電氣自動化在電氣工程中的應用研究

王小鵬

摘要：電氣自動化是電氣工程中所能應用的主要技術之一，對電氣工程質量與效率的提高都具有重要意義。本文筆者對電氣自動化在電氣工程中的應用進行了探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

關鍵詞：電氣自動化；電氣工程中；應用

1.電氣自動化技術的發展現狀

從目前的情況來看，電氣自動化已經與人工智能及IT技術實現融合，且可以應用于開放式信息平臺中。電氣工程中應用的多種儀器儀表，包括控制器、傳感器、執行器等均有效融合了IT技術與自動化控制技術，隨著多媒體及網絡通信技術的發展， 電氣自動化領域中所使用的IT技術也將會變得更多，發展前景非常廣闊。將人工智能技術與電氣自動化技術融合在一起，能夠有效提高電氣自動控制的智能化水平。

2.電氣自動化在電氣工程中的應用

2.1分散控制系統在發電廠中的應用

分散控制系統（DCS）充分融合了自動控制技術、通信技術、計算機科技技術及顯示技術，具有可靠性高、監視及擴展性能好及編程容易等優點，是一種常見的電氣自動化技術，目前該技術在發電廠中得到了廣泛應用。某發電廠在設計自動化管理系統時將電廠網孔及機組部分納入了DCS設計中，同時取消了原有的網控室，利用中心控制室實現全過程控制，同時利用NCS控制及檢測電氣系統及升壓站。具體應用情況如下：

2.1.1 DCS的系統構成。該系統由操作員站、端子柜、擴展式繼電器柜、控制站組成，數量分別為2個、1個、1個、1個。在連接系統中的A網及B網時主要采用總線連接的方式，連接后保證系統中的各個部分能夠實現統一運作且具有一定的獨立性，系統中的C網為信息網，通過C網可以有效連接IP通信協議及DCS控制下的單元機組，并保證NCS的OPU端與NCS的OPU端實現連接，連接后可使發電廠中的整個DCS系統能夠共享各類通信數據。

2.1.2 DCS自動化控制的實現方式。該發電廠中的DCS系統實現自動化控制的核心為基礎通信網絡，通信網絡能夠將歷史數據庫（HSU）、實時控制單元（DPU）、共層師站（ENG）及操作員站（OPU）連接在一起，上述子單元的節點被連接在一起后能夠保證順利實現高速傳遞實時數據、組態信息及各類控制指令。傳輸信息的介質為同軸電纜，管理信息傳遞的方式為以太網，利用以太網結構傳輸數據時采用CSMA/CD方式，經試運行后發現系統的通信傳輸速率可達到10Mb/s。

2.2微機保護系統在變電站中的應用

在建設變電站自動化系統時可采用微機保護系統，該系統的數據采集及數據控制基礎為微機保護，在應用該自動化系統時可以有效結合自動化測量、控制及保護。以110kV變電站為例，在應用微機保護系統時需要做好以下工作：

2.2.1監控系統。為了滿足變電站的無人值班管理需求，通常需要采用設備層、間隔層、站控層、集控中心分層操作的設計方式，其中設備層、間隔層及站控層僅具有檢修操作及后備操作功能，在實際應用時可以根據需要調整監控范圍及自動化控制方式。監控系統中的站控層由網絡系統、打印機、運動主站、公用接口、操作員站及主機構成。此外，監控系統主網絡結構為分布式結構，站控層為以太網結構。

2.2.2直流系統。110kV變電站直流系統的額定電壓均設置為110V及220V，單母線的接線形式為分段接線，微機型自動檢測裝置為直流接地，蓄電池組為閥控式電池組，設置一組即可。如為半地下式或大型110kV變電站，則需要設置兩組或兩組以上的電池組，電池組的容量為100Ah～200Ah，在出現突發事故時，應能夠滿足2h以上的臨時放電需要。

2.2.3二次設備。集中布置二次設備，可分開布置監控設備與繼電器室；注意統一二次設備外形、顏色及柜體結構，并合理選擇測控設備組屏方案。在繼電器室中集中布置主變壓器直流柜、測控柜及保護柜，同時在繼電器室中預留備用屏位，備用屏位在總屏位中所占的比例應控制在10%左右。此外，在預警系統方面，通常將攝像頭安裝于主控制樓入口處，同時在變電站圍墻上安裝遠紅外線探測儀，確保監控系統發出預警信號后調度室及集控中心可以及時響應。

2.3中間件技術在電網調度中的應用

中間件指的是連接操作系統與硬件的電氣自動化通用服務，中間件具有標準協議及程序接口，可以根據電網調度自動化系統硬件平臺與操作系統的需要調整協議規范及程序接口。目前在電網調度系統中使用的中間件類型包括交易管理型、面向消息型、對象型及web型。以SCADA電網調度系統為例，應用中間件技術的具體情況如下：

2.3.1數據服務模式。利用SCADA系統進行電網調度的過程中可產生多種事件記錄，包括裝置報告、事故追憶、保替與日志、歷史數據及實時數據。針對上述事件記錄，中間件可提供以下三種遠程傳輸服務模式，即通知事件變化服務模式、數據訂閱服務模式、請求應答同步服務模式。在中間件提供服務時接收方通常為HMI，服務提供方始終為服務任務，服務內容主要為屏蔽掉部分無用數據，保證數據來源的單一化。一臺服務器只能對應于一個中間件，但一個中間件可以同時服務于多個HMI應用任務。

2.3.2數據訪問服務實現模式。SCADA電力調度系統的中間件由COM組件（5個～10個）構成，中間件中的包容器主要有事件信息組件、歷史數據組件、實時數據組件，以上組件均具有遠程服務功能且同時可以支持DCOM組件、連接SOCKET網絡，因此能夠為采集站與處理站之間的數據通訊提供保障。此外，中間件中各個包容器處于相互獨立狀態，可以保證各類服務類型不受干擾。

3.結束語

綜上所述，電氣工程的發展依賴于電氣自動化技術的不斷推廣應用。目前電氣自動化已經成為電氣工程領域發展的主流趨勢，為了保證在電氣工程中充分應用自動化技術，則應明確電氣自動化發展現狀及應用情況，以便在建設電氣工程時合理選用自動化技術。

參考文獻：

[1]劉海龍.淺談電氣自動化的現狀與發展方向[J].黑龍江科技信息.2010（06）.