电气工程自动化应用探讨

2021-11-26侯立刚

魅力中国 2021年17期

侯立刚

（河北唐山 063000）

在电气工程改造及其自动化相关领域内，电气工程的应用，使工业生产方式全面更新、实践生产效率显著提升，可以说，电气工程的发展水平反映了国家的整体科技实力，其重要性可见一斑。随着互联网和以太网等各种新型网络技术的不断更新和发展，各类信息技术逐步渗透到电气工程领域，例如计算机技术、自动化处理技术、数据库存储、传感、遥感技术等的渗入，为其提供了高效应用工具和优质处理手段，很大程度上加快了电气工程实践技术的科学创新。由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展，电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉成为电气工程学科的关键，将会向光子学、生物学与机电系统领域科学推进。

一、电气工程及其自动化解析

（一）信息技术

信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来，信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。

（二）操控系统

由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展，固体电子学在20 世纪的后50 年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键，并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统（MEMS）。21 世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异，使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。

二、电气工程自动化的应用

目前，电气工程自动化在以下两个方面得到了广泛应用：1.智能建筑领域。建筑的发展越来越智能化，而智能化离不开电气自动化。随着人们生活水平的提高，高档智能化建筑成为了人们居住选择的大方向，同时，也是世界建筑业发展的方向之一。智能化建筑利用电气的自动化实现了资源和设备的合理利用，其内部包含了大量的电子电气设备和复杂的布线格局，并且这些设备和布线需要较高的抗干扰性和耐压性。作为一级负荷建筑，智能化建筑还需具有多层屏蔽的防雷体系。2.空调净化系统。自动控制和空调净化系统能够作为单独的系统进行测量，也可以作为具备计算机控制管理功能的复合型系统使用。尤其是在控制温度时，空调净化系统对电气工程自动化的要求较高，可使用DDC 控制。在回风管部位装有温度传感器，可对较监温度与设定温度进行比较，并运用微积分等数学预算进行控制操作，以输出相应的电压信号，进而控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀，将温度保持在合理的范围之内，使建筑内的温度符合要求。

三、电气工程实际运用情况

（一）智能建筑

智能化建筑的发展必然离不开电气自动化。随着数字电子化科技飞速发展，在建筑行业领域，高档智能化建筑引入了电气自动化系统，使其具备了智能化控制、节约能源、安全电子设备、防雷击设施系统、生态环保、舒适高效、低能耗等众多功能。

（二）净化系统

空调净化系统由于科学引入了电气自动化技术，使其具备了自动化监控、数字化、智能化调节空气环境的综合功能。

四、电气自动化控制系统的设计

（一）集中监控方式

集中监控方式不但运行维护方便，控制站的防护要求也不高，而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，所以处理器的任务相当繁重，处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控，致使主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂，查线也不方便，而大大增加了维护量，还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

（二）远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高，使得电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式大都用于小系统监控，而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。

（三）电气工程改造与自动化发展

以污水处理运行实践为例，污水处理运行过程中，为有效节约能源，体现节能环保优势，应将电气系统、安全生产防雷系统改造及自动化建设作为重点，本着灵活性、实用性原则，围绕结构设计简单明晰，系统设备操作运行智能化、一体化监督操控的科学思路，力求电气工程体系安全可靠。1.电气系统的优化升级与自动化改造。污水处理电气系统的优化及自动化改造，应具有良好的针对性，由于污水处理环节复杂，涉及到信息化管理控制，需要完成生产调节、测控、安全保护与调度通信，确保污水处理运行经济、高效、安全。因此，在实践改造中，一方面，可尝试科学引入或增加继电保护装置，预防电力系统短路故障，通过有效的线路保护，实现科学的预防管控。在发生故障后迅速隔离故障设备，缩小相关生产运行机械处于低压、高电流状态的操作时间，确保整体系统不受破坏。另外，借助其仿真模拟、全方位监控、快速预警等功能，可以保证污水处理生产体系在需要时，实现不间断的操作运行，并提醒工作人员进行合理的调控更新，预防中断运行导致不必要的经济损失。另一方面，在系统自动化优化改造中，还应科学引入在线监测体系，使其发挥较好的状态维修能效。2.防雷接地系统的优化改造。污水处理实践中，接地系统涵盖接地极、设备接地、基础建筑接地等。污水处理系统中各类电气设备可导电的外露装置、系统工艺设备金属管道或外部的头尾均应实施安全接地处理，使其始终处于有效的安全保护中，有效预防直击雷的不良作用影响。

五、电气工程中自动化技术的应用优势

（一）电气自动化的监测优势

一般的电气设备如变压器、断路器等等都需要进行实时的监测，以对于一些临时发生的故障进行及时的调整与排除，通过电气自动化设备就可以实现这种实时监测的要求。通过对于电气设备的一些关键参数进行监测，通过相应的反馈进行监视，可以迅速的判断出设备的故障原因并进行及时措施的采取。

（二）电气自动化有助于实现电气工程设备的智能化

现代化生活所需要的是一种现代化的管理方式，随着电气自动化系统的广泛应用于各个行业领域，对于人们生活的智能化管理、对于工业生产的自动化运行提供了便利。人们也对于这种智能化与人性化的管理模式越来越习惯。由于电气系统中对于微型计算机的完美结合，实现了生活生产的智能化，因此电气自动化在电气工程中尤其得天独厚的优势。

六、建筑电气工程自动化设计的注意事项

建筑电气工程自动化设计的注意事项主要表现为：1.自动化系统架构的构建注意事项。在建筑电气工程自动化设计的过程中，应该建立自动化的系统架构，包括电气工程及其自动化技术需要具备的功能、需要处理的问题等等，在自动化的系统架构中应该设置一些管理模块，根据实际需要，将相应的功能设置在管理模块中；根据这个自动化的系统架构还可以作为后续制度建设的依据，并且在设置相关人员的时候，也可以充分的发挥指导作用；常见的模块有数据管理、运行监控、人员管理、电力设施养护以及电气工程管理等等。2.电气工程自动化设备选用的注意事项。电气工程自动化技术的基础就是自动化设备，因此自动化设备选用的合理与否将会直接影响到整个自动化技术的科学性和效率等等。一般情况下，可以电气工程及其自动化技术设备分为三个类别，第一类别是电磁开关、自动化和变压器设备等，属于经营设备；第二类设备主要是一些传输设备、监测设备和网络传输设备等，具体指的是电子信号转换系统和信息收集传递装置等等，通过第二类设备收集的信息可以将系统的实时动态有效的反映出来；第三类设备主要是对系统的加工设备进行控制。3.环境监控的注意事项。环境监控主要是对建筑电气工程设备的运行环境进行检测，还应该实时监控温度、湿度、电压和功率等等，并且建立相应的警戒线值，从而对外部环境做出正确的判断，如果外部链接发生比较大变化的时候，控制中心就会及时的接收到这些变化的数据，从而及时发出相关的指令。

七、电气工程自动化改造的发展趋势

电气工程作为一种基础性保障，为工业生产提供了保证。在各种工业化生产中，智能化、自动化的电气工程设备和先进的仪器已经显得越来越重要。从20 世纪50 年代开始，电气工程的自动化进程开始发轫，几十年来，从最初的简单手工劳动到连续性机械施工，电气工程自动化的应用领域日益广阔、程度日益加深。电气工程自动化的应用也大大提高了生产的稳定性，而对仪表的精确性也提出了更高的要求。简而言之，自动化工艺从简单的回路闭环控制到全面的自动控制，都在工业经济中起到了巨大的作用。使用的工具包括气动单元仪表、电动单元仪表等，均从单参数控制发展到了复杂的变量控制，并不断地影响着人们的生活。随着工业化的发展，信息技术的广泛应用，电气工程自动化技术也在不断地拓展应用领域和创新应用技术。电气工程自动化改造日益成为业界发展的趋势，主要表现在以下几个方面。