電氣工程電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：為分析電氣工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方法及效果，文章結(jié)合工作實(shí)踐，在分析電氣工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在其中的應(yīng)用進(jìn)行分析。電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)諸多，比如，能夠?qū)﹄娏€(xiàn)路及電氣設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，能夠提升工業(yè)生產(chǎn)效率，等等；將其應(yīng)用到電氣工程中，需重視電網(wǎng)調(diào)度、發(fā)電站管理以及發(fā)電廠(chǎng)分散控制等。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，可提高電氣工程運(yùn)行的可靠性及質(zhì)量，并帶動(dòng)電氣工程事業(yè)穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展，因此值得被推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；電氣工程；應(yīng)用

電氣工程（ElectricalEngineering）是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中電氣、電子系統(tǒng)生產(chǎn)制造相關(guān)學(xué)科的總和，隨著電力能源在人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣普及，電氣工程正逐步改變著人們的生活和工作方式[1]。電氣自動(dòng)化是電氣信息領(lǐng)域的一門(mén)新興學(xué)科，這門(mén)學(xué)科將電力、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器等學(xué)科知識(shí)綜合在一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)及電力電子設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)管、控制，被廣泛應(yīng)用于電氣工程中，推動(dòng)了電氣工程的數(shù)字化、智能化建設(shè)，且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化逐步朝著智能化、節(jié)能化、綠色化的方向發(fā)展，更好地滿(mǎn)足了新時(shí)代電氣工程發(fā)展的要求。

1電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電氣工程被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣工程自動(dòng)化控制技術(shù)逐步完善，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣系統(tǒng)的自我檢測(cè)和自動(dòng)控制，有效提升了工業(yè)生產(chǎn)水平。現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化技術(shù)，常用技術(shù)類(lèi)型如下。1）集中控制技術(shù)。傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制采用的是分散式控制模式，控制效率不高，集中控制技術(shù)以集成化為核心，構(gòu)建了電氣工程自動(dòng)化模塊，為自動(dòng)控制技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造了良好的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了功能的集中管理，提升了電氣自動(dòng)化的穩(wěn)定性。2）遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。在信息技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，借助于PLC技術(shù)，系統(tǒng)可以采集電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，包括通電電流、電壓等物理量等，能與預(yù)設(shè)參數(shù)比對(duì)，分析設(shè)備是否正常運(yùn)行，如有異常，可排查系統(tǒng)內(nèi)部邏輯性錯(cuò)誤問(wèn)題，查明故障原因，并發(fā)出警報(bào)，及時(shí)維修，保障電氣工程的正常運(yùn)行。3）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活、穩(wěn)定的控制，推動(dòng)電氣工程高效、自動(dòng)化運(yùn)行，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，滿(mǎn)足現(xiàn)階段電氣工程發(fā)展的內(nèi)在需求[2]。如今，電氣自動(dòng)化技術(shù)已成為電氣工程不可分割的一部分，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用具有以下幾種優(yōu)勢(shì)。1）實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線(xiàn)路和電氣設(shè)備的全面監(jiān)測(cè)。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，電力線(xiàn)路愈加復(fù)雜，電氣設(shè)備種類(lèi)增加，居民生活、工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越依賴(lài)電力能源，為了確保電氣工程安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力線(xiàn)路及電氣設(shè)備運(yùn)行情況。電氣自動(dòng)化技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，借助于傳感器、自動(dòng)化電子儀表等，實(shí)時(shí)采集電氣工程運(yùn)行環(huán)境信息及運(yùn)行參數(shù)，若出現(xiàn)異常即刻發(fā)出警報(bào)，及時(shí)維修。2）提升工業(yè)生產(chǎn)效率。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電氣工程的半自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、無(wú)人化的目標(biāo)，避免了惡劣生產(chǎn)環(huán)境對(duì)工人身體健康的威脅，有效降低了人工作業(yè)負(fù)荷，減少了人力生產(chǎn)成本，提升了工業(yè)生產(chǎn)效率，減少了人工主觀(guān)因素引起的操作失誤，從而更好地保障了生產(chǎn)的安全性。3）適應(yīng)性好。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展完善，其技術(shù)體系趨于多元化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，能夠適應(yīng)各個(gè)領(lǐng)域電氣工程的自動(dòng)化控制需求，適用范圍廣，而且隨著PLC技術(shù)等電氣自動(dòng)化核心技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議的建立，相關(guān)硬件、軟件設(shè)施實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，用戶(hù)可根據(jù)需求選購(gòu)合適的設(shè)備，提升后期系統(tǒng)調(diào)試便利度，其通用性較好。

2電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用

2.1電網(wǎng)調(diào)度

電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，讓電力企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力輸配送網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，全面掌握各個(gè)區(qū)域電力系統(tǒng)運(yùn)行信息并做出合理調(diào)配，全面提升管控效率與質(zhì)量。借助于電氣自動(dòng)化技術(shù)，電力企業(yè)構(gòu)建了由信點(diǎn)通道、站端、控制中心等組成的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，連接了電網(wǎng)調(diào)度中心、變電站終端、發(fā)電廠(chǎng)等站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了信息開(kāi)放共享，能統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電力生產(chǎn)信息、各個(gè)站點(diǎn)的用戶(hù)用電信息，以及電力的生產(chǎn)、輸送、配送、供應(yīng)等環(huán)節(jié)，提升了電力能源的利用率，避免了電力能源產(chǎn)能過(guò)剩、用電高峰期供電不足等問(wèn)題。

2.2變電站管理

變電站是輸變電工程中的關(guān)鍵性站點(diǎn)，承擔(dān)著變換電壓、分配電能、控制電力流向等職能。在傳統(tǒng)的變電站管理模式中，其采取人工管理形式，工作效率低，無(wú)法很好地完成工作任務(wù)，而電氣自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)，改變了這一情況。當(dāng)前，我國(guó)變電站自動(dòng)化水平已經(jīng)達(dá)到一定水準(zhǔn)，信息傳輸處理技術(shù)的應(yīng)用有效提升了變電站工作效率。在電氣自動(dòng)化技術(shù)支持下，系統(tǒng)可自動(dòng)采集變電站電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行自動(dòng)化管理，利用計(jì)算機(jī)屏幕監(jiān)控變電站運(yùn)行情況，而且在全微機(jī)化裝置的加持下，監(jiān)視和控制效果能得到優(yōu)化，應(yīng)用二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了變電站控制系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化建設(shè)，電力信號(hào)電纜被光纖替代，系統(tǒng)運(yùn)行更為安全可靠[3]。

2.3發(fā)電廠(chǎng)分散控制

在發(fā)電廠(chǎng)的運(yùn)行管理控制中，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建了分散化測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布設(shè)計(jì)，由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、控制單元等要素組成，及以太網(wǎng)、OS、ES、PCU等部分構(gòu)成。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，借助于智能I/O模件、冗余I/O總線(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)MCU模件通信；借助于PCU，可實(shí)時(shí)接收熱電阻、開(kāi)關(guān)量、變送器等傳播信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)信息，打印并傳輸出去，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行聯(lián)鎖保護(hù)、監(jiān)測(cè)控制等功能，而ES、OS則可為人機(jī)接口提供服務(wù)，其中ES可以為工程師提供系統(tǒng)診斷、維護(hù)、組態(tài)修改等服務(wù)[4]。在對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的分散控制中，借助于電氣自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵線(xiàn)路及電氣設(shè)備的監(jiān)視，實(shí)時(shí)接收電氣信號(hào)并進(jìn)行信息處理分析，掌握監(jiān)測(cè)部位的情況，采取相應(yīng)的控制措施，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行參數(shù)調(diào)控，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。分散化測(cè)控系統(tǒng)是一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，主控、輸入、輸出等模塊被連接在一起，可滿(mǎn)足人機(jī)通信需求；借助于控制單元，能夠根據(jù)所采集的信息發(fā)出控制指令，從控制站傳輸至現(xiàn)場(chǎng)，滿(mǎn)足調(diào)控機(jī)組運(yùn)行的要求。

3電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的發(fā)展趨勢(shì)

3.1設(shè)備市場(chǎng)化

借助于電氣自動(dòng)化技術(shù)，電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)的自動(dòng)化控制，有效提升了供電服務(wù)質(zhì)量。因此，電氣自動(dòng)化控制將成為電力事業(yè)發(fā)展的重要推手，在這一發(fā)展趨勢(shì)下，電力企業(yè)應(yīng)該極力促成電氣自動(dòng)化技術(shù)體系的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，構(gòu)建以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向的設(shè)備生產(chǎn)制造體系，全面提升電氣自動(dòng)化控制水平。在電氣自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)該做好前期的市場(chǎng)調(diào)研工作，準(zhǔn)確把握市場(chǎng)行情及市場(chǎng)需求變化，以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為目標(biāo)開(kāi)發(fā)技術(shù)產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)、改造，滿(mǎn)足電氣工程自動(dòng)化技術(shù)體系配置需求，提升產(chǎn)品銷(xiāo)量。

3.2智能化

人工智能是一門(mén)以計(jì)算機(jī)為技術(shù)的現(xiàn)代化科技，其核心技術(shù)有專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、啟發(fā)式搜索、模糊集理論等，相較于傳統(tǒng)的控制技術(shù)，其具有系統(tǒng)適用性好、綜合性能優(yōu)良的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此電氣自動(dòng)化技術(shù)中融合應(yīng)用人工智能，是必然趨勢(shì)。人工智能應(yīng)用于電氣自動(dòng)化技術(shù)中，可完善系統(tǒng)控制功能，減少控制誤差，加強(qiáng)控制效果。例如，在控制設(shè)備速度調(diào)節(jié)中，借助于Mamdani模糊控制法，能夠高效處理交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保系統(tǒng)運(yùn)行的流暢度，提升電氣設(shè)備工作效率及質(zhì)量。現(xiàn)階段，電氣設(shè)備操作系統(tǒng)日漸復(fù)雜、精密，電氣自動(dòng)化技術(shù)中融合應(yīng)用人工智能進(jìn)行設(shè)備的基本控制，只需輸入對(duì)應(yīng)的算法并學(xué)習(xí)，即可完成基本操作，使操作程序得以簡(jiǎn)化；還可借助計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動(dòng)記錄電氣設(shè)備損耗、用戶(hù)用電量等數(shù)據(jù)，自動(dòng)化、智能化程度高，大大減輕了工作人員的負(fù)荷，減少了電力企業(yè)人力及物力資源的消耗，降低了運(yùn)營(yíng)成本。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的智能化發(fā)展，電力企業(yè)發(fā)電控制、電力輸配送、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平顯著提升，電力生產(chǎn)、輸送中的能源消耗及環(huán)境污染減少，這對(duì)于電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。

3.3節(jié)能化

在工業(yè)化建設(shè)過(guò)程中，生態(tài)環(huán)境日益惡化，自然資源緊缺，電力企業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理中貫徹生態(tài)環(huán)保、綠色節(jié)能理念。例如，在電氣自動(dòng)化技術(shù)研究中，逐步精簡(jiǎn)操作平臺(tái)，推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)的高頻化及傳輸線(xiàn)路的高效化發(fā)展，有效減少了電力生產(chǎn)、輸配送中的能源消耗，兼顧了節(jié)能、高效、環(huán)保、可持續(xù)的基本需求。同時(shí)，在變壓器等電氣自動(dòng)化關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)中引進(jìn)了節(jié)能理念，合理選擇變壓器材料及運(yùn)行介質(zhì)，采用換位導(dǎo)線(xiàn)設(shè)計(jì)，將變壓器安裝于電力消耗中心點(diǎn)位，有效降低了變壓器運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。在電氣自動(dòng)化技術(shù)中科學(xué)應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償，分析電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，合理設(shè)定無(wú)功功率素質(zhì)，滿(mǎn)足設(shè)備電容數(shù)值及負(fù)荷量，定期檢查線(xiàn)路設(shè)備無(wú)功運(yùn)行情況。若線(xiàn)路整體負(fù)荷較大，就進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；若線(xiàn)路整體負(fù)荷較小，就進(jìn)行靜態(tài)補(bǔ)償，采取模糊投切方法，分擔(dān)超負(fù)荷線(xiàn)路的供電壓力。通過(guò)上述方式對(duì)無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，最終的節(jié)能效果顯著。

4結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，以往的計(jì)算機(jī)程序能夠在人們的指令下進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制，而在人工智能技術(shù)研發(fā)推廣后，計(jì)算機(jī)程序可以學(xué)習(xí)、模仿人類(lèi)的思維及行為，基于自身運(yùn)作規(guī)律挖掘出數(shù)據(jù)與不同構(gòu)件間的聯(lián)系，借助于算法發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化、智能化控制。現(xiàn)階段，在電氣工程中，依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)集散控制技術(shù)、PLC控制技等現(xiàn)代化科技，實(shí)現(xiàn)了電力生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)的自動(dòng)化控制，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，電氣工程自動(dòng)化控制將進(jìn)一步優(yōu)化，朝著智能化的方向發(fā)展。在這一背景下，企業(yè)應(yīng)基于電氣工程控制需求完善電氣自動(dòng)化技術(shù)體系，打造高素質(zhì)電氣管理隊(duì)伍，切實(shí)發(fā)揮電氣自動(dòng)化在電氣工程中的技術(shù)價(jià)值。

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作者：姜佳宇 單位：齊齊哈爾工程學(xué)院