初探電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

吳晶

摘 要：電氣自動(dòng)化技術(shù)作為當(dāng)今最富有開發(fā)前景、最充滿活力和最富有生機(jī)的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成，應(yīng)用非常廣泛。電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)是采用各種具有控制功能和自動(dòng)檢測(cè)的裝置，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程或就地的自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和管理，以起到保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和供電的質(zhì)量的作用。筆者結(jié)合工作實(shí)踐，針對(duì)當(dāng)前電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電氣工程 自動(dòng)化技術(shù) 運(yùn)用

1、電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是確保電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、安全的發(fā)供電，提高電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理水平的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化和電力生產(chǎn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要包括了調(diào)度主站系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)裝置系統(tǒng)，其作用主要體現(xiàn)在以下 3 個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過調(diào)度人員控制和監(jiān)管電網(wǎng)的電壓、潮流、周波和負(fù)荷等，并觀測(cè)主設(shè)備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標(biāo)，使之能符合規(guī)定，以保證用戶計(jì)劃用水、用電、用汽等的需求。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。在對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，再通過自動(dòng)化手段以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以達(dá)到節(jié)省能源、降低損耗和多供電、多發(fā)電的目的。

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全事故的分析和處理。電網(wǎng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行或者故障的因素非常復(fù)雜，且十分迅速，如果不能及時(shí)的判斷或處理措施不當(dāng)，有可能會(huì)危及到設(shè)備安全和人身安全。通過電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的增強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的安全運(yùn)行分析，提供事故處理的對(duì)策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，以防止事故的發(fā)生，并對(duì)已發(fā)生的事故進(jìn)行及時(shí)處理，減少和避免事故的發(fā)生率。

1.2 發(fā)電廠自動(dòng)化

發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括了自動(dòng)發(fā)電量控制系統(tǒng)（AGC）、自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）和動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)。我國常見發(fā)電廠主要可分為水電廠和火電廠，但無論是水電、火電或者其他的發(fā)電方式，在自動(dòng)化系統(tǒng)中都有較多的共同點(diǎn)，相較而言，通常水電廠的自動(dòng)化程度比火電廠要高。

（1）水電廠自動(dòng)化

水電廠需要調(diào)速器、水輪機(jī)以及水輪發(fā)電機(jī)力勵(lì)磁控制系統(tǒng)等。水電廠自動(dòng)化可以具體分為單機(jī)自動(dòng)化、公用設(shè)備自動(dòng)化、梯級(jí)水電廠綜合自動(dòng)化以及全廠自動(dòng)化等等，通過自動(dòng)化系統(tǒng)的使用，極大的提高水電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和供電的質(zhì)量。

（2）火電廠自動(dòng)化

火電廠的自動(dòng)化也是一門綜合性的技術(shù)，有信息和數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)檢測(cè)、順利控制以及設(shè)備管理等方面的功能。自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括了鍋爐控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視和數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及機(jī)爐系統(tǒng)主控系統(tǒng)等等。

1.3 變電站綜合自動(dòng)化

變電站的作用是分配和接受電能、變換電壓和控制電能流向等方面，并使用變壓器將不同電壓級(jí)數(shù)的電網(wǎng)相聯(lián)系。變電站綜合自動(dòng)化是在變電站應(yīng)用信息處理與傳輸技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)或者自動(dòng)化裝置，代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站管理水平和運(yùn)行水平的自動(dòng)化系統(tǒng)。

伴隨著微機(jī)監(jiān)控技術(shù)變電站中，變電站正逐漸向著綜合自動(dòng)化方向進(jìn)行發(fā)展。目前我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變電站繼電保護(hù)微機(jī)化和遠(yuǎn)程的遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控，并正在大力推行無人值班變電站的運(yùn)用。無人值班變電站的功能主要包括了變電站的自動(dòng)測(cè)量、設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控、開關(guān)操作的遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、事故和設(shè)備故障的自動(dòng)記錄等方面，無人值班變電站的運(yùn)用必然會(huì)將變電站的綜合自動(dòng)化程度帶向一個(gè)更高的階段。

1.4 配電自動(dòng)化

同調(diào)度自動(dòng)化相比，配電自動(dòng)化的規(guī)模較小。配電自動(dòng)化是一項(xiàng)集合了現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備管理等方面為一體的綜合信息管理系統(tǒng)。配電自動(dòng)化的目的是改進(jìn)電能質(zhì)量、提高供電的可靠性、向用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。

當(dāng)前國外一些發(fā)達(dá)國家中，在配電自動(dòng)化中已有了多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并逐步向大規(guī)模地形顯示、光纖通信和人工智能等實(shí)用化技術(shù)方面縱深性發(fā)展。我國的配電自動(dòng)化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動(dòng)化、集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化和集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化與配電管理相結(jié)合的模式。目前我國多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結(jié)構(gòu)，將主站和子站通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)在一起，從而形成統(tǒng)一的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

2、電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)熱點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用

2.1 我國自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況

我國在上世紀(jì) 60 年代初期就開始了對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)的研制，并在 70 年代初期先后研發(fā)出集保護(hù)、控制和信號(hào)收集為一體的裝置。在 80 年代中期時(shí)，由清華大學(xué)所研發(fā)的 35k V變電站保護(hù)自動(dòng)化和微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正式投入運(yùn)行。在 1998 年，我國總裝機(jī)容量超過了 277GW，躍居當(dāng)時(shí)世界第二位。

現(xiàn)代社會(huì)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和人們生活品質(zhì)的提高，對(duì)電能供應(yīng)的“安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、可靠”等各項(xiàng)指標(biāo)的要求也越來越高。相應(yīng)的，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)也提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)正趨向于：

（1）由輸電、發(fā)電自動(dòng)化向輸電、發(fā)電、配電自動(dòng)化進(jìn)行全面發(fā)展。

（2）柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）的發(fā)展進(jìn)一步提高了在輸電和配電方面的自動(dòng)化水平。

（3）在控制策略上日益向著適應(yīng)化、智能化、最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化和區(qū)域化方向發(fā)展。

（4）在理論工具的應(yīng)用上，越來越多的借助了當(dāng)前現(xiàn)代化控制理論。

（5）在控制手段上日益增加了對(duì)遠(yuǎn)程通信、電力電子器件和微機(jī)的應(yīng)用。

2.2 熱點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用

（1）管控一體化技術(shù)管控一體化技術(shù)是指將通訊各個(gè)環(huán)節(jié)和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行集成和整合的現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)手段。集成控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)組成統(tǒng)一的控制信息網(wǎng)絡(luò)，一方面通過集團(tuán)企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）進(jìn)行互聯(lián)，以確保能隨時(shí)成功的獲取信息；另一方面，使用計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程中的檢修數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進(jìn)行監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)檢修管理系統(tǒng)（CMMS）和數(shù)據(jù)庫的無縫連接。

（2）狀態(tài)檢修技術(shù)狀態(tài)檢修技術(shù)是通過設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)（AMS），使用其先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)功能，提供當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)電氣設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷，對(duì)隱患或故障進(jìn)行預(yù)判，使當(dāng)前的故障檢修升級(jí)為狀態(tài)檢修。通過狀態(tài)檢修技術(shù)，能夠有效的提高當(dāng)前電氣設(shè)備的安全性和可用性，克服了定期檢修中的缺陷和遺漏問題。

（3）先進(jìn)管理和控制軟件的應(yīng)用當(dāng)前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在國內(nèi)電場中已得到了廣泛的使用，并極大的促進(jìn)了電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。然而，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的潛能并沒有被完全發(fā)掘，為此，我們應(yīng)吸取國外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，積極開發(fā)出適合我國電力行業(yè)所需的先進(jìn)管理和控制軟件，以充分發(fā)揮當(dāng)前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能。國外目前管理和控制軟件主要有兩大類，一種是偏向于實(shí)時(shí)控制功能，主要是對(duì)機(jī)組負(fù)荷變化進(jìn)行控制；另一種則偏向于系統(tǒng)分析和管理的能力以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在研發(fā)過程中，可根據(jù)實(shí)際發(fā)展需要，擇優(yōu)對(duì)這兩類軟件進(jìn)行研發(fā)和運(yùn)用。

3、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，并被廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。我們應(yīng)積極關(guān)注并吸收國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并綜合當(dāng)前電氣工程中的實(shí)際運(yùn)用情況，開拓新理論、新技術(shù)的運(yùn)用思路，為我國的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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