摘要：電氣工程中自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)是指采用各種具有自動(dòng)檢測(cè)和控制功能的裝置，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)或遠(yuǎn)程的自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制、管理和監(jiān)視，從而起到保證電力系統(tǒng)的供電的質(zhì)量和安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的作用。隨著我們國(guó)家近些年來(lái)在經(jīng)濟(jì)上的迅猛發(fā)展和在技術(shù)上的不斷突破以及高新技術(shù)的引進(jìn)，我國(guó)電氣工程自動(dòng)化程度得到大幅度提升，這對(duì)工作在第一線(xiàn)的技術(shù)人員也提出了更高更多的要求；隨著電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在電力行業(yè)中的重要性與日俱增，我們應(yīng)該關(guān)注的就是如何根據(jù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和發(fā)展趨勢(shì)，提高電氣工程中的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步將電氣自動(dòng)化應(yīng)用到電氣工程中。

關(guān)鍵詞：電氣工程；電氣自動(dòng)化；微型計(jì)算機(jī)；電力系統(tǒng)；電網(wǎng)調(diào)度；分散測(cè)控系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0040-03

1 電氣工程以及電氣自動(dòng)化的概念

電氣工程（Electrical Engineering，簡(jiǎn)稱(chēng)EE）是當(dāng)今高新技術(shù)領(lǐng)域中舉足輕重的關(guān)鍵學(xué)科之一，更是現(xiàn)代科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱門(mén)學(xué)科。最成功的例子就是電子通信技術(shù)的巨大進(jìn)步推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為中心的信息時(shí)代的蓬勃發(fā)展，并且在根本上改變了人們的工作和生活模式。從某些層次上來(lái)講，電氣工程的發(fā)達(dá)程度甚至可以代表一個(gè)國(guó)家的科技進(jìn)步水平。

電氣自動(dòng)化（Electrical Automation）的專(zhuān)業(yè)全稱(chēng)一般為電氣工程及其自動(dòng)化，其應(yīng)用范圍涉及各行各業(yè)，小到電氣開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，大到科技航天的研究，到處都有它的身影。電力的發(fā)展是促進(jìn)生產(chǎn)和提高人們生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著電力應(yīng)用的不斷發(fā)展和深化，新時(shí)代背景下的電氣自動(dòng)化進(jìn)程成了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

2 關(guān)于電氣工程與電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)特點(diǎn)

2.1 電氣工程中電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則

電氣工程中電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則，首先要最大限度滿(mǎn)足生產(chǎn)產(chǎn)品和工藝對(duì)電氣自動(dòng)化的要求；在滿(mǎn)足自動(dòng)化應(yīng)用的前提下，電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；電氣自動(dòng)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)要妥善處理機(jī)械與電氣的關(guān)系。目前許多民用乃至高科技產(chǎn)品都是采用電氣自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用要求的，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、使用維護(hù)便攜性等方面協(xié)調(diào)處理好相關(guān)的問(wèn)題；在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中要正確合理地選用電器元件，才能確保使用安全、可靠，使利用電氣自動(dòng)化制造出來(lái)的產(chǎn)品除外觀造型美觀大方外，同時(shí)質(zhì)量可靠、操作智能安全、維護(hù)簡(jiǎn)單

人性。

2.2 電氣工程設(shè)計(jì)中電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思想基礎(chǔ)及其特點(diǎn)

首先，我們來(lái)看一下傳統(tǒng)的電氣工程中，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備制造方法當(dāng)中的計(jì)量、控制以及保護(hù)都是由一些完全獨(dú)立的配件來(lái)完成的，用戶(hù)需要的一些配電產(chǎn)品只是通過(guò)各個(gè)配件之間的連接以及功能配合來(lái)形成的。由于電氣自動(dòng)化中微型計(jì)算機(jī)的引入，就形成了與微型計(jì)算機(jī)所對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)通過(guò)硬件和軟件的組合使系統(tǒng)的控制和管理更加智能化和人性化，從而達(dá)到用戶(hù)的要求。最初的電氣設(shè)備電氣和自動(dòng)化都是獨(dú)立的，也就是說(shuō)是沒(méi)有任何的關(guān)聯(lián)，所以施工時(shí)就必須要求各個(gè)設(shè)備的專(zhuān)門(mén)工作人員到工作現(xiàn)場(chǎng)，然后根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、管理原則將互相關(guān)聯(lián)的界面來(lái)劃分清楚，再進(jìn)行有效地協(xié)調(diào)連接。

3 電氣自動(dòng)化應(yīng)用的范圍及構(gòu)成形式

3.1 電氣工程中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)處理

電氣工程中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的處理系統(tǒng)在電氣工程設(shè)施方面主要通過(guò)傳輸信號(hào)屏蔽、設(shè)備接地信號(hào)處理、選擇合適的抗干擾措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了確保系統(tǒng)故障少、運(yùn)行可靠、操作維護(hù)方便等，在電氣自動(dòng)化設(shè)備選擇時(shí)，需要選擇相應(yīng)的經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期檢驗(yàn)證明其性能穩(wěn)定可靠的設(shè)備來(lái)適應(yīng)電氣工程中現(xiàn)場(chǎng)的不同環(huán)境，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 電氣工程中電氣自動(dòng)化導(dǎo)入微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用

由于電氣自動(dòng)化中微型計(jì)算機(jī)的引入，使系統(tǒng)能夠完成自動(dòng)記錄并分析電氣設(shè)施實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況的反饋，還可根據(jù)當(dāng)前設(shè)施運(yùn)行趨勢(shì)判定其誤差以及發(fā)展情況，收集運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)并分析以及判斷誤差。增強(qiáng)軟件的循環(huán)查找和不同時(shí)間及環(huán)境狀況的統(tǒng)計(jì)分析，直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的波形分析。為方便管理、電氣工程中的電氣自動(dòng)化應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)全程自動(dòng)控制，還根據(jù)需要添加了必要的接口與界面，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。

3.3 電氣工程中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.3.1 監(jiān)控方式的設(shè)計(jì)。電氣自動(dòng)化中運(yùn)用的這種集中監(jiān)控方式設(shè)計(jì)，具有運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便、控制系統(tǒng)的技術(shù)要求不高、系統(tǒng)容易設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個(gè)功能都集中到一個(gè)處理器進(jìn)行優(yōu)化處理的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，往往造成處理器所承擔(dān)的任務(wù)十分繁重，導(dǎo)致處理的效率受到影響。由于伴隨著監(jiān)控信息的大量增加以及電氣設(shè)備監(jiān)控的全面性要求，隨之而來(lái)的是系統(tǒng)冗余下降、電纜數(shù)量增加，設(shè)施處理信息能力嚴(yán)重滯后，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.3.2 電氣工程中現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控方式的設(shè)計(jì)。目前，有關(guān)于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站工業(yè)自動(dòng)化等綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，智能化電氣設(shè)備的自動(dòng)化進(jìn)程進(jìn)入了較快的發(fā)展時(shí)期?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控的設(shè)計(jì)形式使系統(tǒng)的應(yīng)用更加有針對(duì)性，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)和配置。由于各個(gè)裝置設(shè)計(jì)的功能都是彼此獨(dú)立的，并且都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行連接控制，即使其中任何的一個(gè)裝置發(fā)生故障，影響的僅僅是相應(yīng)的元件，而不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。因此現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控的控制設(shè)計(jì)在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用最多，同時(shí)也是最優(yōu)的選擇。

3.3.3 電氣自動(dòng)化中運(yùn)用遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的設(shè)計(jì)。電氣自動(dòng)化的應(yīng)用具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用，通過(guò)圖形化的自動(dòng)化控制管理界面我們能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地保障電氣工程中各個(gè)設(shè)施的正確運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)找出故障來(lái)源，同時(shí)這種控制應(yīng)用具有大量節(jié)約電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、穩(wěn)定性好、可靠性高、組態(tài)靈活的優(yōu)點(diǎn)，可大量節(jié)省需要投入的人力、物力和財(cái)力。

4 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用

4.1 電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化應(yīng)用

電氣工程中的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是指由電網(wǎng)調(diào)度中心的大屏幕顯示器、打印設(shè)備、工作站、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等組成的自動(dòng)化系統(tǒng)。其主要功能有：對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度：針對(duì)電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)需求對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況及安全狀態(tài)進(jìn)行分析、監(jiān)控、實(shí)時(shí)采集電力生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、自動(dòng)控制發(fā)電、對(duì)電力系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估、自動(dòng)合理調(diào)度、對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)；對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及安全事故的處理和分析：電網(wǎng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種發(fā)生迅速且因素復(fù)雜的電力異常運(yùn)行或者故障，如果判斷檢測(cè)不及時(shí)或處理措施不當(dāng)，就可能會(huì)危及相關(guān)的設(shè)備安全甚至人身安全。通過(guò)電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)找出事故發(fā)生源并且提出科學(xué)的處理對(duì)策和采取相應(yīng)的措施，從而防止事故的發(fā)生或擴(kuò)散，避免和降低事故的發(fā)生幾率。

4.2 發(fā)電廠(chǎng)分散測(cè)控系統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)用

發(fā)電廠(chǎng)分散測(cè)控系統(tǒng)具體是由以太網(wǎng)、過(guò)程控制單元、運(yùn)行人員工作站、工程師工作站和高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)等組成，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中一般采取分層分布結(jié)構(gòu)。這里所說(shuō)的過(guò)程控制單元既可以直接用于生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的單元，又可以直接接受熱電阻、熱電偶、電氣量、現(xiàn)場(chǎng)變送器、開(kāi)關(guān)量和脈沖量等信號(hào)，并在運(yùn)算處理完成以后，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的畫(huà)面顯示、信號(hào)輸出和打印任務(wù)，以此來(lái)直接監(jiān)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化在電氣工程中應(yīng)用的生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)、聯(lián)鎖保護(hù)與控制等方面的功能。

4.3 變電站電氣自動(dòng)化及配電自動(dòng)化應(yīng)用

變電站中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是指在變電站應(yīng)用信息處理技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)與傳輸技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過(guò)電氣自動(dòng)化裝置或者計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，代替人工進(jìn)行各種作業(yè)，提高變電站的運(yùn)行效率和管理水平的自動(dòng)化系統(tǒng)。從這方面來(lái)講，變電站中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用目的主要是為了多層次、全方位地監(jiān)控變電站中各種電氣設(shè)備的運(yùn)行及安全狀況來(lái)達(dá)到高效控制。其主要的特點(diǎn)有：以微機(jī)化的設(shè)備來(lái)替代之前使用的電磁式裝置，實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)視的圖像化、智能化。伴隨著微機(jī)監(jiān)控技術(shù)變電站以及變電站中的繼電保護(hù)、自動(dòng)測(cè)量設(shè)備、開(kāi)關(guān)操作的遠(yuǎn)動(dòng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、事故和設(shè)備故障的自動(dòng)記錄設(shè)備等方面的設(shè)計(jì)應(yīng)用，變電站正逐漸向著綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。

5 電氣工程中電氣自動(dòng)化應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

5.1 電氣工程中電力設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)

隨著變壓器、短路器以及發(fā)電機(jī)等這些一次設(shè)備的應(yīng)用，往往需要對(duì)其中關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這就要求監(jiān)視設(shè)備不但能夠反饋在線(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也能夠?qū)υO(shè)備的一些重要的參數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，并判斷設(shè)備中發(fā)生故障的原因，以縮短設(shè)備的保養(yǎng)周期，延長(zhǎng)設(shè)備的實(shí)際使用期限，同時(shí)也為電力設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)檢修提供了必要的保障。

5.2 電氣自動(dòng)化應(yīng)用下電氣工程中電力設(shè)備的智能化

一般情況下，電力系統(tǒng)中的一次設(shè)備與二次設(shè)備的安裝地點(diǎn)之間都要有一定的間隔，一般要求相隔幾十米，有的甚至是要求幾百米遠(yuǎn)，兩者之間使用強(qiáng)信號(hào)電力電纜與大電流控制電纜來(lái)連接。在進(jìn)行一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往要先考慮實(shí)現(xiàn)常規(guī)的二次設(shè)備的功能，這樣做顯然能夠節(jié)約大量的電力信號(hào)電纜和控制電纜。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代電氣工程的支撐，也是所有工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與原動(dòng)力，隨著現(xiàn)代化、國(guó)際化和全球化的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用也得到了十分迅速的發(fā)展，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域當(dāng)中。所以我們應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況積極創(chuàng)新、廣開(kāi)思路，為我國(guó)的電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：胡克強(qiáng)（1974-），男（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司寶鋼工程分公司高級(jí)工

程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）