試析電氣自動化在電氣工程中的應用

莊 智

（天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司，遼寧 大連 116085）

在工業化和城市化發展的大背景下，當下各類產業建設和群眾生產生活對資源開發的需求，相較于以往而言，也有了更加明顯的調整和轉變，不再以簡單的量化生產為本位，而是更加強調質量和技術的升級，這種變化也給企業的創新提供了更加鮮明的思路。電氣自動化技術作為支撐傳統能源和工業發展的重要基礎，在這種情況下也應當受到更加高度的重視和關注，企業應當進一步關注電氣自動化技術在工程領域中的應用，了解現階段存在的不足，并對未來的發展主線予以確認。

1 分析電氣工程與電氣自動化的基本內涵

1.1 概述

電力向來是支撐各行各業的物質基礎，在現代科技的引導下，電力也實現了廣泛的延伸和拓展，無論是應用水平還是應用領域，都呈現出了縱深的趨勢。與此同時，電氣工程也在高新技術的開發中占有一席之地，電氣自動化就是電氣工程及其自動化的簡稱，已經與社會發展的各個領域實現了深度的結合，例如航空航天和家電制造等等。這一技術的轉型與升級，不僅可以降低工作人員的勞動強度，同時也可以進一步提高電氣的產能和效率。

1.2 基本特點

電氣自動化技術集合了信息學和語言學等多個方面的內容，而且也在計算機的支撐下，變得更加具有可操作性和實驗性。這也就足以說明，電氣自動化技術涵蓋了諸多領域，其自身的難度和復雜程度也是顯而易見的。電子信息技術與網絡技術是當下電氣自動化的重要支撐，需要針對硬件和軟件作出合理的規劃，并設計出有效的運行方案。除此之外，電氣自動化技術對現代電子的依賴是尤為明顯的，之所以會出現這一現象，主要原因在于電子計算機技術本身就支撐著電氣自動化系統的正常運維，而且采用了不同類型的傳感器。

2 分析電氣自動化在電氣工程中的應用現狀

在傳統的電氣工程建設中，當數量較多的獨立設備在完成了各自的配件制作之后，操作主體也會根據這些配件進行組合，最終完成產品的輸出，但電氣工程的發展本身就牽涉到社會的各個層面，人工作業會限制加工的精確性和準確性，即便是組合了成品也有可能出現各種各樣的質量問題，而且也無法保證完成的速度和效率。但在電氣自動化技術的引導下，數量眾多的制造體系能夠有效地整合到一起，形成一個先進的現代化系統，并借助計算機技術，自動控制現場的各項生產，實現勞動力的大幅度解放，讓操作人員可以把時間和精力花費在更為高精尖的研究上。在這里，電氣自動化技術對人為勞動力的要求并不十分嚴格，然而卻依舊可以有效的控制施工的成本，能夠進一步提高加工的精確度。但不可否認的是，由于電氣自動化技術的研究需要緊跟時代發展的潮流和腳步，所以也需要吸引更多的創新型人才參與到科研事業中，將科技成果有效的轉化化為生產力。部分企業也需要從傳統的理念中尋求改革和創新，要注重對長線投資的規劃設計，積極引進手段，凸顯出自身的核心競爭力。

2.1 電網調度的自動化

電網調度自動化的實現有賴于計算機網絡自動監控體系的建設，能夠有效置換傳統的人工勞動力，利用網絡把整個系統的調度中心、變電站和工作站充分連接到一起，然后再展開靈活的調節和處理。在這里，調度中心必須要配備能夠連接所有設備的計算機，而且還要讓計算機與中心服務器和大顯示屏器交叉滲透，并輔之以高效率的工作團隊，對專屬局域網進行控制，實現電網調度的自動調整。也就是說，電氣自動化技術可以針對電氣系統的運行狀態展開評估和監督，并根據現有的數據對電力負荷情況作出預測，由此為切入點展開靈活調整，讓發電控制環節能夠省略許多繁瑣的步驟。值得注意的是，電氣工程對數據的采集和處理，必須要緊跟系統運行的規律，只有這樣才可以及時應對用戶的多元化需求。

2.2 變電站自動化

傳統的變電站是以人工操作為主的，無論是監控還是最終的信息反饋，都需要依靠操作人員來完成，而數據的收集和整理，也都需要依靠主體來實現，并沒有滿足變電站全局監控的需求。但在電氣自動化技術的引導下，變電站能夠用新的手段來實現自動監控，可以明顯的提高運維的效率和質量，借助權威設備來代替之前的電磁裝置，讓操作和監視的過程能夠變得屏幕化。同時，在數據傳輸的時候，也可以用計算機電纜的形式來收取信號，排除外界的干擾和影響。

2.3 發電廠測控系統的自動化

發電廠分散測控系統大多都是以分層分布的結構為主的，能夠在太網、運行工作站、高速通訊網以及過程控制單元的幫助下，實現分散測控的目標。在這其中，過程控制單元能夠直接影響電力的生產和輸送，及時反映出設備的運行狀態，并打印好相關的參數，快速的傳輸信號，由此來實現執行機構的驅動，滿足連鎖性保護和控制的需求。對于工作站本身來講，主要依靠工程師和運行員這兩種工作人員，目的是為了提供人機接口，在控制單元的引導下，也可以直接對故障進行診斷和維護。

2.4 配電系統自動化

近些年來，配電系統中的自動化技術應用規模在不斷的擴大，電氣技術發揮的優勢也愈發明顯。當下，配電管理和集中監控的交叉滲透是較為常見的開發形式，與此同時還有集中監控的配電自動化電氣工程，之所以會出現這一現象，主要原因在于這兩者的結構都是分布式的，可以更為有效的連接主站和子站，而且在時間上也更加具有統一性和連貫性，進一步推動了電力系統的集中化發展。除此之外，就地控制配電自動化技術也是不可忽視的一個環節，能夠適用于不同類型的配電網系統，保證運行的高效性和安全性，滿足群眾的生產生活與工作需要。

2.5 維護系統自動化

將電氣自動化技術應用在電力工程建設中，不僅能夠推動監理工程行業的長效發展，同時也能為電力系統的正常運行提供有效的保障。與傳統的電氣技術相比，電氣自動化技術的優勢更加突出，最典型的特征就是能夠最大限度的滿足電氣設備對性能的實際需求。除此之外，電氣自動化技術在電力工程建設當中的應用還可以將出傳統的電力設備進行優化和創新，并且還能使電力工程管理工作的效率得到提升，促使電力工程管理工作在開展的過程中可以更加科學和完善。電氣設備的維護工作是電力工程管理工作的重要組成部分，同時也是電力系統正常運行的基礎保障，如果能夠將電氣自動化技術應用在電力設備維修中，由于自動化技術主要是通過計算機設備進行操控，這時就可以通過計算機對電氣設備進行控制，從而實現維修和管護的作用。相關的技術人員在對電氣設備的數據進行調節時，就可以直接在計算機設備上操作，這樣不僅能夠提高維護工作的效率，還能降低電氣設備的維護成本。

2.6 繼電保護系統自動化

繼電保護系統最大的優勢就是電力系統在運行的過程中如果出現意外或者運行故障時能夠第一時間做出反饋，并且還能將故障系統與正常運行的系統進行剝離，這樣就可以為電力系統的正常運行提供保障。然而在電力系統運行過程中，由于相關的工作人員缺乏對繼電保護系統的定期檢修，導致繼電保護系統的價值并未得到充分體現，這樣不僅為電力系統的運行埋下了安全隱患，同時還會對工作人員的人身安全造成威脅。如果能夠將繼電保護系統與繼電保護系統相結合，就能夠利用自動化技術對電氣設備的運行進行實時監控，并且還能通過后臺系統實現對電氣設備的遠程操控，這樣才能體現出繼電保護系統的優勢，從而實現對電力系統的保護作用。

3 分析電氣自動化在電氣工程中體現的設計理念

首先是集中監控式設計理念。一般情況下，電氣工程的運行維護是尤為簡潔的，對控制站并沒有提出過于嚴格的要求，所以系統的勾畫也并不復雜。再加上，電氣工程本身就是把功能集中在處理器內，進行合理的調度和分配，所以處理器承擔的任務是最為繁重的，速度也會受到明顯的干擾。當電氣設備接受監控的時候，如果監控對象大幅度增加，那么主機的效率就會大幅度降低，這也會讓電纜的數量有所上漲，會明顯提高投資成本。除此之外，長距離的電纜也有可能會破壞系統的可靠性和安全性。因此，集中化監控式設計理念的應用是更為合理的。

其次是遠程監控式設計理念，這一理念具有明顯的靈活性和開放性特征。從上文的敘述中可以看出，電氣工程已經減少了電纜的使用數量，由此來控制了成本和造價，但由于電氣工程的現場總線通訊速度相對較慢，且信息量較大，所以遠程監控也僅僅適用于系統監控量較小的電氣工程，并不符合電氣自動化控制系統的需求。

最后是現場總線監控設計理念。現階段，現場總線和以態網這些網絡技術，在電氣工程自動化發展中的應用是最為廣泛的。運用現場總線監控設計理念，能夠發揮出比遠程監控更加明顯的靈活優勢，既可以減少設備的隔離，也可以保證通訊和信號傳輸的速率，是未來電器自動化發展的主流趨勢和方向。也就是說，總線監控技術本身就具有一定的遠程特點，當安裝電氣設備的時候，電纜只需要對其進行分別連接，就可以實現全天候的監督和管理[1]。同時，現場總線監控技術對設備的需求量大大減少，這也就降低了投資的成本。從運行的角度來看，不同的設備彼此之間并沒有實質性的聯系，即便是一臺機器出現了故障，也不會影響到其他器材的運轉。

4 分析電氣自動化在電氣工程中的應用前景

4.1 一次設備智能化發展

通常情況下，一次設備和二次設備的安裝距離有可能達到幾十米甚至是幾百米，兩者之間的對接通常會依靠電纜來完成，而且也對電流提出了尤為嚴格的要求。但電力一次設備的智能化發展，可以拉近設備與設備之間的距離，節約了控制電纜和電力信號的電纜量，有效的降低投資，拓展電力企業的經濟效益[2]。

4.2 一次設備在線監測

發電機、斷路器和變壓器這些一次設備通常都需要接受參數上的無間斷檢測，這也就意味著，在對設備展開在線運行監控的時候，還要針對一些重要的參數做出評估和預測，由此來排查潛在的風險和隱患，對可能的故障做出一定的預判，由此來延長保養周期，為后續的檢修奠定堅實的基礎。

4.3 光電式電力互感器的應用

電力互感器能夠在一定比例的引導下，將輸電線上的大電流和高壓電，降低到標準值范圍內，但在這一調節過程中，電力互感器也存在一些亟待解決的問題。首先，當電壓等級相對較高的時候，電力互感器難以實現完全的絕緣。其次，由于電力互感器自身的信號動態變化范圍較小，所以一旦到達了飽和狀態，信號發生畸變的可能性就會大大提升。而且，光電式電力互感器的信號輸出也較為有限，還會受到電磁絕緣性差這一技術上的限制，所以也需要在未來得到進一步的優化和升級。

總之，電氣自動化技術的應用是我國電氣工程未來主要的發展方向，并且還會呈現出分布式、信息化和開放化的特點。分布式的發展特點一般都會體現在電氣自動化技術的結構上，分布式結構的優勢就是可以確保自動化后臺系統中的各個模塊能夠獨立運行，將可能存在的系統風險進行分散，這樣就能提高電力系統運行的安全性。信息化的發展特點主要體現在將各個環節的數據信息進行集中處理，同時還可以在信息技術的輔助下對電氣自動化技術進行集成化的管理。開發式的主要特征體現在電力工程系統在設備的外部有連接口，這樣就可以通過外網進行操控。現如今，電力工程系統一般都是通過這三種方式實現電氣自動化，這樣才能為電氣工程系統的正常運行奠定良好的基礎。

5 結語

綜上所述，持續性推動電氣自動化技術在電氣工程中的應用是合理且必要的舉動，這是保障我國資源輸出穩定的應有之策，也是塑造企業核心競爭優勢的有效措施。本文從電網調度的自動化、變電站的自動化、發電廠的自動化、配電系統的自動化等角度，論述了電氣自動化技術的應用要點，充分結合了我國電氣工程的現狀，具有理論上的合理性與實踐上的可行性，能夠作為從業人員的參考依據。在未來，企業也需要加大人才的吸引力度。