数字技术在电力电气自动化中的应用

吴普剑

摘 要：随着大规模集成电路的不断成熟，数字技术取得了长足的发展。目前，数字技术在工业领域已经得到了广泛的应用，有效提升了电力电气自动化水平，有效提高了企业的经济效益。文章对数字技术进行简单概述，并认真讨论其在电力电气自动化中的具体应用。

关键词：数字技术；电力电气自动化；运用

中图分类号：TM76 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0185-02

Abstract： With the maturity of LSI， digital technology has made great progress. At present， digital technology has been widely used in the field of industry， which effectively improves the level of electric automation and the economic benefits of enterprises. This paper gives a brief overview of digital technology and discusses its concrete application in electric power automation.

Keywords： digital technology； electric power and electrical automation； application

1 概述

随着科学技术的不断发展，电力电气自动化技术已经取得了长足的发展，它们的应用无疑提升了生产企业的生产效率、降低了工人的劳动强度、提高了操作人员的操作安全性。为了进一步开发该技术的潜力，现在数字技术越来越多地融入进了电力电气自动化中，使其自动化水平和智能化水平，得到了更进一步的提升，还有效提高了其可靠性，降低了产生失效动作的概率。为了让大家了解数字技术在电力电气自动化中的具体运用，作者将要在本文中对此进行探讨，希望对促进我国电力电气自动化的发展，可以起到帮助作用。[1]

2 数字技术概述

数字技术是信息化技术发展的结晶。数字技术是一种综合性的技术，其主要包含信息处理技术、智能处理技术以及计算机技术等，通过先进的技术手段，将声音、文字、图像等信息变成数字化的信息，以二进制的方式进行存储、传输、处理，这些信息可以被计算机有效的识别，并经过计算机的运算、处理、加工，然后输出相关的命令，去控制其他的机构，或者与其他计算机进行通信。随着数字技术不断成熟和发展，其已经运用在了众多的领域中，在电力电气自动化中的应用也越来越多。

3 在电力电气自动化中运用数字技术的优势

在传统的电力电气自动化中，包含有大量的硬件式的逻辑运算器件，这些器件的体積往往十分庞大，且其功能往往比较固化，其逻辑处理能力也偏弱，可靠性也偏低。在电力电气自动化采用数字技术后，可以有效简化电力电气自动化的控制流程，工作人员只需要进行有效的指令输入，就可以完成对逻辑功能的编写，从而让其达到预定的功能。其柔性也更强，当预定的控制流动无法完成对电力电气自动化的控制时，只需要重新编写程序并下载，就可以实现新的逻辑功能。由于数字技术采用的是大规模的数字电路，这就避免了传统自动化控制中要使用的大规模继电逻辑电路，其可以有效减少设备的空间。[2]

4 应用数字技术可以有效提高系统的稳定性

在传统电力电子自动化中需要使用大量的继电设备，这些继电设备往往是机械式的，在经过长时间的应用后，其机械结构就容易磨损，其在工作中就很容易失效，其会对系统的正常运行造成很大的影响。[3]在使用数字技术后，逻辑运算通过内部的未处理器来完成，而这些未处理器是大规模的数字集成电路，因此其可靠性更高，以此来提高系统的稳定性。在传统的电力电气自动化中，也普遍使用到了模拟通信技术，在通信线路上直接传输的是模拟信号，这些模拟信号往往抗干扰能力较弱，非常容易受到外界电磁环境的影响，进而导致信息传输的失真。在采用数字技术后，在传输线路上传输的是逻辑信号，它只有0和1两种状态，因此其抗干扰能力更强，如果再采用特殊的通信协议，其更可以更加有效发现信息传输错误，并及时提醒上位机进行信息重传，这又进一步提高了信息传输的可靠性，使信息传输的抗干扰能力更强。

5 数字技术在电力电气自动化中的一般应用流程

电力电气自动化主要用在工业控制领域，主要控制各种电力电气设备。数字技术的应用，进一步提升了电力电气自动化的信息处理能力，其主要采用各种传感器对各种系统状态信息进行收集，或者直接对各种I/O信号进行收集，在收集完成后，通过内部处理器对这些信息的处理加工，就会输出一些数字控制信息或者直接输出I/O控制信号，对各种执行机构进行控制，从而完成预定的控制动作，以便对电力电气系统的状态进行及时的调整。由于当前传感器技术的不断进步，对系统状态信息的掌握更加丰富，其对状态信息的掌握也更加精确，从而对电力电气系统状态有更进一步的把握。目前逻辑功能的实现，是以各种操作指令的执行而完成的，如果我们需要更改逻辑功能，只需要重新编写程序并烧录就可以了，这让对电力电气系统的控制更加灵活，在系统进行功能扩展或者更改功能时，只需要更改程序即可。

6 GOOSE虚拟端子技术

GOOSE虚拟端子技术是数字技术在电气自动化中的深入应用研究而出现的，传统电力电子自动化系统中包含有大量的节点信号开入和流出继电器接口。但随着光纤技术的突破和应用，光纤接口代替了原来一对一的接口连接方式，这种方式可以利用黑匣子原理对原有设备的外部特性进行保护，各种设备使用统一的传输协议来进行数据传输，这种技术有以下的几个优势：

（1）可以明显改变设备二次回路的性能，使其对工程调试变得更加容易被掌握，大大简化了调试操作。

（2）以前的设备接口非常多，在使用这个技术后，设备接口的数量大为减少，这就有效避免了因为接口接触不良所带来的各种问题，增加了设备运行的可靠性，也大大节省了设备的布线空间。

（3）在使用该技术前，设备之间的信号传递都是点到点的，在使用该技术后，很多设备之间都可以进行有效的信息传递，这大大增加了系统协同工作的能力，可以就同一问题做出响应，并且具有开启跳合闸的功能，这能极大保护遥控装置的安全，还可以有效开展闭锁层的保护。

（4）该端子还可以根据系统端的设置，对非电量信息进行控制，比以往的二次回路功能更加丰富。

7 微处理器的应用

随着数字技术的不断发展，处理器的体积不断减小，甚至出现了程序嵌入式的单片机系统，它具有强大的运算能力，有的单片机已经可以实现32位的数字运算和32位的寻址空间，可以和早期的电脑处理器相媲美，且其功能十分强大，不仅具有标准的I/O端口，并融合各种通信协议可以进行高速的信息传输，有的单片机还具有AD转化功能。有些电力电气自动化设备中，已经用先进的单片机系统替换掉了传统的数字逻辑电路，不仅缩小了控制电路的体积，还使得系统的功能得到了显著的增强，通过其强大的数字运算能力，可以有效提高系统的自动化水平，让系统实现复杂的自动控制功能，由于单片机具有通信的功能，也就省去了再给系统布置信息传输系统，其还可以利用单片机强大的功能，去直接扩展系统的功能，使系统获得一些新的功能。目前单片机技术正处在迅猛的发展期，相信未来其会在电力电气自动化中发挥更大的作用。

8 通信技术的应用

通信技术是数字技术的重要组成部分，网络技术是当前非常流行的数字通信技术。随着科学技术的不断发展，目前电力电气自动化正朝着远程、无人化的方向发展，这离不开通信技术的应用。[4]目前随着单片机技术的发展，现在很多单片机都拥有数字通信的功能，我们在进行数字技术在电力电气自动化中运用时，就可以有效利用这些通信功能，将系统的信息通过这些单片机的处理，变成数字形式的信息，然后通过数字通信线路，将这些信息传输到远程服务器。远程管理人员在看到这些信息后，如果需要处理，其就会向电力电气系统发送控制命令信息，这些信息在传输到单片机系统后，经过处理，将这些信息变换成具体的控制指令，从而控制各种执行机构完成各种对系统的控制动作，通过这些为真正实现电力电子的远程化、无人化，奠定了一个良好的基础。当前一些新型的单片机还具有网络通信的功能，这进一步为远程通信大开了方便之门。

在电力电气系统中，为了对电力中断进行监控，并进行有效的信号传递和远程监控，就必须利用智能终端，对各种数据进行采集，如果采用常规的信号传输技术，不仅传输速度慢，在电力电气系统强电磁环境中，还容易受到干扰，在采用光纤通信后，因为其传递的是光信号，因此可以有效屏蔽电磁干扰问题，进一步提高了信息传输的可靠性。此外，现在的电力电气系统越来越强调接口的规范性，这对提高系统的功能可扩展性和兼容性是十分重要的，采用光纤通信后，我们可以使用目前常用的TCP/IP传输协议，不仅能让信息在系统内部传输，也可以将单位的电位系统和制造执行系统，有效的连接起来。

9 结束语

随着科学技术的不断发展，大规模集成电路技术已经日渐成熟，这让数字技术得到了长足的发展，其实用性也越来越强，在电力电气自动化中的运用也越来越多。其应用大大扩展了电力电气系统的功能，也增加了系统工作的可靠性、平稳性，在需要进行控制方式改变时，只需进行简单的程序重写即可，利用数字通信技术还能实现系统无人化、远程化的管理。

参考文献：

[1]徐永进.数字技术在电力电气自动化中的应用分析[J].数字技术与应用，2015（4）：209.

[2]王荣波.数字技术在电力电气自动化中的应用分析[J].电子制作，2014（23）：75.

[3]杨智文，蔡诗文.数字技术在电力電气自动化中的应用[J].电子技术与软件工程，2014（21）：248.

[4]马其燕，秦立军.智能配电网关键技术[J].现代电力系统自动化，2010（2）：40-44.

[5]刘美，闫常鹏.分析数字技术在工业电气自动化中的应用[J].科技创新与应用，2017（04）：147.

[6]孙伟.工业电气自动化中数字技术的应用与创新[J].科技创新与应用，2014（05）：36.

[7]王小卿.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].科技创新与应用，2013（14）：19.