論電氣工程自動化技術(shù)在電氣工程中的應用

蔣玉林

摘 要：電氣工程在在各個領(lǐng)域均有廣泛使用，通過電氣設備運行能夠滿足人們的日常生產(chǎn)生活需求，在電氣工程運行過程中如何對其進行控制和監(jiān)測成為了電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展重點。電氣工程自動化技術(shù)為電氣工程系統(tǒng)運行提供了新的技術(shù)保障，提升了電氣工程自動化水平，可以保障電氣工程的穩(wěn)定運行，解決電氣工程系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題，加快電氣事業(yè)發(fā)展速度?；诖?，本文分析了電氣自動化技術(shù)的概念、特點，提出了常見的電氣自動化技術(shù)類型，對電氣自動化技術(shù)應用價值以及具體應用進行了探討，以期可以為電氣工程自動化技術(shù)應用提供有效參考意見。

關(guān)鍵詞：電氣工程自動化;電氣工程;應用

目前電氣工程系統(tǒng)運行強度大、頻率高，增加了系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)故障的幾率，需要對其控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高控制精度、控制及時性。隨著我國社會科技水平的不斷提高，我國對于電氣自動化技術(shù)的研究也變得愈發(fā)深入，擴大了技術(shù)研究范圍，將新型技術(shù)和其融為一體，柔性自動化技術(shù)、智能自動化技術(shù)得到了廣泛應用，也為電氣工程的功能拓展提供了重要的技術(shù)支持。相關(guān)人員需要認識到不同類型技術(shù)所具備的應用優(yōu)勢，能夠結(jié)合不同應用場景選擇合適的技術(shù)類型，充分發(fā)揮電氣工程自動化技術(shù)的應用價值，將新型技術(shù)和電氣工程系統(tǒng)進行有序融合，促使電氣工程能夠得到跨越式發(fā)展，順應信息時代的發(fā)展潮流。

一、電氣工程自動化技術(shù)概念、特點

（一）概念

目前在電氣工程建設過程中已經(jīng)不能使用傳統(tǒng)的管理手段，會影響電氣工程運行的安全性，會導致各類不同問題的產(chǎn)生和出現(xiàn)。電氣自動化屬于新興學科類型，隨著科技創(chuàng)新速度的不斷加快，在工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應用，例如電子技術(shù)、微機控制技術(shù)以及計算機技術(shù)等，形成了較為強大的功能系統(tǒng)，能夠為電氣工程的運行提供重要的技術(shù)保障[1]。電氣工程自動化技術(shù)具體是指利用計算機以及信息化技術(shù)，針對信息數(shù)據(jù)進行自動收集、自動處理、自動檢測、自動判斷，打造智能化的電氣工程管控模式，改變以往對人工干預的依賴。電氣工程自動化技術(shù)重視利用各種不同的傳感裝置對數(shù)據(jù)進行收集和測量，利用PLC、繼電器以及斷路器等執(zhí)行動作操作，通過計算程序、運動程序、保護程序以及報警程序，對電氣工程進行有序管理。

（二）特點

電氣工程自動化技術(shù)涉及領(lǐng)域較多，包括多種不同類型的技術(shù)，例如通信技術(shù)、傳感技術(shù)、遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，將這類技術(shù)進行有機融合可以對電氣系統(tǒng)實施自動化管理，加強電氣系統(tǒng)的監(jiān)控效果，對電氣系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)實時自動分析，并及時向系統(tǒng)中心進行數(shù)據(jù)反饋。電氣自動化技術(shù)的核心是通過優(yōu)化人與設備、人與人之間的聯(lián)系，將復雜的操作自動化、簡單化，通過電氣自動化系統(tǒng)和相關(guān)電子設備的配合來實現(xiàn)遠程的管理、生產(chǎn)和操作[2]。

二、電氣工程自動化技術(shù)類型

（一）集中監(jiān)控技術(shù)

集中監(jiān)控技術(shù)具有較強的應用優(yōu)勢，特別是相對于分布式監(jiān)控以及分散化監(jiān)控技術(shù)而言可以對各類資源進行統(tǒng)一整合，對人員要素、裝備要素、技術(shù)要素實施統(tǒng)一化管理，充分發(fā)揮資源要素的功能和作用。該技術(shù)具有集中度高的優(yōu)勢，可以減少在場地方面、設備方面以及人員方面的成本投入，對不同來源的數(shù)據(jù)進行收集，以集中的方式完成數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲，為電氣工程整體穩(wěn)定運行提供了重要 的基礎(chǔ)保障。該技術(shù)對于系統(tǒng)決策指揮也有著積極影響，指揮人員可以對機房進行集中監(jiān)控，形成統(tǒng)籌安排模式，有利于提高工作效率，解決以往監(jiān)控技術(shù)存在的問題，促進電氣工程高效發(fā)展。

（二）遠程監(jiān)控技術(shù)

遠程監(jiān)控技術(shù)在電氣工程中占有重要地位，能夠做到遠程操控和管理，符合現(xiàn)階段電氣工程的發(fā)展需求。電氣工程系統(tǒng)具有覆蓋面積大、設備類型多、管理維護工作復雜的特點，現(xiàn)場管理和監(jiān)控無法實現(xiàn)，會消耗大量的人力資源以及資金成本，遠程監(jiān)控技術(shù)則可以有效解決這一問題。遠程監(jiān)控技術(shù)主要以通信技術(shù)為核心，利用光纖通信、無線通信技術(shù)等對數(shù)據(jù)進行傳輸，特別是現(xiàn)階段5G技術(shù)發(fā)展速度極快，提高了數(shù)據(jù)傳輸容量和傳輸規(guī)模，數(shù)據(jù)在傳輸過程中具有較強的抗干擾能力，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)受損的現(xiàn)象，進一步加快了遠程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展[3]。遠程監(jiān)控技術(shù)可以減少現(xiàn)場駐守人員數(shù)量，對于個別邊遠地區(qū)電氣工程管理有積極影響，解決因交通不便所帶來的困難，減少數(shù)據(jù)采集過程中的成本投入。

（三）現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)

現(xiàn)場總線監(jiān)控是指可以將現(xiàn)場電氣設備和工業(yè)過程控制單元、操作站進行有效連接，能夠構(gòu)建一體化的監(jiān)控網(wǎng)絡體系，具有數(shù)字化的特點，構(gòu)建雙向傳輸模式，可以加快工業(yè)控制網(wǎng)絡的發(fā)展速度。在電氣工程建設過程中可以利用現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)對不同間隔需求進行結(jié)合，針對性較強。

三、電氣工程自動化技術(shù)應用價值

（一）構(gòu)建自動化電氣工程控制系統(tǒng)

電氣工程控制系統(tǒng)的完善是極其關(guān)鍵的，通過自動化技術(shù)的應用能夠形成自動化控制模式，減少了人力資源投入，而且還能根據(jù)電氣工程的具體運行情況及時做出相應的處理措施，加強對電氣設備的監(jiān)控效果。在電氣工程系統(tǒng)中自動化技術(shù)能夠形成編程化管理模式，結(jié)合所設定的工作參數(shù)對設備運行狀況進行評估，減少人為因素的影響，提高電氣工程系統(tǒng)運行可靠性，對于系統(tǒng)升級換代有著積極的作用和影響[4]。

（二）提高電力系統(tǒng)運行效率

電氣工程自動化技術(shù)能夠改變以往電力系統(tǒng)運行效率低下的問題，電力系統(tǒng)的供電能力，避免系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)協(xié)調(diào)不暢的問題，落實提質(zhì)增效的要求。電氣工程是影響電力系統(tǒng)運行的主要因素，現(xiàn)階段我國對于電力需求量不斷提高，并且對于供電質(zhì)量要求有所上升，出現(xiàn)系統(tǒng)故障會影響人們的日常生產(chǎn)生活活動。電氣工程自動化技術(shù)則會提升系統(tǒng)運行智能化水平，避免出現(xiàn)內(nèi)部損耗的現(xiàn)象，形成精細化的管理模式，從而進一步提升運行效率。

（三）提升電氣工程維護、檢修質(zhì)量

電氣工程運行頻繁，容易出現(xiàn)設備零件老化的問題，因此對電氣工程進行維護和檢修是極其必要的。電氣工程自動化技術(shù)能夠為維護和檢修作業(yè)活動的開展提供技術(shù)保障，形成實時監(jiān)控的機制，對故障問題的出現(xiàn)進行追查，明確故障起因，為故障排除和處理提供了重要保障。電氣工程自動化技術(shù)可以形成自我檢查的機制，利用自我檢查的模式了解存在的隱患問題，做好故障排查[5]。

四、電氣工程自動化技術(shù)在電氣工程中的應用

（一）診斷電氣工程故障問題

在電氣工程運行過程中容易出現(xiàn)各種故障問題，一旦出現(xiàn)故障，會給系統(tǒng)整體造成安全隱患，從而影響電氣工程功能的發(fā)揮。以往在故障診斷過程中存在被動化的問題，通常會在出現(xiàn)故障后才會對故障問題進行分析和處理，不符合現(xiàn)階段電氣工程高效運行的要求。電氣工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)向著復雜化和繁瑣化的方向發(fā)展，出現(xiàn)故障問題的幾率有所提高，影響了電氣設備運行安全性。電氣工程自動化技術(shù)則改變了這一問題，能夠自動完成故障診斷，并下發(fā)相應的故障診斷指令。電氣工程自動化技術(shù)的應用能夠針對電氣工程存在的問題進行自動檢測，定位故障的出現(xiàn)位置，并根據(jù)故障提示制定合適的解決策略[6]。例如，分析工程中內(nèi)燃機屬于重要的設備類型，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)可以對內(nèi)燃機運行狀態(tài)實施分析，監(jiān)控內(nèi)燃機內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在風險故障，了解運行數(shù)據(jù)存在的異常波動現(xiàn)象。在出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常波動后可以及時將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中心，相關(guān)人員可以結(jié)合數(shù)據(jù)波動情況分析主要的誘發(fā)因素，及時針對故障區(qū)域進行維修。針對個別故障電氣工程系統(tǒng)能夠自動關(guān)閉或者切除故障線路，避免風險故障影響范圍的擴大，確保整體系統(tǒng)的安全運行。電氣工程自動化技術(shù)還可以針對故障的解決方案進行調(diào)整，避免人為維修過程中因人為因素而出現(xiàn)遺漏的現(xiàn)象，形成自動化、智能化故障診斷機制，提高故障的排除效率，為電氣工程系統(tǒng)的運行提供重要基礎(chǔ)保障。在完成故障排除后，會將本次故障的產(chǎn)生原因、維修方式等各項數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中，有利于為之后故障診斷提供數(shù)據(jù)參考。

（二）優(yōu)化電氣系統(tǒng)設計

電氣系統(tǒng)整體設計是極其關(guān)鍵的，會影響到電氣工程的運行效率和運行質(zhì)量，也是電氣行業(yè)在工作過程中所關(guān)注的重點環(huán)節(jié)，需要專業(yè)人員能夠結(jié)合理論技能知識對電氣工程系統(tǒng)設計進行規(guī)范和優(yōu)化。但是電氣工程系統(tǒng)在不同場景的應用存在一定差異，在設計過程中很容易忽視細節(jié)，從而導致電氣工程系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)一定的缺陷和短板，應用故障頻發(fā)。通過電氣工程自動化技術(shù)的引入能夠優(yōu)化系統(tǒng)設計模式，利用構(gòu)建電氣系統(tǒng)模型的方式對電氣工程運行情況進行模擬，了解存在的運行問題，能夠及時對設計進行調(diào)整，提升電氣系統(tǒng)的運行效率[7]。

（三）構(gòu)建可視化監(jiān)視體系

在電氣產(chǎn)業(yè)中自動化技術(shù)應用較為廣泛，其中可視化技術(shù)能夠構(gòu)建完善的監(jiān)視機制，針對電氣工程實施情況做好監(jiān)控工作，利用視頻系統(tǒng)能夠采集各種不同類型的數(shù)據(jù)，包括視頻數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)等，直觀的對電氣工程系統(tǒng)運行故障進行分析，了解存在的異常問題。同時，在電氣工程運行中，還可以利用視頻報警或者數(shù)據(jù)異常報警等可視化方式完成故障預警工作。在現(xiàn)階段無線網(wǎng)絡通訊技術(shù)快速發(fā)展的情況下，通過將其和可視化監(jiān)控技術(shù)進行融合，能夠提升數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，保證視頻內(nèi)容的清晰度，可以為電氣工程系統(tǒng)運行、管理提供重要的基礎(chǔ)保障。

（四）調(diào)整電氣設備配置模式

在電氣工程中包含著各種不同類型的電氣設備，要想能夠發(fā)揮電氣設備的功能和作用需要重視對電氣設備進行合理配置，提升設備使用性能，保證電氣設備的運行穩(wěn)定性[8]。電氣設備因其類型復雜、種類多樣、功能各異，管理難度較大，利用電氣工程自動化技術(shù)可以對其配置模式進行調(diào)整和優(yōu)化，形成自動化管理模式。通過在電氣設備中安裝傳感器可以及時收集設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，了解設備運行狀態(tài)，形成實時監(jiān)控模式，及時發(fā)現(xiàn)電氣設備存在的運行風險問題，盡早做好設備管控，提升電氣設備運行安全性。例如，在電氣設備運行過程中會出現(xiàn)線路截面小的問題，運行電流會有所增加，會使線路出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，線路溫度也會有所上升，容易出現(xiàn)短路或者其他故障問題。利用自動化系統(tǒng)可以針對電流參數(shù)、線纜溫度參數(shù)進行自動分析，評估線路截面是否符合使用標準，及時進行預警，對線路進行更換。不同電氣設備的額定功率是有所差異的，在設備配置過程中容易出現(xiàn)匹配不合理或者不規(guī)范的現(xiàn)象，經(jīng)常會產(chǎn)生大馬拉小車的現(xiàn)象。例如在供水體系中，用水高峰階段水泵負荷占額定負荷50%，通常情況下運行負荷需要保持在80%～90%之間，運行負荷差異會導致資源出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象。傳感裝置能夠針對電氣設備運行狀態(tài)的各類參數(shù)進行收集，分析是否存在運行負荷差異問題，對設備進行優(yōu)化。

（五）優(yōu)化總線控制系統(tǒng)

總線控制可以為電氣系統(tǒng)運行活動的開展提供技術(shù)支持，加強電氣設備運行監(jiān)控效果。在對總線控制系統(tǒng)進行設計時需要對線路設計進行研究，明確電線間隔。利用電氣自動化技術(shù)能夠保證操作系統(tǒng)處于獨立狀態(tài)，提升控制針對性，減少電氣設備的管理難度，形成隨時監(jiān)控電氣設備的工作模式，為后續(xù)維護活動的開展提供有效保障，減少電氣設備維修成本投入。同時也能夠提升電氣系統(tǒng)運行安全性，對電氣設備進行合理更換，并且在更換過程中也不會給其他工序造成影響，電氣系統(tǒng)仍然可以有序運行[9]。

（六）改善繼電保護裝置

繼電保護裝置在電氣工程中占有重要地位，能夠在產(chǎn)生故障問題時及時進行響應，是保護電氣設備的重要手段。當繼電保護裝置發(fā)出故障信息后會將相應的線路切斷，確保相關(guān)線路以及設備處于安全環(huán)境，并將故障發(fā)生過程進行記錄，提升后續(xù)檢修效率。電氣工程自動化技術(shù)能夠優(yōu)化繼電保護裝置的功能，提升故障發(fā)現(xiàn)的及時性，同時還可以針對繼電保護裝飾的運行情況進行分析，如果出現(xiàn)拒動問題或者其他錯誤行為可以盡快對其進行調(diào)整。例如，在出現(xiàn)拒動問題之后繼電保護裝置無法及時保護電氣設備，不能做出斷線保護的動作，利用電氣自動化技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)繼電保護裝置的問題，盡快對其進行處理，并利用人為的方式對電氣工程系統(tǒng)進行保護，防止故障問題的影響范圍進一步擴大[10]。

（七）打造變電站自動化管理體系

變電站在電氣系統(tǒng)中占有重要地位，變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，管理難度較大，為了能夠強化供電能力，需要對變電站管理機制進行調(diào)整，通過電氣工程自動化技術(shù)的應用可以形成自動化的管理模式，充分發(fā)揮變電站的功能和作用。以往變電站管理過程中會選擇電磁管理手段，利用電氣自動化技術(shù)可以改變這一管理機制，構(gòu)建系統(tǒng)化管理體系，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差問題。通過自動化技術(shù)的應用能夠形成綜合自動化系統(tǒng)，有序完成優(yōu)化重組，對各類設備以及管理系統(tǒng)進行調(diào)整，如自動化裝置、繼電保護裝置等，同時能夠和電子技術(shù)形成協(xié)調(diào)運行的模式，了解變電站通信狀態(tài)、通電線路運行狀態(tài)等，提升智能化管理效率。

結(jié)束語：

電氣工程重點針對自動控制、信息接受、信息處理以及計算機應用等進行研究，其所研究的內(nèi)容和自動化技術(shù)存在著較多交叉的環(huán)節(jié)，因此在電氣工程自動化控制中開始廣泛應用自動化技術(shù)。在自動化技術(shù)的推動下，電氣工程內(nèi)的電氣設備結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)了變化，應用靈活性提升，進行調(diào)節(jié)和控制。通過電氣工程自動化技術(shù)應用可以診斷電氣工程故障問題，優(yōu)化電氣系統(tǒng)設計、電氣設備配置，構(gòu)建可視化監(jiān)視體系，調(diào)整總線控制系統(tǒng)和繼電保護裝置，打造變電站自動化管理體系。相關(guān)行業(yè)等人員應當正確認識自動化技術(shù)的應用優(yōu)勢，將其和電氣工程發(fā)展進行有效融合，推動電氣工程向著統(tǒng)一化、安全化的方向發(fā)展。

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