俞智炯，吳 程

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 無錫 214400）

0 引 言

當(dāng)前，基于數(shù)字理念的電氣自動(dòng)化應(yīng)用已在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域，甚至人們的生活領(lǐng)域得到廣泛普及。在工業(yè)電氣自動(dòng)化中，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用非常深入，呈現(xiàn)的技術(shù)內(nèi)容也相當(dāng)豐富，具備重要的功能優(yōu)勢(shì)。

1 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的作用

數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用在相當(dāng)程度上降低了工業(yè)電氣自動(dòng)化工作的整體危險(xiǎn)性，同時(shí)也提高了生產(chǎn)工作效率，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升帶來巨大幫助。

在技術(shù)應(yīng)用方面，工業(yè)電氣自動(dòng)化中采用高于250 kV的高壓環(huán)境局部放電、全波沖擊和截波沖擊等特殊試驗(yàn)技術(shù)，這些技術(shù)試驗(yàn)的內(nèi)容具有高度危險(xiǎn)性，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方法實(shí)施時(shí)會(huì)存在較大的安全隱患，嚴(yán)重威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。若采用數(shù)字技術(shù)則可有效降低試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，保障工業(yè)生產(chǎn)安全。數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要有以下兩點(diǎn)。

第一，它能夠穩(wěn)定工業(yè)自動(dòng)化控制平臺(tái)，對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字化控制，并以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)全新的操作系統(tǒng)。而且設(shè)計(jì)的全新系統(tǒng)在操作指令方面全面有效，操作簡(jiǎn)便且穩(wěn)定性良好，可滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行要求，從而穩(wěn)定控制工業(yè)自動(dòng)化控制平臺(tái)。

第二，它能夠提高整個(gè)工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備的控制水平與生產(chǎn)效率。例如，數(shù)字技術(shù)采用的總線分布式自動(dòng)控制系統(tǒng)可以集合采集、處理信息技術(shù)內(nèi)容，保證各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，優(yōu)化工業(yè)電氣自動(dòng)化水平。同時(shí)，它也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備的有效監(jiān)測(cè)與控制，快速發(fā)現(xiàn)并處理異常參數(shù)問題，全面提升電氣自動(dòng)化設(shè)備的控制水平與生產(chǎn)效率。

2 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前，人們之所以選擇數(shù)字技術(shù)，主要是因?yàn)樗诠I(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，比如它的可靠性極高。利用數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢(shì)改造電氣自動(dòng)化設(shè)備的具體范例比比皆是，諸多新型儀器都能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)體系構(gòu)架，進(jìn)而結(jié)合工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建一套完善且功能齊全的智能化電氣系統(tǒng)。此外，它還能大幅度減少電氣設(shè)備的使用數(shù)量，從根本上節(jié)約大量成本。例如，在工業(yè)電氣自動(dòng)化鍋爐的設(shè)備改造過程中，便利用電腦終端配合鍋爐儀表共同實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，從而能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)更新傳輸儀表動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)企業(yè)技術(shù)部門相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，基于數(shù)字技術(shù)的工業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，應(yīng)用效率整體提升75%，在工業(yè)電氣自動(dòng)化體系的技術(shù)含量提升方面作用明顯，起到了良好的保障作用。

其次，數(shù)字技術(shù)的可操作性極強(qiáng)。數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用依賴計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相互支撐，可實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的有效操作與控制，配合輸入終端執(zhí)行相關(guān)重要指令，也可快速識(shí)別分析指令內(nèi)容，全面提高指令輸出的準(zhǔn)確性。此外，數(shù)字技術(shù)具有極強(qiáng)的信息接收與邏輯分析能力，能夠及時(shí)校正發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。數(shù)字化技術(shù)提供的操作平臺(tái)也傾向于開放平臺(tái)設(shè)計(jì)，其所有程序代碼都已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，且利用率得到大幅度上升。無論程序本身是否發(fā)生改變，都能夠做到在原有基礎(chǔ)上修改代碼，減少了編程用時(shí)，提高了工作效率。

最后，數(shù)字技術(shù)具有可觀的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前，工業(yè)電氣自動(dòng)化中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用已相對(duì)成熟，表現(xiàn)出較強(qiáng)的智能化優(yōu)勢(shì)，例如它可以優(yōu)化工業(yè)電氣系統(tǒng)中的自查、自用和自診技術(shù)體系，為實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)保障，從側(cè)面體現(xiàn)出其較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，數(shù)字技術(shù)可在保證工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上有效節(jié)約生產(chǎn)成本。例如憑借數(shù)字技術(shù)與相關(guān)儀器的組合應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)對(duì)某些復(fù)雜任務(wù)的快速有效執(zhí)行，體現(xiàn)出強(qiáng)大的計(jì)算能力與較高的計(jì)算準(zhǔn)確性，為技術(shù)人員提供更加準(zhǔn)確有效的檢測(cè)數(shù)據(jù)。運(yùn)用了數(shù)字技術(shù)的工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備能有效提高自身工業(yè)電氣生產(chǎn)性價(jià)比，降低工業(yè)電氣生產(chǎn)成本達(dá)30%左右[1]。

3 數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的創(chuàng)新應(yīng)用

數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的創(chuàng)新應(yīng)用具有數(shù)量眾多、類型豐富且技術(shù)功能廣泛的特點(diǎn)，可滿足工業(yè)電氣自動(dòng)化各領(lǐng)域的技術(shù)要求。

3.1 虛端子技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 虛端子技術(shù)的功能

虛端子技術(shù)是工業(yè)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用中的創(chuàng)新技術(shù)類型，多用于傳統(tǒng)的二次回路改造過程，可優(yōu)化電氣自動(dòng)化系統(tǒng)線路，使線路更加簡(jiǎn)捷，系統(tǒng)調(diào)試功能更加細(xì)膩。虛端子一般安裝在測(cè)控裝置與智能終端之間，能有效控制信息傳輸線路與電力線路，實(shí)現(xiàn)不同裝置間信息的快速交換，整體上提升工業(yè)電氣自動(dòng)化的智能化水平，保證環(huán)境測(cè)試的安全穩(wěn)定運(yùn)行。虛端子對(duì)傳統(tǒng)二次回路的改造也具有技術(shù)突破性，進(jìn)一步提升了數(shù)字技術(shù)背景下的業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備的性能，擁有極強(qiáng)智能終端控制能力。

3.1.2 虛端子在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

在智能變電站建設(shè)過程中，需要采用可反映保護(hù)裝置技術(shù)優(yōu)化與技術(shù)銜接的虛端子設(shè)計(jì)方案，以保護(hù)裝置間虛端子的聯(lián)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。比如，應(yīng)用虛端子的智能變電站保護(hù)裝置呈現(xiàn)的虛端子信息不存在接點(diǎn)、端子和接線，作為替代的是虛端子信息流圖與標(biāo)準(zhǔn)虛回路聯(lián)系圖。

虛端子信息流圖反映智能變電站的電氣主接線配合繼電保護(hù)的原理，也可客觀反映某些間隔保護(hù)裝置的實(shí)際邏輯關(guān)系，對(duì)保護(hù)裝置的虛端子設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。以智能變電站中的110 kV變電站為例，其首先遵循國家電網(wǎng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而加入變電站典型間隔保護(hù)虛端子，形成一套完整的信息流圖。該虛端子信息流應(yīng)用圖如圖1所示。

圖1是以典型線路為主的虛端子信息圖的一部分，此外還應(yīng)包括主變高壓側(cè)保護(hù)虛端子信息流圖與主變間隔保護(hù)虛端子信息流圖。整體上，它的通用性與標(biāo)準(zhǔn)性表現(xiàn)極佳，可結(jié)合具體的技術(shù)方案配置調(diào)整相關(guān)的工業(yè)化電氣自動(dòng)內(nèi)容，起到對(duì)調(diào)整的保護(hù)作用。

標(biāo)準(zhǔn)虛回路練習(xí)圖則主要借助光纜介質(zhì)搭接整個(gè)回路，一般虛回路會(huì)設(shè)計(jì)相對(duì)突出的3層光信號(hào)。其中，第一層主要為光纜兩端的裝置聯(lián)系，可用于了解光纜的基本規(guī)格、芯數(shù)與其末端裝置名稱及規(guī)格；第二層為光芯兩端的光口聯(lián)系，它主要明確所隸屬光纜的基本名稱與光芯編號(hào)，包括末端裝置的光口插板卡編號(hào)；第三層為每根光芯所傳輸?shù)娜刻摂M信號(hào)聯(lián)系，能夠分析并確定光纖的裝置虛擬信號(hào)，明確末端虛端子的虛信號(hào)內(nèi)容。

虛端子不僅可生成邏輯連線圖、虛端子配置表，也能對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)庫進(jìn)行第一時(shí)間動(dòng)態(tài)更新，對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化的數(shù)據(jù)傳遞正確性與唯一性的保障也非常到位[2]。

圖1 擁有線路間隔保障的虛端子信息流應(yīng)用圖

3.2 智能終端技術(shù)的應(yīng)用

智能終端技術(shù)在當(dāng)前工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用也十分廣泛，如在現(xiàn)場(chǎng)總線中便包含有CAN總線、RS-485總線和Prof i bus總線等多種類型，豐富了現(xiàn)有的中低壓電氣智能終端設(shè)備體系，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電一對(duì)一的基本控制狀態(tài)。

從技術(shù)應(yīng)用要求角度而言，它可以借助中低壓電氣智能終端設(shè)備實(shí)施對(duì)數(shù)字化測(cè)控裝置與數(shù)字化保護(hù)測(cè)控裝置的設(shè)計(jì)安排，在原有保護(hù)功能基礎(chǔ)上增添測(cè)控、遙信、遙脈、網(wǎng)絡(luò)通信和就地顯示等多項(xiàng)技術(shù)功能，從而順利完成工業(yè)電氣自動(dòng)化中交流采樣、電度表脈沖信號(hào)分析與斷路器遠(yuǎn)程分合操作等智能化操作。

CAN總線（Controller Area Network）基于總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能終端設(shè)備配置，包括數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在該智能終端中，大量的微處理器會(huì)配合芯片附加到CAN接口上，再配合專業(yè)化芯片有效降低企業(yè)電氣自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)成本。該總線類型受干擾概率較低，實(shí)時(shí)性檢測(cè)的檢錯(cuò)效果良好，且通信距離也能達(dá)到10 km以上，數(shù)據(jù)傳輸率維持在1 Mbit/s左右，有著極高的工作效率。

中低壓電氣智能設(shè)備是真正在結(jié)合智能終端應(yīng)用后衍生的新技術(shù)類型，目前在我國各地區(qū)的火電廠領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，在促進(jìn)我國電力工業(yè)與國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展上發(fā)揮著巨大作用[3]。

3.3 運(yùn)輸調(diào)度命令程序化操作技術(shù)的應(yīng)用

運(yùn)輸調(diào)度命令也是當(dāng)前工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用之一，能夠完善程序化操作的基本前提，控制開關(guān)與閘刀設(shè)備，完善系統(tǒng)功能和程序化操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)全面有效的自動(dòng)化控制。例如，在運(yùn)輸機(jī)車信息臺(tái)的車載功能應(yīng)用方面，機(jī)車信息臺(tái)本身能夠接收來自于地面無線通信處理機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而結(jié)合機(jī)車廠區(qū)范圍內(nèi)隨時(shí)接收到的無線通信處理機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過接收數(shù)據(jù)包的調(diào)度命令及對(duì)無線機(jī)車信號(hào)信息的相應(yīng)判斷，確認(rèn)執(zhí)行調(diào)度命令，通知車站處理機(jī)隨時(shí)更改調(diào)整運(yùn)輸調(diào)度命令程序相關(guān)信息內(nèi)容，并隨時(shí)發(fā)送調(diào)度命令執(zhí)行情況。從技術(shù)執(zhí)行角度而言，調(diào)度機(jī)車信息臺(tái)信號(hào)內(nèi)容的記錄時(shí)間應(yīng)超過24 h，并要求能對(duì)調(diào)度命令實(shí)施編輯、保存和發(fā)布等管理措施，實(shí)現(xiàn)技術(shù)性內(nèi)容的優(yōu)化，完成該數(shù)字化運(yùn)輸調(diào)度命令在車載運(yùn)輸平臺(tái)中的程序化操作[4]。

4 結(jié) 論

當(dāng)前，工業(yè)電氣自動(dòng)化已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱型產(chǎn)業(yè)。工業(yè)電氣自動(dòng)化中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用不僅可滿足自身生產(chǎn)發(fā)展的跨越式需求，為系統(tǒng)設(shè)備提供更強(qiáng)的可操作性、可控性和可靠性技術(shù)內(nèi)容，同時(shí)也節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)我國工業(yè)電氣自動(dòng)化的長(zhǎng)遠(yuǎn)化發(fā)展。