電氣工程電氣自動化技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：為分析電氣工程中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用方法及效果，文章結(jié)合工作實踐，在分析電氣工程中電氣自動化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，對電氣自動化技術(shù)在其中的應(yīng)用進行分析。電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢諸多，比如，能夠?qū)﹄娏€路及電氣設(shè)備進行全面監(jiān)測，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)電廠分散控制等。電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，可提高電氣工程運行的可靠性及質(zhì)量，并帶動電氣工程事業(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，以及計算機技術(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]。電氣自動化是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學科，這門學科將電力、電子、控制、計算機、傳感器等學科知識綜合在一起，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)及電力電子設(shè)備的自動化監(jiān)管、控制，被廣泛應(yīng)用于電氣工程中，推動了電氣工程的數(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，更好地滿足了新時代電氣工程發(fā)展的要求。

1電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

電氣工程被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電氣工程自動化控制技術(shù)逐步完善，實現(xiàn)了對電氣系統(tǒng)的自我檢測和自動控制，有效提升了工業(yè)生產(chǎn)水平?，F(xiàn)代化的電氣自動化技術(shù)，常用技術(shù)類型如下。1）集中控制技術(shù)。傳統(tǒng)的電氣自動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)建了電氣工程自動化模塊，為自動控制技術(shù)系統(tǒng)運行創(chuàng)造了良好的環(huán)境，實現(xiàn)了功能的集中管理，提升了電氣自動化的穩(wěn)定性。2）遠程監(jiān)控技術(shù)。在信息技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了對電氣設(shè)備運行狀況的遠程視頻監(jiān)控，借助于PLC技術(shù)，系統(tǒng)可以采集電氣設(shè)備實際運行參數(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，分析設(shè)備是否正常運行，如有異常，可排查系統(tǒng)內(nèi)部邏輯性錯誤問題，查明故障原因，并發(fā)出警報，及時維修，保障電氣工程的正常運行。3）現(xiàn)場總線技術(shù)。這項技術(shù)是電氣自動化技術(shù)的重要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活、穩(wěn)定的控制，推動電氣工程高效、自動化運行，提升系統(tǒng)運行效率，滿足現(xiàn)階段電氣工程發(fā)展的內(nèi)在需求[2]。如今，電氣自動化技術(shù)已成為電氣工程不可分割的一部分，這項技術(shù)的應(yīng)用具有以下幾種優(yōu)勢。1）實現(xiàn)對電力線路和電氣設(shè)備的全面監(jiān)測。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，電力線路愈加復(fù)雜，電氣設(shè)備種類增加，居民生活、工業(yè)生產(chǎn)越來越依賴電力能源，為了確保電氣工程安全穩(wěn)定運行，必須實時監(jiān)測電力線路及電氣設(shè)備運行情況。電氣自動化技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標，借助于傳感器、自動化電子儀表等，實時采集電氣工程運行環(huán)境信息及運行參數(shù)，若出現(xiàn)異常即刻發(fā)出警報，及時維修。2）提升工業(yè)生產(chǎn)效率。電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了電氣工程的半自動化運行，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)自動化、無人化的目標，避免了惡劣生產(chǎn)環(huán)境對工人身體健康的威脅，有效降低了人工作業(yè)負荷，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。隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展完善，其技術(shù)體系趨于多元化、標準化發(fā)展，能夠適應(yīng)各個領(lǐng)域電氣工程的自動化控制需求，適用范圍廣，而且隨著PLC技術(shù)等電氣自動化核心技術(shù)國際標準化通信協(xié)議的建立，相關(guān)硬件、軟件設(shè)施實現(xiàn)了標準化生產(chǎn)，用戶可根據(jù)需求選購合適的設(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

電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，讓電力企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對電力輸配送網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控，全面掌握各個區(qū)域電力系統(tǒng)運行信息并做出合理調(diào)配，全面提升管控效率與質(zhì)量。借助于電氣自動化技術(shù)，電力企業(yè)構(gòu)建了由信點通道、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)電廠等站點，實現(xiàn)了信息開放共享，能統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電力生產(chǎn)信息、各個站點的用戶用電信息，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)能過剩、用電高峰期供電不足等問題。

2.2變電站管理

變電站是輸變電工程中的關(guān)鍵性站點，承擔著變換電壓、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，無法很好地完成工作任務(wù)，而電氣自動化技術(shù)的引進，改變了這一情況。當前，我國變電站自動化水平已經(jīng)達到一定水準，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。在電氣自動化技術(shù)支持下，系統(tǒng)可自動采集變電站電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)，并進行自動化管理，利用計算機屏幕監(jiān)控變電站運行情況，而且在全微機化裝置的加持下，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)，電力信號電纜被光纖替代，系統(tǒng)運行更為安全可靠[3]。

2.3發(fā)電廠分散控制

在發(fā)電廠的運行管理控制中，應(yīng)用電氣自動化技術(shù)構(gòu)建了分散化測控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布設(shè)計，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。在自動化控制系統(tǒng)中，借助于智能I/O模件、冗余I/O總線，可實現(xiàn)MCU模件通信；借助于PCU，可實時接收熱電阻、開關(guān)量、變送器等傳播信號，對信號進行處理，獲取設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)信息，打印并傳輸出去，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行聯(lián)鎖保護、監(jiān)測控制等功能，而ES、OS則可為人機接口提供服務(wù)，其中ES可以為工程師提供系統(tǒng)診斷、維護、組態(tài)修改等服務(wù)[4]。在對發(fā)電廠的分散控制中，借助于電氣自動化技術(shù)，可實現(xiàn)對關(guān)鍵線路及電氣設(shè)備的監(jiān)視，實時接收電氣信號并進行信息處理分析，掌握監(jiān)測部位的情況，采取相應(yīng)的控制措施，在計算機系統(tǒng)中進行參數(shù)調(diào)控，提升系統(tǒng)運行效率。分散化測控系統(tǒng)是一個完整的結(jié)構(gòu)，主控、輸入、輸出等模塊被連接在一起，可滿足人機通信需求；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，滿足調(diào)控機組運行的要求。

3電氣自動化技術(shù)在電氣工程中的發(fā)展趨勢

3.1設(shè)備市場化

借助于電氣自動化技術(shù)，電力企業(yè)實現(xiàn)了對電力生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)的自動化控制，有效提升了供電服務(wù)質(zhì)量。因此，電氣自動化控制將成為電力事業(yè)發(fā)展的重要推手，在這一發(fā)展趨勢下，電力企業(yè)應(yīng)該極力促成電氣自動化技術(shù)體系的標準化發(fā)展，構(gòu)建以市場需求為導向的設(shè)備生產(chǎn)制造體系，全面提升電氣自動化控制水平。在電氣自動化技術(shù)研發(fā)過程中，企業(yè)應(yīng)該做好前期的市場調(diào)研工作，準確把握市場行情及市場需求變化，以滿足客戶需求為目標開發(fā)技術(shù)產(chǎn)品，推動產(chǎn)品技術(shù)升級、改造，滿足電氣工程自動化技術(shù)體系配置需求，提升產(chǎn)品銷量。

3.2智能化

人工智能是一門以計算機為技術(shù)的現(xiàn)代化科技，其核心技術(shù)有專家系統(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，因此電氣自動化技術(shù)中融合應(yīng)用人工智能，是必然趨勢。人工智能應(yīng)用于電氣自動化技術(shù)中，可完善系統(tǒng)控制功能，減少控制誤差，加強控制效果。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控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，確保系統(tǒng)運行的流暢度，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，電氣自動化技術(shù)中融合應(yīng)用人工智能進行設(shè)備的基本控制，只需輸入對應(yīng)的算法并學習，即可完成基本操作，使操作程序得以簡化；還可借助計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等實現(xiàn)遠程監(jiān)控，自動記錄電氣設(shè)備損耗、用戶用電量等數(shù)據(jù)，自動化、智能化程度高，大大減輕了工作人員的負荷，減少了電力企業(yè)人力及物力資源的消耗，降低了運營成本。隨著電氣自動化技術(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)國家號召，在生產(chǎn)運營管理中貫徹生態(tài)環(huán)保、綠色節(jié)能理念。例如，在電氣自動化技術(shù)研究中，逐步精簡操作平臺，推動生產(chǎn)技術(shù)的高頻化及傳輸線路的高效化發(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，在變壓器等電氣自動化關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計中引進了節(jié)能理念，合理選擇變壓器材料及運行介質(zhì)，采用換位導線設(shè)計，將變壓器安裝于電力消耗中心點位，有效降低了變壓器運行過程中的能源消耗。在電氣自動化技術(shù)中科學應(yīng)用無功補償，分析電氣設(shè)備運行參數(shù)，合理設(shè)定無功功率素質(zhì)，滿足設(shè)備電容數(shù)值及負荷量，定期檢查線路設(shè)備無功運行情況。若線路整體負荷較大，就進行動態(tài)補償；若線路整體負荷較小，就進行靜態(tài)補償，采取模糊投切方法，分擔超負荷線路的供電壓力。通過上述方式對無功損耗進行補償，最終的節(jié)能效果顯著。

4結(jié)束語

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，以往的計算機程序能夠在人們的指令下進行操作，實現(xiàn)電氣自動化控制，而在人工智能技術(shù)研發(fā)推廣后，計算機程序可以學習、模仿人類的思維及行為，基于自身運作規(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，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的自動化、智能化控制?，F(xiàn)階段，在電氣工程中，依托于計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、變頻技術(shù)、計算機集散控制技術(shù)、PLC控制技等現(xiàn)代化科技，實現(xiàn)了電力生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)的自動化控制，隨著電氣自動化技術(shù)的進步，電氣工程自動化控制將進一步優(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化技術(shù)體系，打造高素質(zhì)電氣管理隊伍，切實發(fā)揮電氣自動化在電氣工程中的技術(shù)價值。

參考文獻：

[1]高長璧.探究PLC技術(shù)在石油化工電氣自動化控制中的應(yīng)用:評《電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》[J].材料保護,2020,53(6):174.

[2]黃雪花.基于監(jiān)控組態(tài)技術(shù)的電氣自動化設(shè)備狀態(tài)智能控制方法[J].自動化與儀器儀表,2020(8):190-193.

[3]劉夢梅.基于計算機技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計分析[J].南方農(nóng)機,2017,48(2):157.

[4]王英臣.電氣自動化控制設(shè)備故障預(yù)防與檢修技術(shù)存在的問題及優(yōu)化策略[J].黑龍江科學,2020,11(12):104-105.

作者：姜佳宇 單位：齊齊哈爾工程學院