李再麗

摘要：電力工程自動化水平不僅是電力企業(yè)發(fā)展水平的體現(xiàn)，也是保證電力工程有序開展的一個重要條件。近年來，我國電氣工程自動化水平較過去相比有了非常大的提升，自動檢測與控制技術(shù)被較多地應(yīng)用到了電力工程中，助力了電力系統(tǒng)自動控制和調(diào)節(jié)的順利實現(xiàn)。在概述電氣自動化及其特征的基礎(chǔ)上，對電氣自動化技術(shù)對電力工程的重要作用以及電氣工程中自動化設(shè)備的主要干擾因素展開了分析，并深入探究了電氣工程中電氣自動化的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力工程；電氣自動化技術(shù)；現(xiàn)場總線技術(shù)；光互連技術(shù)

一、前言

電氣自動化技術(shù)是指利用設(shè)備的自動化運行來將電力工程中部分環(huán)節(jié)的人力操作減少甚至取消，并進行全時段的實時監(jiān)測[1]。如此既讓人力成本得到了有效節(jié)省，且同人力操作相比，設(shè)備的工作效率與穩(wěn)定性更高?；诂F(xiàn)階段的電力工程情況而言，為了讓不斷提升的電力需求得到滿足，就一定要進一步優(yōu)化完善自身的電力技術(shù)，實現(xiàn)電力工程各環(huán)節(jié)的智能化、自動化，促進工作效率的顯著提升，使工作成本得到合理控制。

二、電氣自動化技術(shù)概述、特點

（一）電氣自動化技術(shù)概述

電氣自動化技術(shù)在電力工程之中的運用，主要集中在電力設(shè)備自動化管理等相關(guān)方面，將該技術(shù)利用好，有利于推動網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的良好發(fā)展，進而提高供電以及電力項目實際運轉(zhuǎn)質(zhì)量，健全供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理，使工程人員配置得到優(yōu)化，確?？刂频目茖W(xué)性、有效性[2]。

（二）電氣自動化技術(shù)特點

1.高效性：電氣自動化技術(shù)借助應(yīng)用自動化設(shè)備與系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)過程的運行效率。其有助于生產(chǎn)效率的提升，將因人為操作產(chǎn)生的錯誤以及勞動強度減少，使人力資源、生產(chǎn)成本均得到有效節(jié)約。

2.靈活性：電氣自動化技術(shù)的靈活性、可擴展性非常好。借助合理的系統(tǒng)設(shè)計、配置，能夠以生產(chǎn)需求為基礎(chǔ)展開靈活組合、調(diào)整。在生產(chǎn)線上，可按照不同的產(chǎn)品類型，自動對包括生產(chǎn)速度和工藝參數(shù)在內(nèi)的多項內(nèi)容做出調(diào)整，從而與不同的生產(chǎn)要求相符。

3.可靠性：電氣自動化技術(shù)不論是在設(shè)計，還是實施時，均對系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性有非常高的要求。其可借助相關(guān)功能，如自動監(jiān)測、故障診斷等，第一時間將問題找出并解決，以確保連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。[3]與此同時，面對系統(tǒng)故障與停機風(fēng)險，該技術(shù)還可提供多重冗余和備份機制。

4.高精度：電氣自動化技術(shù)通過對先進的傳感器、控制器予以采用，可實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中諸多參數(shù)、指標(biāo)的實時監(jiān)控，其采集、控制數(shù)據(jù)的精度可達到毫秒甚至微秒級，進而讓生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確性、精度得到充分保證。另外，其還可借助反饋控制、模型預(yù)測等方法來精確控制、優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)過程。

5.高安全性：在安全性方面，該技術(shù)作用顯著，其可借助一系列有效措施，如防護裝置、安全監(jiān)測和報警系統(tǒng)等來為生產(chǎn)過程中的安全性“保駕護航”。面對危險的環(huán)境，電氣自動化技術(shù)可進行遠(yuǎn)程操作、遙測，從而使人員面臨的風(fēng)險、危險均顯著減少。

6.網(wǎng)絡(luò)化：電氣自動化技術(shù)通過聯(lián)系計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓各個設(shè)備成功實現(xiàn)了互聯(lián)互通。其可借助網(wǎng)絡(luò)完成對數(shù)據(jù)、信息的傳輸，并達到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。同時其在生產(chǎn)管理方面可做到實時采集、分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而提供有效依據(jù)給管理人員，便于其做出正確的生產(chǎn)決策。

三、電氣自動化技術(shù)對電力工程的重要作用

（一）提高電力系統(tǒng)運行的安全性

電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于電力工程中，既能夠確保工程的穩(wěn)定運行，使之使用安全得到充分保障，同時也可延長電力設(shè)備的使用時間[4]。對于電力系統(tǒng)正處于運行環(huán)節(jié)時，因工作需求較大，運轉(zhuǎn)強度高，各種故障問題的發(fā)生概率較高。而電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用則能夠利用智能監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)督管理電力系統(tǒng)運行，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，通過綜合分析數(shù)據(jù)，還能夠全面監(jiān)管電力系統(tǒng)，有力地保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運轉(zhuǎn)。

（二）增加對智能配電網(wǎng)維保的安全度

基于結(jié)構(gòu)層面上來講，電氣自動化技術(shù)相較于傳統(tǒng)電氣技術(shù)，沒有復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)，也無需對絕緣油品予以采用，故也就不會發(fā)生高溫失效、燃燒爆炸的情況，從而就省去了一些不必要的環(huán)節(jié)，且也不用經(jīng)常把絕緣油更換。與此同時，受集成大路使用量過多的影響，加之所采用的光纖信號傳輸方式，讓小電流信號對傳輸通道的沖擊得到了改善，并將材料質(zhì)化，未有高頻度檢測的必要，工作量大大減少，也可顯著優(yōu)化現(xiàn)有檢測模式。借助在線監(jiān)測與后臺報警，便能夠完成對隱患的排除，在確保安全的前提下，實現(xiàn)高效目標(biāo)。

四、電氣工程中自動化設(shè)備的主要干擾因素

在電氣工程自動化設(shè)備中，最為常見的一類干擾源就是電磁干擾，其主要由兩部分構(gòu)成，分別是外部電磁干擾、內(nèi)部電磁干擾[5]。之所以會出現(xiàn)電磁干擾源，電磁學(xué)運動變化是主要誘發(fā)因素。通常，電氣工程系統(tǒng)分為兩類，即強電系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)，也就是所謂的動力系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)。其中強電系統(tǒng)應(yīng)具有較高的電壓和較大的功率，故在運行時會有非常大的電磁場產(chǎn)生，而高效率轉(zhuǎn)變的電磁場對弱電系統(tǒng)的干擾較為明顯。受強磁場的作用，自動化設(shè)備的元件和導(dǎo)線便會有感應(yīng)電流出現(xiàn)，不利于設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，致使其發(fā)生錯誤，甚至損壞。電氣工程自動化設(shè)備包含了大量通信組件，如傳感器、控制器、智能儀器儀表等。當(dāng)這些組件處于運行狀態(tài)時，相互之間需傳遞信號，進行通信。一般情況下，通信信號包含模擬信號、數(shù)字信號；信號傳輸分為有線與無線兩種。對于有線信號傳輸而言，如果信號電纜不具有較強的屏蔽作用，則受外界電磁場干擾的概率就非常大，進而將感應(yīng)電流激發(fā)出來，造成信號畸變失真的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致信號通信出錯。而針對無線信號傳輸來說，如果在信號傳輸空間中，如果存在于較強的電磁波，且頻率也和無線通信信號頻率比較接近，那么就極易干擾無線通信信號，導(dǎo)致通信出錯。

五、電力工程中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用

（一）現(xiàn)場總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

現(xiàn)場總線技術(shù)一般是在電力工程施工作業(yè)現(xiàn)場把儀表控制設(shè)備以及智能化設(shè)備結(jié)合起來，從而得到一體化的綜合多站串行設(shè)施?，F(xiàn)場總線技術(shù)充分發(fā)揮了現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，同時把數(shù)字通信、信息設(shè)備和各種智能傳感器整合起來得到一個綜合性的控制系統(tǒng)[6]。因此該技術(shù)也屬于綜合性較強的技術(shù)手段?，F(xiàn)階段在國內(nèi)大部分電力工程中，現(xiàn)場總線技術(shù)予以普及運用。依靠該技術(shù)不單單能夠有效對變送器控制的用電數(shù)據(jù)實施采集，還可以對各類信號實施合理控制，及時向主控計算機傳輸所收集的數(shù)據(jù)信息，在這一前提下建立數(shù)學(xué)模型來確保計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，最終獲得更加準(zhǔn)確的判斷，同時把指令反饋于控制設(shè)備之內(nèi)。比如說某電站利用現(xiàn)場總線技術(shù)搭建的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)見圖1，在實際運行過程中該技術(shù)有效發(fā)揮出自動化和智能化控制作用。

（二）光互連技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

光互連技術(shù)也在很多電力工程中予以充分運用，和一般的電氣自動化技術(shù)比起來，光互連技術(shù)響應(yīng)速度更快，同時擁有更強的抗干擾性能，還能夠提供更大的帶寬。正是基于上述特征也讓該技術(shù)近年來不斷推廣利用。光互連技術(shù)可以對所需數(shù)據(jù)信息實施全面有效采集，同時對設(shè)備運行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)予以實時監(jiān)控。實際工作中可以帶來更加直觀的圖像顯示，在很大程度上促進作業(yè)效率的提高。如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)生故障，依靠光互連技術(shù)的支持可以在短時間內(nèi)予以重組，有效滿足電力工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行要求，也可以促進故障處理效率的不斷提升[7]。除此之外，光互連技術(shù)自身表現(xiàn)出較強的抗干擾性能，能夠確保數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸，保證信息反饋效率提升，依靠人機互動界面幫助作業(yè)人員對可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象實施及時診斷與故障處理。

（三）主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)屬于電力工程自動化技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，它在很大程度上推動了電力工程涉及的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、管理控制、數(shù)據(jù)共享等方面的創(chuàng)新[8]。對于主動對象數(shù)據(jù)庫而言，針對對象提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需要在特定時間和環(huán)境下，當(dāng)出現(xiàn)某一事件后第一時間執(zhí)行相關(guān)指令，進一步提升數(shù)據(jù)自動化管理水平。該處理方式更加便捷，當(dāng)提前預(yù)設(shè)條件符合時可以及時進行處理。另外，主動對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)面向的是整個電網(wǎng)，開展條件為綜合統(tǒng)計和單獨統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息，以有關(guān)電網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)條件信息，當(dāng)電網(wǎng)處于運行狀態(tài)時，相關(guān)數(shù)據(jù)達到觸發(fā)條件或引發(fā)了觸發(fā)事件后便第一時間執(zhí)行相關(guān)指令，有效防止人工作業(yè)造成的遲滯性。

（四）自動化補償技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

對于電力工程來說，過去很長一段時間以來都是采用低壓無功補償技術(shù)，實施補償?shù)闹饕绞綖閷θ嚯娙萜饕约皢我恍盘栍枰圆杉?，但對單相?fù)荷用戶來說，這一方式的應(yīng)用極易導(dǎo)致三相負(fù)荷不平衡的問題出現(xiàn)，進而導(dǎo)致欠補或者過補的問題[9]。利用自動化補償有機結(jié)合動態(tài)補償與固定補償，把分相補償和三相補償聯(lián)系起來，有效適應(yīng)負(fù)荷變化，確保補償準(zhǔn)確性。

（五）變電站及配電自動化技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

自動化技術(shù)從宏觀上來說主要涉及電子技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，屬于一種綜合性較強的技術(shù)，其最終目標(biāo)是為了對二次設(shè)施予以優(yōu)化整合，有效減少人工成本，降低作業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān)，促進變配電站的安全穩(wěn)定運行，保障整個電網(wǎng)能夠處于可靠的狀態(tài)[10]。與此同時，自動化技術(shù)還能夠從各個不同角度對相關(guān)電氣設(shè)備的實際運行情況予以常態(tài)化監(jiān)測，從而讓現(xiàn)場監(jiān)控朝著智能化以及可視化的方向邁進。變電站自動化不單單可以確保運行操作目標(biāo)的順利實現(xiàn)，也能夠促進電網(wǎng)調(diào)度自動化水平提升，屬于電力生產(chǎn)的關(guān)鍵組成部分。隨著未來科技的不斷更新和各種先進設(shè)備的普及應(yīng)用，更多智能化的監(jiān)測系統(tǒng)必然會得以普及應(yīng)用，可以進一步保障變電站的安全穩(wěn)定運行，不斷減少運維成本，優(yōu)化輸電質(zhì)量。

對于現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)而言，未來的發(fā)展規(guī)劃是著手構(gòu)建更加科學(xué)完善的配電管理系統(tǒng)，借助于網(wǎng)絡(luò)平臺來對110KV及以下配電系統(tǒng)的智能化管控，促進電力系統(tǒng)自動化管理水平的顯著提升，加強對各類電氣設(shè)備的監(jiān)測與保護[11]。除此之外，對繼電保護處理數(shù)據(jù)而言，SCADA也應(yīng)當(dāng)把數(shù)據(jù)整合于計算機共享平臺，以實現(xiàn)高效運行，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。近年來，現(xiàn)代生產(chǎn)生活對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了新的要求，在推進電力自動化的過程中，還應(yīng)當(dāng)對電力系統(tǒng)相關(guān)部門資源予以科學(xué)配置，通過打造信息傳輸共享平臺，把數(shù)據(jù)采集和配電系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來，讓自動化系統(tǒng)功能更加全面，協(xié)調(diào)好信息通信以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格遵循統(tǒng)籌管理和功能下放的要求，促進電力工程自動化控制水平持續(xù)提升。

（六）電氣自動技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

其實，電網(wǎng)工程這一系統(tǒng)非常復(fù)雜，與之相關(guān)的工程一旦正式開始建設(shè)則涉及的數(shù)據(jù)會非常多，而過去所采用的人工查詢方式在成本的投入上比較高，且花費的時間、人力也很多。對于這一難題，就需將電氣自動化技術(shù)所具備的數(shù)據(jù)收集功能發(fā)揮出來。借助該技術(shù)能夠第一時間收集數(shù)據(jù)，并對其進行分類和整理，從而提供方便快捷的查詢方式給數(shù)據(jù)需求者，讓相關(guān)人員更高效地開展工作。且從整體層面上來說，電力電氣自動化技術(shù)的性能相對安全，能夠讓電網(wǎng)工程安全建設(shè)的多項需求得到滿足。借助該技術(shù)能夠讓工作人員的緊張狀態(tài)得到緩解，并輔助電網(wǎng)調(diào)度人員隨時掌握現(xiàn)場情況，及時發(fā)現(xiàn)異常并報警，確保自動化管理的順利實現(xiàn)，避免由于沒有及時發(fā)現(xiàn)問題而擴大損失[12]。電網(wǎng)調(diào)度的自動化管理流程如圖2所示。

（七）電氣自動化在診斷設(shè)備故障上的應(yīng)用

電氣自動化技術(shù)一方面能夠確保電力工程智能化、自動化的順利實現(xiàn)，另一方面也可針對電力工程中的設(shè)備故障做出診斷檢測，使之性能狀態(tài)保持最佳[13]。一旦電氣自動化技術(shù)監(jiān)測到危險性超過設(shè)定閾值后，便會發(fā)出信號給管理人員，讓其立即做出處理。一些相對先進的自動化設(shè)備在出現(xiàn)故障時，甚至能夠自動處理，這一類故障診斷上的電氣自動化技術(shù)能夠及時找出相關(guān)故障，并確保準(zhǔn)確性，確保電力系統(tǒng)運行的安全性。而因為電力設(shè)備具有很多類型，故電氣自動化技術(shù)的相關(guān)性能也處于不斷優(yōu)化之中。比如，在對電力系統(tǒng)進行監(jiān)測、排查過程中，自動化系統(tǒng)做出判斷決策的一項重要前提就是設(shè)備正常數(shù)值和狀態(tài)，具有合理性更高的應(yīng)用監(jiān)測，且電氣自動化設(shè)備還可記錄、保存智能化的故障數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)方面支撐之后的人工處理；一旦監(jiān)測數(shù)值在正常數(shù)值范圍以上，那么自動化系統(tǒng)便會發(fā)出警報，并自動制定應(yīng)急方案，便于順利診斷相關(guān)設(shè)備。電氣化技術(shù)不但有助于電力設(shè)備實時監(jiān)測、分析故障，還可設(shè)備處于正常運行狀態(tài)時提前對一些故障做出診斷。針對電力設(shè)備的實際運行數(shù)值和正常數(shù)值，電氣自動化技術(shù)可進行對比，進而判斷其是否會影響到電力設(shè)備，并以實際要求為基礎(chǔ)調(diào)大或調(diào)小部分?jǐn)?shù)值，從而使電力設(shè)備的運行一直處于一個穩(wěn)定狀態(tài)。

五、結(jié)語

綜上所述，近年來我國電力事業(yè)持續(xù)發(fā)展，電力需求量不斷增加，電力行業(yè)應(yīng)當(dāng)緊跟時代發(fā)展，盡快推動自身的改革與創(chuàng)新，主動探索應(yīng)用各種先進的科學(xué)技術(shù)，確保電力工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。依托于電力自動化技術(shù)，利用現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不單單可以促進電力工程安全性與穩(wěn)定性的提升，還可以有效降低其成本，促進經(jīng)濟效益進一步增加，有效滿足日益增長的用電需求。所以本文針對該課題進行了深入淺出的論述，以期能夠為助推我國電力工業(yè)穩(wěn)健發(fā)展略微發(fā)揮綿薄之力。

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作者單位：天津市寧河區(qū)寧東盛源電力工程有限公司