电气自动化在电气工程中的应用研究

王小鹏

摘要：电气自动化是电气工程中所能应用的主要技术之一，对电气工程质量与效率的提高都具有重要意义。本文笔者对电气自动化在电气工程中的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：电气自动化；电气工程中；应用

1.电气自动化技术的发展现状

从目前的情况来看，电气自动化已经与人工智能及IT技术实现融合，且可以应用于开放式信息平台中。电气工程中应用的多种仪器仪表，包括控制器、传感器、执行器等均有效融合了IT技术与自动化控制技术，随着多媒体及网络通信技术的发展， 电气自动化领域中所使用的IT技术也将会变得更多，发展前景非常广阔。将人工智能技术与电气自动化技术融合在一起，能够有效提高电气自动控制的智能化水平。

2.电气自动化在电气工程中的应用

2.1分散控制系统在发电厂中的应用

分散控制系统（DCS）充分融合了自动控制技术、通信技术、计算机科技技术及显示技术，具有可靠性高、监视及扩展性能好及编程容易等优点，是一种常见的电气自动化技术，目前该技术在发电厂中得到了广泛应用。某发电厂在设计自动化管理系统时将电厂网孔及机组部分纳入了DCS设计中，同时取消了原有的网控室，利用中心控制室实现全过程控制，同时利用NCS控制及检测电气系统及升压站。具体应用情况如下：

2.1.1 DCS的系统构成。该系统由操作员站、端子柜、扩展式继电器柜、控制站组成，数量分别为2个、1个、1个、1个。在连接系统中的A网及B网时主要采用总线连接的方式，连接后保证系统中的各个部分能够实现统一运作且具有一定的独立性，系统中的C网为信息网，通过C网可以有效连接IP通信协议及DCS控制下的单元机组，并保证NCS的OPU端与NCS的OPU端实现连接，连接后可使发电厂中的整个DCS系统能够共享各类通信数据。

2.1.2 DCS自动化控制的实现方式。该发电厂中的DCS系统实现自动化控制的核心为基础通信网络，通信网络能够将历史数据库（HSU）、实时控制单元（DPU）、共层师站（ENG）及操作员站（OPU）连接在一起，上述子单元的节点被连接在一起后能够保证顺利实现高速传递实时数据、组态信息及各类控制指令。传输信息的介质为同轴电缆，管理信息传递的方式为以太网，利用以太网结构传输数据时采用CSMA/CD方式，经试运行后发现系统的通信传输速率可达到10Mb/s。

2.2微机保护系统在变电站中的应用

在建设变电站自动化系统时可采用微机保护系统，该系统的数据采集及数据控制基础为微机保护，在应用该自动化系统时可以有效结合自动化测量、控制及保护。以110kV变电站为例，在应用微机保护系统时需要做好以下工作：

2.2.1监控系统。为了满足变电站的无人值班管理需求，通常需要采用设备层、间隔层、站控层、集控中心分层操作的设计方式，其中设备层、间隔层及站控层仅具有检修操作及后备操作功能，在实际应用时可以根据需要调整监控范围及自动化控制方式。监控系统中的站控层由网络系统、打印机、运动主站、公用接口、操作员站及主机构成。此外，监控系统主网络结构为分布式结构，站控层为以太网结构。

2.2.2直流系统。110kV变电站直流系统的额定电压均设置为110V及220V，单母线的接线形式为分段接线，微機型自动检测装置为直流接地，蓄电池组为阀控式电池组，设置一组即可。如为半地下式或大型110kV变电站，则需要设置两组或两组以上的电池组，电池组的容量为100Ah～200Ah，在出现突发事故时，应能够满足2h以上的临时放电需要。

2.2.3二次设备。集中布置二次设备，可分开布置监控设备与继电器室；注意统一二次设备外形、颜色及柜体结构，并合理选择测控设备组屏方案。在继电器室中集中布置主变压器直流柜、测控柜及保护柜，同时在继电器室中预留备用屏位，备用屏位在总屏位中所占的比例应控制在10%左右。此外，在预警系统方面，通常将摄像头安装于主控制楼入口处，同时在变电站围墙上安装远红外线探测仪，确保监控系统发出预警信号后调度室及集控中心可以及时响应。

2.3中间件技术在电网调度中的应用

中间件指的是连接操作系统与硬件的电气自动化通用服务，中间件具有标准协议及程序接口，可以根据电网调度自动化系统硬件平台与操作系统的需要调整协议规范及程序接口。目前在电网调度系统中使用的中间件类型包括交易管理型、面向消息型、对象型及web型。以SCADA电网调度系统为例，应用中间件技术的具体情况如下：

2.3.1数据服务模式。利用SCADA系统进行电网调度的过程中可产生多种事件记录，包括装置报告、事故追忆、保替与日志、历史数据及实时数据。针对上述事件记录，中间件可提供以下三种远程传输服务模式，即通知事件变化服务模式、数据订阅服务模式、请求应答同步服务模式。在中间件提供服务时接收方通常为HMI，服务提供方始终为服务任务，服务内容主要为屏蔽掉部分无用数据，保证数据来源的单一化。一台服务器只能对应于一个中间件，但一个中间件可以同时服务于多个HMI应用任务。

2.3.2数据访问服务实现模式。SCADA电力调度系统的中间件由COM组件（5个～10个）构成，中间件中的包容器主要有事件信息组件、历史数据组件、实时数据组件，以上组件均具有远程服务功能且同时可以支持DCOM组件、连接SOCKET网络，因此能够为采集站与处理站之间的数据通讯提供保障。此外，中间件中各个包容器处于相互独立状态，可以保证各类服务类型不受干扰。

3.结束语

综上所述，电气工程的发展依赖于电气自动化技术的不断推广应用。目前电气自动化已经成为电气工程领域发展的主流趋势，为了保证在电气工程中充分应用自动化技术，则应明确电气自动化发展现状及应用情况，以便在建设电气工程时合理选用自动化技术。

参考文献：

[1]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息.2010（06）.