè)用電與日常生活用電所需的電力標(biāo)準(zhǔn)和能源供給方式是存在差異的，這要求在電氣工程中進(jìn)行電力的調(diào)配時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同的電氣設(shè)備和用電需求進(jìn)行針對(duì)化的電力服務(wù)，確保電力能源供應(yīng)能夠得到精確的落實(shí)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可充分整合不同用電需求的實(shí)際狀況，同時(shí)圍繞電氣工程自身的設(shè)備狀態(tài)和供電能力制定相應(yīng)的電力調(diào)配方案，在確保設(shè)備運(yùn)行狀況的同時(shí)提升供電質(zhì)量，避免了資源的不合理分配，同時(shí)也降低了電力工程的能源損耗，對(duì)電氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要意義。除此之外，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還可起到安全防控的效果，其實(shí)時(shí)的信息獲取能力和反饋系統(tǒng)為電力調(diào)配工作人員提供了有效的數(shù)據(jù)參考，在數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常時(shí)可及時(shí)作出反應(yīng)，集中調(diào)配電力，確保目標(biāo)區(qū)域的用電需求能夠得到滿足。

4.7 故障診斷環(huán)節(jié)

在電氣工程運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)存在一些安全風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)，故障診斷和故障排除工作的意義體現(xiàn)了出來(lái)。自動(dòng)化技術(shù)在故障診斷環(huán)節(jié)中的應(yīng)用則是集中表現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息的分析和反饋方面。由于電氣工程的安全風(fēng)險(xiǎn)是時(shí)刻存在的，這意味著要對(duì)電氣設(shè)備和電氣工程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督其難度是相對(duì)較高的。而自動(dòng)化技術(shù)可通過(guò)技術(shù)手段實(shí)時(shí)獲取的設(shè)備運(yùn)行狀況和傳感器所反饋的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)經(jīng)由處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)診斷出設(shè)備的故障類型和原因，為工作人員的故障排除提供信息參考，如此一來(lái)，故障的診斷效率得到了提升，排除的風(fēng)險(xiǎn)也大幅度降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的有效應(yīng)用已然成為未來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展要求，其中計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和實(shí)時(shí)傳感技術(shù)為電氣工程的日常運(yùn)行提供了重要的技術(shù)保障。對(duì)此，電力行業(yè)應(yīng)加大對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的研究力度，不斷推廣并應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，積極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用，推進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。