初探電氣工程中自動化技術(shù)的應(yīng)用

吳晶

摘 要：電氣自動化技術(shù)作為當(dāng)今最富有開發(fā)前景、最充滿活力和最富有生機的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成，應(yīng)用非常廣泛。電氣工程中自動化技術(shù)是采用各種具有控制功能和自動檢測的裝置，對電力系統(tǒng)進行遠程或就地的自動控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和管理，以起到保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行和供電的質(zhì)量的作用。筆者結(jié)合工作實踐，針對當(dāng)前電氣工程中自動化技術(shù)的發(fā)展和運用進行了分析。

關(guān)鍵詞：電氣工程 自動化技術(shù) 運用

1、電氣工程中自動化技術(shù)運用

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化

電網(wǎng)調(diào)度自動化是確保電網(wǎng)經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、安全的發(fā)供電，提高電網(wǎng)調(diào)度運行管理水平的重要手段，也是實現(xiàn)管理現(xiàn)代化和電力生產(chǎn)自動化的重要基礎(chǔ)。電網(wǎng)調(diào)度自動化主要包括了調(diào)度主站系統(tǒng)和運動裝置系統(tǒng)，其作用主要體現(xiàn)在以下 3 個方面：

（1）實現(xiàn)對電網(wǎng)安全運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。通過調(diào)度人員控制和監(jiān)管電網(wǎng)的電壓、潮流、周波和負荷等，并觀測主設(shè)備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標(biāo)，使之能符合規(guī)定，以保證用戶計劃用水、用電、用汽等的需求。

（2）實現(xiàn)對電網(wǎng)運行的經(jīng)濟調(diào)度。在對電網(wǎng)實現(xiàn)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，再通過自動化手段以實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度，以達到節(jié)省能源、降低損耗和多供電、多發(fā)電的目的。

（3）實現(xiàn)對電網(wǎng)運行安全事故的分析和處理。電網(wǎng)中出現(xiàn)異常運行或者故障的因素非常復(fù)雜，且十分迅速，如果不能及時的判斷或處理措施不當(dāng)，有可能會危及到設(shè)備安全和人身安全。通過電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的增強，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的安全運行分析，提供事故處理的對策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，以防止事故的發(fā)生，并對已發(fā)生的事故進行及時處理，減少和避免事故的發(fā)生率。

1.2 發(fā)電廠自動化

發(fā)電廠自動化系統(tǒng)主要包括了自動發(fā)電量控制系統(tǒng)（AGC）、自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）和動力機械自動控制系統(tǒng)。我國常見發(fā)電廠主要可分為水電廠和火電廠，但無論是水電、火電或者其他的發(fā)電方式，在自動化系統(tǒng)中都有較多的共同點，相較而言，通常水電廠的自動化程度比火電廠要高。

（1）水電廠自動化

水電廠需要調(diào)速器、水輪機以及水輪發(fā)電機力勵磁控制系統(tǒng)等。水電廠自動化可以具體分為單機自動化、公用設(shè)備自動化、梯級水電廠綜合自動化以及全廠自動化等等，通過自動化系統(tǒng)的使用，極大的提高水電廠運行的經(jīng)濟性、安全性和供電的質(zhì)量。

（2）火電廠自動化

火電廠的自動化也是一門綜合性的技術(shù)，有信息和數(shù)據(jù)處理、自動保護、自動檢測、順利控制以及設(shè)備管理等方面的功能。自動化系統(tǒng)主要包括了鍋爐控制系統(tǒng)、汽輪機控制系統(tǒng)、發(fā)電機控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)視和數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及機爐系統(tǒng)主控系統(tǒng)等等。

1.3 變電站綜合自動化

變電站的作用是分配和接受電能、變換電壓和控制電能流向等方面，并使用變壓器將不同電壓級數(shù)的電網(wǎng)相聯(lián)系。變電站綜合自動化是在變電站應(yīng)用信息處理與傳輸技術(shù)和自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機硬件系統(tǒng)或者自動化裝置，代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站管理水平和運行水平的自動化系統(tǒng)。

伴隨著微機監(jiān)控技術(shù)變電站中，變電站正逐漸向著綜合自動化方向進行發(fā)展。目前我國已經(jīng)實現(xiàn)了變電站繼電保護微機化和遠程的遠動和監(jiān)控，并正在大力推行無人值班變電站的運用。無人值班變電站的功能主要包括了變電站的自動測量、設(shè)備的遠動和監(jiān)控、開關(guān)操作的遠動、繼電保護、事故和設(shè)備故障的自動記錄等方面，無人值班變電站的運用必然會將變電站的綜合自動化程度帶向一個更高的階段。

1.4 配電自動化

同調(diào)度自動化相比，配電自動化的規(guī)模較小。配電自動化是一項集合了現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備管理等方面為一體的綜合信息管理系統(tǒng)。配電自動化的目的是改進電能質(zhì)量、提高供電的可靠性、向用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并減輕運行人員的勞動強度，以實現(xiàn)經(jīng)濟運行的目標(biāo)。

當(dāng)前國外一些發(fā)達國家中，在配電自動化中已有了多年的運行經(jīng)驗，并逐步向大規(guī)模地形顯示、光纖通信和人工智能等實用化技術(shù)方面縱深性發(fā)展。我國的配電自動化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動化、集中監(jiān)控模式的配電自動化和集中監(jiān)控模式的配電自動化與配電管理相結(jié)合的模式。目前我國多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結(jié)構(gòu)，將主站和子站通過網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)在一起，從而形成統(tǒng)一的配電自動化系統(tǒng)。

2、電氣工程中自動化技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)熱點技術(shù)的運用

2.1 我國自動化技術(shù)的發(fā)展概況

我國在上世紀(jì) 60 年代初期就開始了對變電站自動化技術(shù)的研制，并在 70 年代初期先后研發(fā)出集保護、控制和信號收集為一體的裝置。在 80 年代中期時，由清華大學(xué)所研發(fā)的 35k V變電站保護自動化和微機監(jiān)測系統(tǒng)正式投入運行。在 1998 年，我國總裝機容量超過了 277GW，躍居當(dāng)時世界第二位。

現(xiàn)代社會，隨著工業(yè)化進程的加快和人們生活品質(zhì)的提高，對電能供應(yīng)的“安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、可靠”等各項指標(biāo)的要求也越來越高。相應(yīng)的，對自動化技術(shù)也提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今電氣工程中自動化技術(shù)正趨向于：

（1）由輸電、發(fā)電自動化向輸電、發(fā)電、配電自動化進行全面發(fā)展。

（2）柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）的發(fā)展進一步提高了在輸電和配電方面的自動化水平。

（3）在控制策略上日益向著適應(yīng)化、智能化、最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化和區(qū)域化方向發(fā)展。

（4）在理論工具的應(yīng)用上，越來越多的借助了當(dāng)前現(xiàn)代化控制理論。

（5）在控制手段上日益增加了對遠程通信、電力電子器件和微機的應(yīng)用。

2.2 熱點技術(shù)的運用

（1）管控一體化技術(shù)管控一體化技術(shù)是指將通訊各個環(huán)節(jié)和自動化技術(shù)進行集成和整合的現(xiàn)代自動化技術(shù)手段。集成控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)組成統(tǒng)一的控制信息網(wǎng)絡(luò)，一方面通過集團企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）進行互聯(lián)，以確保能隨時成功的獲取信息；另一方面，使用計算機控制管理系統(tǒng)對生產(chǎn)過程中的檢修數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進行監(jiān)控，以實現(xiàn)計算機檢修管理系統(tǒng)（CMMS）和數(shù)據(jù)庫的無縫連接。

（2）狀態(tài)檢修技術(shù)狀態(tài)檢修技術(shù)是通過設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)（AMS），使用其先進的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)功能，提供當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，進而對電氣設(shè)備的狀態(tài)進行判斷，對隱患或故障進行預(yù)判，使當(dāng)前的故障檢修升級為狀態(tài)檢修。通過狀態(tài)檢修技術(shù)，能夠有效的提高當(dāng)前電氣設(shè)備的安全性和可用性，克服了定期檢修中的缺陷和遺漏問題。

（3）先進管理和控制軟件的應(yīng)用當(dāng)前，計算機控制系統(tǒng)在國內(nèi)電場中已得到了廣泛的使用，并極大的促進了電廠自動化技術(shù)的發(fā)展。然而，計算機控制系統(tǒng)的潛能并沒有被完全發(fā)掘，為此，我們應(yīng)吸取國外先進的技術(shù)經(jīng)驗，積極開發(fā)出適合我國電力行業(yè)所需的先進管理和控制軟件，以充分發(fā)揮當(dāng)前計算機控制系統(tǒng)的功能。國外目前管理和控制軟件主要有兩大類，一種是偏向于實時控制功能，主要是對機組負荷變化進行控制；另一種則偏向于系統(tǒng)分析和管理的能力以及運行的經(jīng)濟性。在研發(fā)過程中，可根據(jù)實際發(fā)展需要，擇優(yōu)對這兩類軟件進行研發(fā)和運用。

3、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，電氣工程中自動化技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，并被廣泛運用于各個領(lǐng)域當(dāng)中。我們應(yīng)積極關(guān)注并吸收國內(nèi)外先進的技術(shù)優(yōu)勢，并綜合當(dāng)前電氣工程中的實際運用情況，開拓新理論、新技術(shù)的運用思路，為我國的電氣工程自動化技術(shù)的運用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

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