淺談電氣工程自動化技術的運用

林遠

摘 要：經濟的迅速繁殖，科學技術的不斷進步促使社會中各行都在不斷地發展壯大，特別是各種高、新、尖、精的技術應用，而所有的一切都離不開電，而電的中樞一變電更是必不可少，起到至關重要的作用。本文將對自動化技術在電氣工程中的運用進行討論分析。

關鍵詞：電氣工程， 電氣自動化 ， 自動化技術 ，運用

1 電氣自動化監控方式

1.1集中監控方式

集中監控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統設計也很容易。但由于這種方式是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設備全部進入監控，致使主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

1.2遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高和組態靈活等優點。但由于各種現場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統監控，而在全廠的電氣自動化系統的構建中卻不適用。

1.3現場總線監控方式

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，而且已經擁有了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了堅實的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據間隔的情況進行設計。這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，節省了大量控制電纜，節約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態靈活，使整個系統具有可靠性而不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

2 電力系統自動化技術

2.1變電站自動化

變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備；二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監視實現計算機屏幕化；運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

2.2電網調度自動化

電網調度自動化主要組成部分，由電網調度控制中心的計算機網絡系統、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等，其主要是通過電力系統專用廣域網連結的，下級電網調度控制中心、調度范圍內的發電廠、變電站終端設備（如測量控制等裝置）等構成。電網調度自動化的主要功能是：電力生產過程實時數據采集與監控電網運行安全分析、電力系統狀態估計、電力負荷預測、自動發電控制（省級電網以上）、自動經濟調度（省級電網以上）并適應電市場運營的需求等。

2.3發電廠分散測控系統（DCS ）

發電廠分散控制系統（ DCS）一般采用分層分布式結構，由過程控制單元（ PCU）、運行員工作站（0S）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數據通訊網絡（以太網）組成。

過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（ MCU）和智能I /0模件組成。MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數、設備狀態的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執行機構，完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。

運行員工作站（0S）和工程師工作站（ ES）提供了人機接口。 運行員工作站接收PCU發來的信息和向PCU發出指令，為運，行操作人員提供監視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統組態設置和修改、系統診斷和維護等手段。

3 通用變頻器開始大量投入實用

一般把系列化、批量化、占市場量最大的中小功率如 400KVA 以下的變頻器稱為通用變頻器。從產品來看，第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU ，第二代為高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或雙 16 位CPU 進行控制，采用了磁通補償器、轉差補償器和電流限制拄制器.具有挖土機和“無跳閘”能力，也稱為“無跳閘變頻器”。這類變頻器！目前占市場份額最大。第三代為高動態性能矢量控制型。它采用全數字控制，可通過軟件實現參數自動設定，實現變結構控制和自適應控制，可選擇 U /F頻率開環控制、無速度傳感器矢量控制和有速度傳感器矢量控制，實現了閉環控制的自優化。從技術發展看，雖然電力半導體器件有GTO、GTI、 IGBT，但以后兩種為主，尤以 IGBT為發展趨勢：變頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的 RAs （ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用單片機控制動技術而得以提高。

4 單片機、集成曳路及工業控荊計算機的發展

以 MCS-51為代表白 8 位機雖然仍占主導地位，但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產的 PIC系列單片機及CMS97C系列單片機等正在推廣，而且單片機的應用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復雜的工業控制場合以充分發揮單片機的優勢另外，單片機的開發手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的（ - 語言、PL / M 語言。

在集成電路方面，需要重點說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環路及集成時基電路在自動控制系統中運用很廣。在電機控制方面，還有專用于產生 PWM 控制信號的 HEF4752、 TL494 、 SL E4520 和 MA818 等應用也相當廣泛。

在邏輯電路方面，值得注意的是用專用芯片（ ASIC）進行邏輯設計。 ASIC （ Appilca- ， tion Specific L ntegrated Circuit ）中有編程邏輯陣列 PL D （ Programrnable Logic Device ）。 PLD力現有四種類型的器件： PROM 、 FPLA 、 PAL、 GAL 。 GAL是 PAL的第二代產品，它可以在線電擦洗，與TTL兼容，有較高的響應速度，有可編程的保密位等優點。這些特點使得 GAL在降低系統造價，減少產品體積和功耗，提高可靠性和穩定性及簡化系統設計，增強應用的保密性方面有廠‘闊的發展產景，特別適合新產品研制及 DMA控制和高速圖表處理，其上述交流的控制最終用工業控制計算機完成。

5 結語

眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經濟各個部門，我國社會對電力的需求日益增大，同時我國的電網建設水平不斷發展，并取得了長足進步，電氣自動化技術也隨之提高。