盧明陽 仰恩大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院

電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用研究

盧明陽 仰恩大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院

現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、社會(huì)生活等不同領(lǐng)域，已成為一門趨于成熟的高新技術(shù)。電氣自動(dòng)化作為電氣工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為電氣工程的發(fā)展帶來新的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)在實(shí)際操作過程中存在一些問題。因而，為了完善電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用方式，本文在介紹電氣自動(dòng)化技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，探討了其應(yīng)用在電氣工程的必要性。最后，根據(jù)上述理論提出一些有針對性的建議與對未來的展望。

電氣自動(dòng)化 電氣工程 應(yīng)用優(yōu)勢

1 引言

電氣工程施工過程是由許多細(xì)小部分組成的一個(gè)較大整體，如何系統(tǒng)化管理這些細(xì)小部分、并綜合利用其優(yōu)勢，使之發(fā)揮出巨大的協(xié)同作用，就要依靠電氣自動(dòng)化技術(shù)來完成。依托現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電氣化技術(shù)能夠高效率、最大化的實(shí)現(xiàn)對人員的管理。如果在施工人員出現(xiàn)了紕漏時(shí)，該技術(shù)能夠及時(shí)提醒并指正錯(cuò)誤。同樣，電氣自動(dòng)化在材料管理層面，有著重要的作用。它能依據(jù)電氣工程的現(xiàn)實(shí)需求將施工材料運(yùn)送到指定地點(diǎn)，更好的優(yōu)化配置資源，這個(gè)過程對于電氣工程而言，有著十分重要的影響。從電氣工程角度來說，電網(wǎng)調(diào)度如同交通線，某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)堵塞情況，就會(huì)對其他線路產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。因而，電氣自動(dòng)化技術(shù)如同指揮人員，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的調(diào)度進(jìn)行及時(shí)處理，以疏解當(dāng)前線路過于緊張的問題。利用電氣化技術(shù)運(yùn)行整個(gè)電氣工程節(jié)點(diǎn)，如變電站、下級(jí)調(diào)度中心，將之有效鏈接，便能達(dá)到暢通運(yùn)行的效果。此外，該技術(shù)能夠檢測出電網(wǎng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)的問題，并及時(shí)通知技術(shù)人員進(jìn)行修復(fù)。通過電氣自動(dòng)化運(yùn)行電網(wǎng)，符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，我們更應(yīng)該深入利用該技術(shù)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)理論分析

現(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展非?？欤ヂ?lián)設(shè)備、大數(shù)據(jù)、AI已經(jīng)互相交匯，中國提出的“智能制造2025”，或者是其他國家提出的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0，為電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)條件。通過移動(dòng)、平板電腦、AR、VR等數(shù)字手段，幫助工人更好地管理生產(chǎn)流程。這個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)非常開放，能夠讓公司更加開放的創(chuàng)新管理，加強(qiáng)工人的能力。對中國來講，因?yàn)楹芏喙S還沒有自動(dòng)化，可以讓工廠自動(dòng)地躍入大數(shù)據(jù)自動(dòng)化的時(shí)代，減少人工成本與提高工作效率。電氣自動(dòng)化技術(shù)，是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，與人們?nèi)粘Ｉ?，以及社?huì)生產(chǎn)密切相關(guān)，處于相對成熟時(shí)期。其觸角已經(jīng)向各行各業(yè)延伸，內(nèi)容涉及電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理，以及電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要是由接收傳輸信號(hào)部分、信號(hào)處理部分，以及信號(hào)輸出部分構(gòu)成。而其工作內(nèi)容主要分為以下三點(diǎn)。一是由調(diào)度系統(tǒng)采集電氣工程終端系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)，并將之輸送到核心系統(tǒng)中；二是控制系統(tǒng)對所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得電氣系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況，判斷是否出現(xiàn)錯(cuò)誤與漏洞；三是電氣控制端對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，形成計(jì)劃指令后，形成新的操作指令到達(dá)執(zhí)行端，便于及時(shí)完成測控任務(wù)。在此過程中，變電站、執(zhí)行端等電氣系統(tǒng)下的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，起到信息傳遞作用，該功能隨著電氣系統(tǒng)的實(shí)際需要，也在不斷擴(kuò)展。因此，為了分析和研究電氣系統(tǒng)各時(shí)期，運(yùn)行狀態(tài)和各種事故、確保遠(yuǎn)方電氣設(shè)備的穩(wěn)定、安全、正常運(yùn)行且便于維護(hù)，未來電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，還應(yīng)該具有自我檢查和自我診斷等新功能。

3 電氣自動(dòng)化應(yīng)用于電氣工程的必要性分析

3.1 提高電氣工程管理的精確性

信息技術(shù)水平及科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，高新技術(shù)也得到飛速發(fā)展，電氣工程管理作為其中的重要環(huán)節(jié)，電氣自動(dòng)化的引入則大大提升了其系統(tǒng)有序化。例如，電氣工程儀表管理工作中，通常會(huì)進(jìn)行各種壓力表、溫度表、流量表等儀表數(shù)據(jù)的監(jiān)測和管理，而這樣的數(shù)據(jù)管理是需要大量人力物力為前提的，管理方式繁瑣為復(fù)雜。電氣自動(dòng)化的應(yīng)用則縮減了其繁瑣的程序，建立PLC控制系統(tǒng)于儀表工程管理中，便可實(shí)現(xiàn)集散的DCS管理。這樣很大程度上提高了儀表工程管理的自動(dòng)化，在工作中便可通過電氣化自動(dòng)進(jìn)程數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)管理監(jiān)測功能，大大提高電氣工程系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而減少工程維護(hù)工作量，降低系統(tǒng)管理成本。因此，電氣工程管理電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，可對電氣工程管理中的諸如安裝、運(yùn)行等環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大提高電氣工程管理的時(shí)效性與精準(zhǔn)度。

3.2 提升電網(wǎng)工程管理的效率性

國家電網(wǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，因此，確保電網(wǎng)布置、調(diào)度的質(zhì)量安全、及時(shí)高效問題是電網(wǎng)工作人員進(jìn)行電網(wǎng)布置的重要任務(wù)。而在傳統(tǒng)電網(wǎng)布置中作中，經(jīng)常需要投入大量人力、財(cái)力、物力進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)的收集、處理及分析。但處理過程中也通常由于人為因素，是電網(wǎng)布置精確度受到影響。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)布置的自動(dòng)化。通過監(jiān)控設(shè)備、中心操控器等環(huán)節(jié)的布置，電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)情況的監(jiān)察和數(shù)據(jù)控制，進(jìn)而保障整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。電氣自動(dòng)化技術(shù)的引入很大程度上，提高了電網(wǎng)布置調(diào)度運(yùn)行的準(zhǔn)確性，同時(shí)也增強(qiáng)了電網(wǎng)系統(tǒng)的管理效率及安全性能。

3.3 完善電氣分散測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性

發(fā)電廠的正常運(yùn)行離不開分散測控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，它對于發(fā)電場的安全及穩(wěn)固運(yùn)行有著極為重要的作用。發(fā)電廠的分散測控系統(tǒng)主要采用的是分層控制的機(jī)構(gòu)，其中包含了以太網(wǎng)、過程控制單元、數(shù)據(jù)高速通訊網(wǎng)等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。而電氣自動(dòng)化引入到分散測控系統(tǒng)中，可進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行和監(jiān)控。過程控制單元通過電氣自動(dòng)化技術(shù)科實(shí)時(shí)進(jìn)行各個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，并向相關(guān)運(yùn)行機(jī)構(gòu)下達(dá)驅(qū)動(dòng)命令，進(jìn)而確保及時(shí)有效地監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程。與此同時(shí)，過程控制單元可通過電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，將信息及時(shí)發(fā)送到工作站，也可以接收工作站反饋的各種監(jiān)控信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工作站的自動(dòng)化監(jiān)控管理。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)引入分散測控系統(tǒng)不僅可以減輕工作人員工作壓力，同時(shí)也可提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

4 電氣自動(dòng)化在電氣工程中的應(yīng)用方向

4.1 電氣自動(dòng)化帶動(dòng)電氣工程向變頻方向發(fā)展

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的日常生活也在發(fā)生著翻天覆地的變化。與此同時(shí)，電氣工程也在悄然地發(fā)生著變化，并呈現(xiàn)出多樣性與復(fù)雜性的特性，電氣設(shè)備也開始改變過去傳統(tǒng)的單一頻率式作業(yè)為變頻形式，并逐漸影響著人們的工作和生活。而現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高效發(fā)展，人們生活態(tài)度也在不斷接受新興事物而發(fā)生改變，生態(tài)型的節(jié)能環(huán)保意識(shí)也普遍被人類和社會(huì)所接受。在此基礎(chǔ)下，傳統(tǒng)的電氣工程已經(jīng)很難跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，因此電氣自動(dòng)化技術(shù)的引入剛好滿足了當(dāng)前電氣工程發(fā)展的需要，使電氣工程開始向變頻方向發(fā)展，并可進(jìn)行隨意調(diào)頻、變頻，確保了各種生活工作條件下的人們可進(jìn)行正常的生產(chǎn)及生活。

4.2 光電式電力互感器的發(fā)展和應(yīng)用

現(xiàn)階段，電力互感器在電氣工程中應(yīng)用還較為廣泛。電力互感器其作用便是依據(jù)相應(yīng)比例將輸電線上的高壓電流壓縮至可使用標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，但如今，電力互感器在壓縮過程中卻還存在較為明顯的不足之處。例如，高壓等級(jí)相對較高時(shí)，則電力互感器很難實(shí)現(xiàn)物體之間的絕緣；危機(jī)化計(jì)量也不能同輸出信號(hào)進(jìn)行直接相連；而且由于其自身信號(hào)動(dòng)態(tài)變化的范圍較小，在運(yùn)輸過程中，發(fā)生突變的情況也極可能增大。信號(hào)輸送能力的不足、電磁絕緣性較差等技術(shù)不足都給電氣自動(dòng)化技術(shù)的引入提供了無限可能，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光電式電力互感器的發(fā)展也會(huì)成為電氣工程發(fā)展的新亮點(diǎn)。

4.3 電氣自動(dòng)化技術(shù)良好的監(jiān)測性能

大多情況下，人們的日常生產(chǎn)和生活，都需要變壓器及斷路器等各種電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)而有效的數(shù)據(jù)監(jiān)測，從而更好地進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行中各種臨時(shí)故障的排查的修理。而電氣工程中，自動(dòng)化技術(shù)的引入可幫助我們有效進(jìn)行電氣設(shè)備相關(guān)參數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)及其反饋信息的監(jiān)測和排除，進(jìn)而確定其精確性、高效性及穩(wěn)定性。通過上述性能，可使其進(jìn)行電氣設(shè)備的開關(guān)的自動(dòng)化控制，在此基礎(chǔ)上，同現(xiàn)代信息技術(shù)相融合，使電氣設(shè)備更加便捷化，以便更好進(jìn)行電氣設(shè)備故障的查驗(yàn)和檢修。

4.4 實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的智能化管理和運(yùn)行

電子計(jì)算技術(shù)的高效發(fā)展，為電氣工程的發(fā)展提供了無限動(dòng)力。電氣自動(dòng)化便依托計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效發(fā)展而得到不斷完善。電氣自動(dòng)化技術(shù)的加入使電氣化工程設(shè)備的工作運(yùn)行與管理也更加智能化。而這也是如今不斷發(fā)展的信息科技水平和人們生活水平的提高而共同決定的。借助信息技術(shù)高效便捷、數(shù)據(jù)強(qiáng)大的整合功能，不僅可以促進(jìn)電氣工程運(yùn)行和管理的自動(dòng)化和智能化，還能確保電氣工程運(yùn)行管理中的安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)而不斷推動(dòng)電氣工程設(shè)備的智能化，促進(jìn)其生產(chǎn)和管理的高效性。

5 結(jié)束語

綜上所述，電氣自動(dòng)化作為一門新興技術(shù)，在提升電氣工程工作效率同時(shí)，由于技術(shù)不夠成熟，導(dǎo)致實(shí)際操作過程中存在著一部分問題。主要原因在于，電氣自動(dòng)化裝置所依靠的計(jì)算機(jī)配置，是有特殊要求的，但實(shí)際配置難以與需求相匹配；再加上外部電壓環(huán)節(jié)對計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的影響較大，需要小心控制，這就為電氣工程預(yù)算增加了大量成本。為了減少雷擊產(chǎn)生的電磁輻射，對電氣自動(dòng)化裝置產(chǎn)生影響，應(yīng)在電氣系統(tǒng)中加裝一個(gè)防護(hù)、防干擾裝置。在電氣系統(tǒng)中進(jìn)一步完善自動(dòng)運(yùn)作裝置病不斷創(chuàng)新，更好地發(fā)揮其功能，促使高新技術(shù)為我們社會(huì)生活帶來更多便利。中國科學(xué)技術(shù)的飛躍式發(fā)展，使電氣工程在國際上不落后于發(fā)達(dá)國家。電氣自動(dòng)化終將與電氣工程無縫銜接，兩者相互促進(jìn)，同時(shí)向前發(fā)展。

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盧明陽，1980—，男，黑龍江省齊齊哈爾人，雙學(xué)士，仰恩大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：工業(yè)控制或電氣工程方面。