浅谈电气自动化在电气工程中的应用

2014-01-22贵州省水利投资集团有限责任公司黔中水利枢纽工程公司

河南水利与南水北调 2014年4期

□杨戟（贵州省水利投资（集团）有限责任公司黔中水利枢纽工程公司）

1 电气自动化的优势、特点及应用现状分析

1.1 电气自动化的优化

电气自动化主要是以电力电子、计算机、网络等技术为手段，涵盖系统分析和管理等方面研究领域的一门综合性科学。电气自动化的基础是控制理论和电力网理论，其中控制理论具体是探究如何利用信号反馈来对动态系统的性能和行为进行改正，从而实现预期的控制目标。控制理论在不断发展中现已比较完善，并且在诸多科学领域当中都有所渗透，如数学、通讯技术、自动化技术、电子计算机等等。控制理论与电力网理论这两者的有机结合就是电气自动化的基础，在这一基础之上，能够使电力工程的工作效率大幅提高，并且还可以节约资源和实践，同时还能使生产技术获得进一步完善，有助于提高运行质量。

1.2 电气自动化的主要特点

电气自动化系统在设置过程中，大多是将电气设备安装在电动机或是配电室，该系统不但配件相对较多，并且负责处理的信息量也比较大，一旦出现技术问题，维修难度大。与传统的热工体系相比，电气自动化系统在操作控制时的控制频率比较低，系统处于正常运行时，通常间隔较长时间发布下一个操作指令即可。电气设备在系统保护时的要求较高，运行操作速率也比较快。从电气自动化系统的构造层面上看，虽然电气设备的操作比较复杂、难度较大，但是逻辑规律非常强，所以，电气自动化监控系统需要引入多种不同的控制技术，例如，两台系统同时操作时需要确保两种体系相互之间不发生干扰，并且操作体系应当是相互独立的。故此，针对这一情况，应当从科学角度考量同步运行机组中分布控制电气模式，这有助于确保操作系统安全、稳定、可靠运行。此外，还应当从综合角度考虑电气设备方面的具体特点，并在控制体系的构建过程中，采取严谨的态度布设系统结构，选取性质有效的控制方案，使整个电气自动化控制系统能够安全、高效运行。

1.3 电气自动化的应用现状分析

1.3.1 与IT技术的融合

近年来随着信息技术地不断发展和完善，其被广泛应用于诸多领域当中，尤其是在电气产品中的应用，如执行器、传感器、控制器以及各类仪器仪表等等都有信息技术的应用，同时计算机网络技术和多媒体技术在电气自动化领域也都有着非常广阔的前景。

1.3.2 与人工智能的结合

现阶段，我国在人工智能的研究上取得了突破性的进展，很多研究成果都被应用到电气工程当中。计算机辅助在电气工程中的应用比例呈现出逐步增大的态势，例如，CAD取代了手工设计。通常情况下，在研究电气自动化与人工智能相结合的过程中，都会从以下三个方面作为出发点：其一，将人工智能用于电气工程的故障监测和诊断；其二，将人工智能用于电气工程产品的保护以及序列控制；其三，用人工智能对电气系统进行优化。人工智能在电气自动化中的应用涉及诸多内容，如电路、电机等等，还需要参考以往的设计经验和实验参数。

1.3.3 开放式平台的应用

开放性的平台对于电气自动化系统的设计与应用有着非常重要的作用，其在一定程度上推动了电气自动化的应用发展。一方面IEC61131标准的采用，不但能够对管理程序进行优化，而且还能提高平台的实际应用效率，大幅度缩短升级周期，应用价值较高。该标准平台最大的亮点之一是实现了产品编程接口的统一化，有效提高了电气自动化系统的合格率，并确保了各个程序之间的可靠通讯。另一方面是Windows操作系统的应用。现如今，Windows系统已成为工业控制的标准化平台之一，也是国内应用较为普遍的操作系统，该系统具有操作简单、维护方便等特点，对工业自动化领域的发展具有积极的促进作用。

2 电气自动化在电气工程中的具体应用研究

2.1 电气自动化在发电厂中的应用

发电厂是电力系统最为重要的组成部分之一，肩负着电能生产的重要责任，其自动化技术的应用状况，不但关系到电气工程的整体自动化程度，而且还影响着发电厂的运行效率。在我国，发电方式主要有三种，即火力发电、水力发电和风力发电。

以火力作为基础进行发电的被称之为火电厂，主要采用煤炭、天然气、石油等作为原料进行电能生产。火电厂的自动化具体是由监控信息系统、管理信息系统、故障处理系统、远动控制系统、继电保护系统等组成，这些系统的可靠运行，有效提高了火电厂的生产效率。

借助水的重力和运动势能进行发电的被称之为水电站。水力发电自动化主要是由调速系统、信息采集系统、监控系统、保护系统等构成，具体负责对水电机组进行测量、调节、控制和保护，借此来优化机组的运行状况，确保水力发电正常进行。

风力发电厂是一种较为新型的电能生产方式，其主要是利用风能进行发电。风电厂主要是由叶片、发电机、塔架、转向设备、叶片旋角监控等组成，通过自动化技术，能够将风电机组调整到最佳的迎风位置上，并对发电装置进行监控保护，从而实现清洁稳定发电。

2.2 电气自动化在电气工程管理中的应用

在电气工程管理中，电气自动化技术的应用主要以编程调试为主，这是高新技术的充分体现。例如，仪表工程管理。在应用电气自动化之后，仪表工程管理的重心发生了转变，从原本的温度、流量、压力、液位等方面的管理逐步转变为利用DCS和PLC的自动化管理，通过自动化管理控制系统与现场变送器的配合，实现了对数以百计的流量、温度以及压力等数据集中采集、处理、监测和输出控制，不但提高了管理效率和控制效果，而且还降低了维护工作量，节约了大量的运维成本。从工程管理的角度讲，在实际管理过程中，需要重视相关资料、系统程序、调试校验等环节，而电气自动化的应用真正实现了工程管理从开工直至售后各个环节的计算机管理，这种管理方式的应用，有效避免了工程中弄虚作假的情况发生，对于电气工程整体质量提高意义重大。

2.3 电气自动化在电网调度中的应用

电气自动化技术在电网调度中的应用为调度自动化系统的构建提供了基础条件，系统具体包括电网调度打印设备、中心服务器、工作站、显示器、网络等，借助局域网不仅能够实现电网调度过程的自动化，而且还可以实现发电厂、下级调度中心以及变电站之间互联互通。电气自动化的应用可以对电网中电气系统的实际运行状态进行评估，并以相关数据为依据对电力负荷进行预测，以此为基础开展调度工作，满足市场的运营需求。

2.4 电气自动化在变电站中的应用

变电站是电力系统中较为重要的组成部分之一，主要负责电压的转换，它的运行效率优劣直接关系到整个电力系统的运行情况。以往的变电站基本上都是以人工操作为主，从设备监视到相关信息反馈均由人工完成，设备数据的记录、整理、归档等工作也都是手工完成，同时无法对设备进行全局性的直观监测。电气自动化技术在变电站中的应用，使传统的操纵方式发生了转变，自动化操作取代了人工操作，大幅度降低了相关人员的劳动强度和工作量，也减少了人力的投入，为企业带来了一定的经济效益，电气工程的整体效益也随之获得显著提高。自动化变电站中的电磁装置全部被微机取代，利用计算机的图像显示功能，可以使监视的所有情况全部从屏幕直观展现出来，操作人员在非常短的时间内便可以掌握全局的动向，同时还能通过对原始记录的分析掌握各种问题的发展动向，进而采取有效的措施加以解决处理，确保变电站安全、稳定、可靠运行。