电气自动化原理及应用

江晓波

摘要：作为一种全新的控制系统，目前电气自动化技术已经被广泛普及，不过与西方发达国家相比，国内对该技术的研究目前还处于起步时期，伴随着相关理论以及实践的不断成熟，目前这项技术已经与IT技术进行高度融合，从最初的集成控制逐渐过渡至智能化控制，这也是近几年国内科技发展的一种巨大成果。本文以此作为基础，针对电气自动化原理进行探究，同时对目前应用情况以及未来发展趋势进行详细论述。

关键词：电气自动化;原理;应用

引言

作为现代化工业的一个重要标志，电气自动化为现代化科技的核心理念以及技术，电气自动化发展的基础为科技进步，以此为基础为创建小康社会铺平道路。电机自动化逐渐普及应用之后，通过自动化技术能够逐渐代替人工作业，在测试的时候可以提升准确性，信息传递速度也在不断加快，为现代化大规模生产提供更多的技术支撑，同时也可以更好的防止各类安全事故以及隐患的发生。经过数10年发展，目前国内电器自动化技术发展获得巨大突破，国内很多企业都开始设立电气自动化低标准，国外企业则主要集中在高中档等标准，大中型项目主要通過国外产品进口来完成，中小型企业则以国内市场作为主要目标方向。

1 电气自动化的基本原理

电气自动化控制设计核心主要集中在总线、远程以及监控方式等方面，在设计系统的过程中，计算机主要对系统进行控制，可以发挥出动态协调的效果，而且还可以对数据进行存储，分析最终的结果。电气自动化作为一种全新的处理系统，该系统以计算机作为基础，通过计算机对数据进行输出以及输入，然后利用计算机对庞大的数据展开精准操作，在此基础上对系统进行全面控制。目前控制方式包括很多种，首先直接弃用的方式在小功率电器化系统中应用的比较广泛，大功率系统则主要应用三角形或者星形等启动方式，当然还包括其他比较常见的控制方式，比如变频调速，目前这些控制方式都能够保证设备的稳定运作。首先将常用电源以及发电机变压器组直接归纳至ECS 监控，在此基础上可以形成220kV/500kV发变组断路器出口，然后可以对开关以及其他设备进行操控，针对控制系统里面的磁变压器以及发电机组进行控制。自动化开关主要通过断路器出口进行全面控制，当然也可以结合实际情况进行手动操作。集中化控制方式应用的比较广泛，针对控制站没有很高的防护要求标准，因此在设计的时候方法相对简单，维护起来也比较容易，集中控制方式，主要把系统里面所有的功能都进行集中处理，因为处理器需要处理大范围的内容，因此运作速度比较慢，主机冗余往往出现下降，电缆数量也会不断提升，投资规模不断增加，如果使用的电缆距离比较长，还有可能出现线路干扰等现象，对系统可靠性带来较大威胁。因此在实际应用过程中，集中控制方式运作起来比较复杂，维护量也大大增加，操作可能出现各种失误。

远程控制方式指的是在两个不同的地方，管理人员利用异地拨号或者互联网等途径，对计算机进行远程控制。这种远程监控的模式可以节省很多运作成本，电缆使用量也会不断增加，材料应用量较少，因此安装费用也随之减少，不过可靠性非常高，运作起来比较灵活。当然这种控制方式也有一定的局限性，精灵应用在较小的范畴之内，如果为全厂电机自动化系统通常不合适。

2 电气自动化技术发展现状

2.1 现场总线和分布式控制系统的应用

对于传统的制造工程来说，一般在运作过程中以PLC电源模块、模拟量输入/输出模块、CPU或者控制器作为核心，然后将大量电缆线与PLC信号进行对接，这样就可以接收到发射出来的信号。在更换设备以及扩大系统容量的过程中，线路布设需要花费很多成本，灵活度比较低。现场走线指的是一种串行通信总线，主要对自动化系统与智能设备进行连接，借助串行电缆与工业计算机进行对接，中央控制室里面主要装置CPU以及监控软件，同时远程I/O站、电动机启动器、智能设备以及变频器等也要实时进行对接。

2.2 电气自动化控制系统

在现代化电力控制系统运作过程中，分层分布式计算机控制系统应用的非常广泛，如果以管理层进行分类主要包括上下两层，当然还包括远程通信、命令、管理协调、调动以及限制报警等诸多软件。随后连接的设备未执行层，主要对上位机释放的命令进行数据的收集。如果使用的为多层结构，上层通常为国家调度中心，利用远程网络对相关计划进行发布，随后对电子数据进行查看。为了保证监控设备稳定运行，PC一般要借助两台设备进行协助，甚至需要更多的计算机。每天需要对特定任务进行执行，如果任何计算机出现故障，其他计算机要在第一时间承担该计算机任务。

2.3 变换器电路从低频向高频发展

最近几年电子设备开始进行大幅度更新，在此基础上要对落后的转换器电路加以更换，普通晶闸管在使用过程中需要对直流循环变换去进行调整，使其演变成相位控制整流器，交流变频在应用过程中通常主要为交叉变流器。倘若可以应用PWM方法，可以大幅度提升相关功率因素，电网在很大程度上也不会受到高次谐波的干扰，可以有效解决低频地区转距脉动等相关问题。不过PWM逆变器里面电流以及电压转矩脉动效应位于固定转子上面，因此电机绕组振动过程中会出现噪音，为了更好的对该问题进行解决，可以结合实际情况适当提升开关频率。

不过倘若电流以及电压过大，电子器件很有可能出现过度耗损，对逆变器工作频率也会带来很大影响。工作范围在变频器高频震荡的范围之内，谐波二重型直流环节逆变器往往保持在0流量或者0电压的状态，开关对应的损失也会不断降低。逆变器尺寸可进行缩减，运作成本也会有所降低，此时逆变器集成主要位于高功率状态，因此这类电路未来发展前景非常好。

3 电气自动化技术应用及发展趋势

3.1 由低频逐渐发展到高频

近几年科技发展速度持续加快，尤其在生产环节对于高速电路的整体需求量持续增加，因此电气自动化在技术上也要与之进行接轨。举例来说，早些时候电流转换器相控整流器通常使用的都是晶闸管，这种设备整体运行速度不快，不能与生产需求保持一致，因此近几年在有关领域开始逐渐应用PWM技术以及相关产品，电流互感器自身功力得以提升，也可以大幅度降低电网高次谐波产生的干扰。除此之外，电流经过变换之后使用的设备通常为PWM，在低频率环境下能够更好的处理电机转矩脉动等有关问题，整体效果非常理想。

3.2 与计算机技术紧密结合

电气自动化技术发展速度持续加快，不过在生产效率方面仍要进行提升，在人力方面更要进行节省。发展到目前，计算机技术已经得以广泛普及应用，在日常生活以及生产中已经离不开这项技术，计算机与电气自动化两种技术之间密切相关，未来必定发挥出更大的优势。因此在电气自动化技术不断运作环节，需要将计算机技术充分融入其中，全面提升整体运算速度，举例来说，在监控以及现场控制环节都要用到先进的计算机技术。将两种技术之间进行有效结合，不但能够全面缩减运作成本，而且在自动化操作环节将变得更加准确便利。

总结

作为一种全新的控制系统，目前电气自动化技术已经在生产中得到普及应用，尽管国内对该技术的研究目前仍处于起步时期，不过随着相关实践以及理论的不断丰富，未来发展速度将持续加快，将为国内电气自动化技术带来革命性创新，为科技兴国带来相应的贡献。

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