田鏡

摘 要：電氣自動(dòng)化是工業(yè)科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)。隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，在電氣工程中的運(yùn)用越來越廣泛。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)電氣工程的發(fā)展，推動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著非常重要的作用。隨著我國電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)。如今，小到電力開關(guān)的設(shè)計(jì)，大到航天工程的研究，都已離不開電氣自動(dòng)化技術(shù)，在某種層面上來說，電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展情況，決定著一個(gè)國家在世界經(jīng)濟(jì)中的綜合競爭力。

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

引 言

電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)下，得到了更廣闊的發(fā)展空間，在實(shí)際應(yīng)用中收到了較好的效果。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)顯著的成就，覆蓋了機(jī)械、電子、通信、電氣等多個(gè)領(lǐng)域。時(shí)至今日，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的高新技術(shù)。電氣工程的自動(dòng)化涉及到多個(gè)方面的知識(shí)，比如機(jī)電一體化、電機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，其最主要的特點(diǎn)就是軟硬件相結(jié)合、強(qiáng)弱電相結(jié)合以及機(jī)電結(jié)合。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用主要包括四個(gè)方面，即在發(fā)電廠中的應(yīng)用、在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用、在變電站中的應(yīng)用、在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)

電氣自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)重要功能就是對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)測與控制，這是實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)集中化遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的監(jiān)控特點(diǎn)主要包括三個(gè)方面即遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控。

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控是指技術(shù)人員通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程控制能夠節(jié)約更多的成本，同時(shí)該技術(shù)還具有較高的靈活性與可靠性。不過因?yàn)樵摷夹g(shù)容易受到通訊速度的影響，使得其處理速度相對(duì)降低，這使得該方式只適用于一些較小的局部系統(tǒng)監(jiān)控，而不適合用在大型的自動(dòng)化系統(tǒng)中。

1.2 集中監(jiān)控

集中監(jiān)控是指利用一個(gè)處理器將系統(tǒng)中的各種功能集中到一起進(jìn)行監(jiān)控。其優(yōu)點(diǎn)是控制的要求較低、系統(tǒng)容易設(shè)計(jì)、運(yùn)行極為方便；其缺點(diǎn)是因?yàn)樘幚砥髦挥幸粋€(gè)，而任務(wù)的繁重使得其處理速度受到嚴(yán)重影響。同時(shí)，因?yàn)榫€纜的大量增加，會(huì)干擾到處理器的運(yùn)行，還會(huì)使系統(tǒng)的可靠性下降，維護(hù)工作增多，維護(hù)成本也隨之增加。

1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線監(jiān)控是當(dāng)前電氣工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的主要方式，該監(jiān)控方式的應(yīng)用增加了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的針對(duì)性。它根據(jù)裝置的不同功能進(jìn)行間隔設(shè)計(jì)，這就相對(duì)減少了端子柜、隔離設(shè)備的使用，大大節(jié)約了投資成本。同時(shí)，各個(gè)裝置的組態(tài)靈活、功能獨(dú)立，這使得系統(tǒng)的可靠性得到了極大提升。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用分析

電氣工程是一項(xiàng)綜合復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個(gè)過程從生產(chǎn)到使用包含著極其復(fù)雜的程序。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使各種管理程序變得更加簡單，從而大大提高了電氣工程的效率和質(zhì)量。下文就對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程四個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的闡述。

2.1 在發(fā)電廠中的應(yīng)用

在發(fā)電廠中，一般都是通過分散測控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。分散測控系統(tǒng)，簡而言之就是指分層分布的測控系統(tǒng)，其主要是利用以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程工作站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等單元組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分散測控過程監(jiān)督和控制單元。相比之下，過程監(jiān)督和控制單元能直接在生產(chǎn)過程中顯示出來，這為操作人員的控制工作提供了方便。

在水電廠中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，不但使水電企業(yè)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化、公用設(shè)備自動(dòng)化，同時(shí)還幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全廠自動(dòng)化，對(duì)提高水電廠的生產(chǎn)安全以及整個(gè)供電系統(tǒng)的安全有著極其重要的作用。圖1為電氣自動(dòng)化ECS系統(tǒng)在電廠中應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖。

在火電廠中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使火電廠實(shí)現(xiàn)了機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行。操作人員利用監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)匯總和分析，對(duì)可能潛在的隱患進(jìn)行排除，這不但挖掘出了火電機(jī)組的發(fā)電潛能，還大大降低了火電廠發(fā)電機(jī)組的維護(hù)成本。同時(shí)，將單元爐機(jī)組統(tǒng)一起來不但方便了數(shù)據(jù)采集，還提高了火電電網(wǎng)的運(yùn)行和管理效率，幫助火電企業(yè)朝著更加專業(yè)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。

2.2 在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)方面，電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩部分組成，軟件是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；硬件是指工作站、中心服務(wù)器、顯示器等各種操作設(shè)備。簡而言之，電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化是指利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)中的各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度。利用區(qū)域電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將變電站、發(fā)電廠、調(diào)度中心、工作站等終端聯(lián)系起來，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)度。

2.3 在變電站中的應(yīng)用

通過電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒆冸娬局泻芏嗳斯げ僮鞯墓ぷ饕宰詣?dòng)化操作來代替，這不僅能夠避免人工操作帶來的誤差，同時(shí)還能提高變電站的工作效率。另外，電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用還能夠幫助管理者對(duì)變電站工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并以最快速的速度采取措施進(jìn)行排除，以此提高變電站工作的安全性。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用到變電站中的自動(dòng)化技術(shù)也越來越成熟。當(dāng)前，我國變電站正在朝著“無人值班”的管理模式發(fā)展，這也預(yù)示著我國變電站工作的自動(dòng)化工作將進(jìn)入新的發(fā)展階段。不過，就現(xiàn)在電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用現(xiàn)狀而言，要實(shí)現(xiàn)“無人值班”的管理模式，還有多技術(shù)問題需要解決。

2.4 在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

就當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國配電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況而言，應(yīng)用規(guī)模還較小，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大電氣自動(dòng)化技術(shù)在配電系統(tǒng)中的影響力。目前，配電自動(dòng)化模式主要有三種：集中監(jiān)控的配電自動(dòng)化模式；就地控制的饋線自動(dòng)化模式；配電管理與集中監(jiān)控相結(jié)合的配電自動(dòng)化模式。第1種模式以及第3種模式在我國的應(yīng)用最為普遍，這二者有著很多共同點(diǎn)，都是分布式結(jié)構(gòu)，都是將子站與主站聯(lián)系起來形成統(tǒng)一的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用概況

某火電廠共安裝5臺(tái)發(fā)電機(jī)，其中#1，2，3，5機(jī)為12MW機(jī)組，#4機(jī)容量為15MW。有六臺(tái)主變壓器和一臺(tái)高壓備用變壓器，其出線電壓有三種電壓等級(jí)：1OkV母線東西兩段、35kV母線南北兩段和110kV母線一段，均可通過聯(lián)絡(luò)變壓器和母聯(lián)開關(guān)互聯(lián)。發(fā)電機(jī)出線電壓為6kV，高壓廠用電經(jīng)電抗器取自發(fā)電機(jī)端，5臺(tái)機(jī)電氣部分在主控制室控制，各臺(tái)機(jī)分設(shè)汽機(jī)和鍋爐控制室，通過指揮信號(hào)及電話聯(lián)絡(luò)。

3.2 改造內(nèi)容

整個(gè)系統(tǒng)終期規(guī)模全廠電氣系統(tǒng)：110kV，35kV，10kV線路；5套發(fā)電機(jī)變壓器組，以及與各發(fā)變組單元配套的6kV廠用電系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)等。整個(gè)系統(tǒng)間隔層裝置超過120個(gè)，本期工程包括1#發(fā)電機(jī)；1B，5B（聯(lián)絡(luò)變）兩臺(tái)主變壓器，1#機(jī)廠用電系統(tǒng)，間隔層共計(jì)30個(gè)裝置，通過光纖自愈環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化的管理。圖2為全廠電氣保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成圖。

3.3 改造效果

改造后的系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，基本取消原來所有的控制保護(hù)屏、控制臺(tái)（68面臺(tái)），更新為18面微機(jī)保護(hù)測控屏與計(jì)算機(jī)工作站，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行雙向通信、資源共享；并充分考慮了電氣運(yùn)行人員的工作習(xí)慣，取消硬手操，實(shí)現(xiàn)軟手操，便于其全面、高效地管理電氣設(shè)備，降低誤操作和事故幾率，提高安全運(yùn)行水平和自動(dòng)化水平；同時(shí)，主控室的有效空間擴(kuò)大，使布局更為合理，為電廠的管理創(chuàng)造更有利的條件。

4 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的發(fā)展趨勢(shì)研究

4.1 科學(xué)搭建網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

通過網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的科學(xué)搭建，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠向著更加現(xiàn)代、健康和規(guī)范化的方向發(fā)展。就電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自身而言，科學(xué)合理的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)能夠?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備起到良好的輔助作用，確保各類計(jì)算機(jī)監(jiān)控體系和管理企業(yè)體系能夠更加順暢和便捷地傳遞和交換數(shù)據(jù)，此外還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控現(xiàn)場系統(tǒng)設(shè)備的服務(wù)操作情況，從而提升的綜合運(yùn)行管理效能。

4.2 開發(fā)統(tǒng)一應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮預(yù)期的效用，統(tǒng)一、開放和標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用平臺(tái)發(fā)揮著舉足輕重的作用，優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)能夠?yàn)殡姎庾詣?dòng)化控制系統(tǒng)的各項(xiàng)應(yīng)用和操作提供支持，并且降低電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，提升電氣自動(dòng)化設(shè)備的服務(wù)效能和應(yīng)用效率。在實(shí)際運(yùn)用中，可以根據(jù)的具體情況來運(yùn)行代碼，將相應(yīng)可用代碼下載至硬件可編程邏輯控制器之中，借助優(yōu)質(zhì)的計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)來滿足不同用戶的實(shí)際需求。

4.3 完善程序結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的完善和健全，必須建立在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)程序接口的有效對(duì)接服務(wù)之上，這就要求我們根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來對(duì)程序結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。在有效對(duì)接相關(guān)企業(yè)的MES實(shí)踐系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)時(shí)，可以利用自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來解決遇到的現(xiàn)實(shí)問題，確保不同程序間的相互通信，從而降低相關(guān)成本費(fèi)用，簡化信息傳遞和共享的流程。

5 結(jié) 語

在電氣工程應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠全面提升生產(chǎn)過程的工作效率和準(zhǔn)確性，是支撐區(qū)域工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)保證。我國必須要致力于電氣自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)，通過對(duì)新電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使電氣工程在社會(huì)建設(shè)中的作用能夠得到更大的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]侯碧菲.電氣自動(dòng)化技術(shù)的潛在發(fā)展空間與應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（19）.

[2]龐衛(wèi)仕.電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].廣西輕工業(yè)，2011（07）.

[3]馬德全.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)探究[J].華章，2011（24）.