電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用分析

熊先政

【摘要】近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力行業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的運(yùn)用也日益廣泛，幾乎滲透國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的作用。本文對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、發(fā)電廠自動(dòng)化、配電自動(dòng)化等自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的運(yùn)用進(jìn)行了相關(guān)研究，旨在不斷提高自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的運(yùn)用水平。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；自動(dòng)化技術(shù)；運(yùn)用

【中圖分類號(hào)】TP2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0272-02

引言

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，人們對(duì)電力的需求量也與日俱增。目前最有具活力、最具有開發(fā)前景及最有生機(jī)的電氣自動(dòng)化技術(shù)，在電力行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)能保障供電質(zhì)量及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，能對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)管理、監(jiān)視或控制。以下就電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的運(yùn)用進(jìn)行闡述。

1、自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的相關(guān)分析

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的組成部分主要有電網(wǎng)調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、大屏幕顯示器及打印設(shè)備等，由電力系統(tǒng)的專屬局域網(wǎng)連接起來。電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化主要有以下功能：能夠適應(yīng)電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)需求；對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全情況進(jìn)行分析；進(jìn)行自動(dòng)發(fā)電控制；自動(dòng)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度；對(duì)電力的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)等。

1.2 發(fā)電廠自動(dòng)化的相關(guān)分析

要想實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠自動(dòng)化，發(fā)電廠分散監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用必不可少。發(fā)電廠分散監(jiān)控系統(tǒng)一般是分層分布的結(jié)構(gòu)，其組成部分有太網(wǎng)、過程控制單元等。其中過程控制單元是重要的一部分，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)運(yùn)行過程中，并能接收到熱電阻、熱點(diǎn)偶等設(shè)備傳遞出的信號(hào)，還能在結(jié)束運(yùn)算之后，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)適時(shí)顯示與打印出來，還能輸出信號(hào)，使其執(zhí)行機(jī)構(gòu)得以運(yùn)行，使電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中發(fā)揮其聯(lián)鎖保護(hù)、檢測(cè)等方面的功能。

1.3 配電自動(dòng)化的相關(guān)分析

配電自動(dòng)化的規(guī)模一般要比調(diào)度自動(dòng)化的小很多。配電自動(dòng)化的目標(biāo)是保障電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，給用戶提供良好的服務(wù)及改進(jìn)電能質(zhì)量等，該項(xiàng)技術(shù)是一種集設(shè)備管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等多種技術(shù)為一體的綜合信息管理系統(tǒng)。

在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，配電自動(dòng)化運(yùn)行多年，且正向縱深性方向發(fā)展，如光纖通信、人工智能等。在我國(guó)的配電自動(dòng)化技術(shù)中，集中監(jiān)控模式、配電管理+集中監(jiān)控模式是較常用的兩種模式，其結(jié)構(gòu)都是分布式總體結(jié)構(gòu)，子站與主站通過網(wǎng)絡(luò)得以連接起來，進(jìn)而形成了統(tǒng)一的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.4 變電站自動(dòng)化的相關(guān)分析

自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的使用，其目的是把電話人工操作和監(jiān)視替換為自動(dòng)化操作與監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的有效監(jiān)控，并促進(jìn)工作效率的提升，保證變電站的安全運(yùn)行。變電站自動(dòng)化主要是為了通過對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的全部電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的有效控制。變電站自動(dòng)化主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①常規(guī)電磁式裝置變?yōu)榱巳C(jī)化的設(shè)備；②大部分電力信號(hào)電纜被替換為了計(jì)算機(jī)電纜或者光纖；⑧操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)屏幕化；④運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。變電站的自動(dòng)化在電力現(xiàn)代生產(chǎn)中具有重要的作用，原因有兩個(gè)：一是它與變電站的運(yùn)行操作任務(wù)相符，二是其本身實(shí)質(zhì)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的一個(gè)重要組成部分。

2、當(dāng)前電氣過程中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展及其熱點(diǎn)技術(shù)運(yùn)用

2.1 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展情況分析

2.1.1 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史

我國(guó)開始研制變電站自動(dòng)化技術(shù)大約是在1960s，在70年代初研制出了包含保護(hù)、控制與信號(hào)收集的一體裝置，至80年代中期，清華大學(xué)研發(fā)出了35kV的變電站保護(hù)自動(dòng)化、微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并正式投入運(yùn)行。1998年時(shí)，我國(guó)的總裝機(jī)容量在277GW以上，已躍居當(dāng)時(shí)的世界第二。

2.1.2 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

眾所周知，電氣自動(dòng)化必然會(huì)朝著信息化、開放化與分布式這三個(gè)方向發(fā)展。信息化是指根據(jù)系統(tǒng)信息對(duì)信息進(jìn)行綜合處理，并和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化與管控一體化的目的；開放化是指根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外界有接口的特點(diǎn)，將系統(tǒng)和外界網(wǎng)絡(luò)連接起來。分布式的結(jié)構(gòu)則能保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)職能模塊實(shí)現(xiàn)獨(dú)立工作，從而降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。因此，在電氣工程中，應(yīng)盡量沿著這三個(gè)發(fā)展趨向?qū)ψ詣?dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，以保證電氣工程得以安全運(yùn)行。

2.2 熱點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用分析

2.2.1 管控一體化技術(shù)的運(yùn)用

把通訊的每個(gè)環(huán)節(jié)與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行集成與整合的現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)手段，稱為管控一體化技術(shù)。集成控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)相結(jié)合后，形成了一個(gè)統(tǒng)一的控制信息網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)主要有兩個(gè)特點(diǎn)：①通過制造執(zhí)行系統(tǒng)與集團(tuán)企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)之間的互聯(lián)，能保證隨時(shí)、成功地獲取信息；②通過采用計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)監(jiān)控生產(chǎn)中的檢修數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，能有效保證計(jì)算機(jī)檢修管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)無縫連接。

2.2.2 狀態(tài)檢修技術(shù)的運(yùn)用

狀態(tài)檢修技術(shù)指的是通過利用設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的先進(jìn)狀態(tài)監(jiān)視功能與診斷技術(shù)功能，將設(shè)備的數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息提取出來，以判斷出電氣設(shè)備的狀態(tài)，并對(duì)隱患、故障進(jìn)行預(yù)判，讓當(dāng)前的故障檢修變?yōu)闋顟B(tài)檢修。實(shí)行狀態(tài)檢修技術(shù)，既能使當(dāng)前電氣設(shè)備的安全性與可用性得到大幅度的提高，又避免了定期檢修中常出現(xiàn)的遺漏問題。

2.2.3 先進(jìn)管理與控制軟件的運(yùn)用

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的許多電廠中都有使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用對(duì)于電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具有重大的推動(dòng)作用。盡管計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得到了較廣泛的應(yīng)用，但其潛能并未得到充分的挖掘，因此，為了使其潛能得到最大程度的發(fā)揮，應(yīng)積極吸取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出符合我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展需求的先進(jìn)管理與控制軟件。

當(dāng)前國(guó)外主要有兩種類型的管理與控制軟件：①以實(shí)時(shí)控制功能為主，主要是控制機(jī)組負(fù)荷變化；②以系統(tǒng)分析與管理能力、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)為主。在研發(fā)的過程中，可結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)這兩類軟件進(jìn)行擇優(yōu)研發(fā)與運(yùn)用。

3、電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)的考慮因素

3.1 文化因素

在設(shè)計(jì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)體現(xiàn)出技術(shù)的先進(jìn)性，時(shí)代精神的先進(jìn)性，以保證符合電廠的功能需求，體現(xiàn)出電廠的企業(yè)文化特征。

3.2 環(huán)境因素

要想使電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，應(yīng)采用人性化設(shè)計(jì)的理念對(duì)光照、濕度、音響等環(huán)境因素進(jìn)行分析，使人可以感受到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)體現(xiàn)出的舒適感、安全感。

3.3 人機(jī)工程因素

要想使電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，還可采用心理學(xué)、人體力學(xué)及心理學(xué)等多學(xué)科方法為電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的人性化設(shè)計(jì)提供可靠的人體機(jī)能特征參數(shù)，以有利于對(duì)人體特征及結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好的研究，實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)。

3.4 美學(xué)因素

進(jìn)行電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)采取人性化設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行考慮，將人的聽覺、視覺等審美情趣均列入考慮范圍，再進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，才能取得更好的效果。

3.5 可靠性因素

人們接受并信賴電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的前提是系統(tǒng)本身具有的可靠性。可靠性較高的電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)，其重點(diǎn)內(nèi)容是體現(xiàn)出了系統(tǒng)

對(duì)人性的關(guān)懷，并注重人的安全，然后才是考慮電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)本身的使用壽命、系統(tǒng)性能等。

4、小結(jié)

綜上所述，電氣工程是一項(xiàng)要求較高的工程，具有技術(shù)性、專業(yè)性等特點(diǎn)。同時(shí)，隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)、改造步伐的不斷加快，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也不斷提高。因此，應(yīng)從多方面著手，努力提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的水平，使自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中得到有效的運(yùn)用，以促進(jìn)電氣工程的安全運(yùn)行，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，并使電氣工程朝著現(xiàn)代化、國(guó)際化與全球化的方向發(fā)展。