電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
摘 要：電氣自動(dòng)化技術(shù)作為從電氣工程技術(shù)發(fā)展出來的并與電子與信息技術(shù)緊密結(jié)合起來的一門電氣工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在國(guó)民生產(chǎn)中各個(gè)部門和領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。
本文對(duì)電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。
關(guān)鍵詞：電氣工程;自動(dòng)化技術(shù);現(xiàn)狀;應(yīng)用
1 電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)概述
電氣工程及其自動(dòng)化是以電磁感應(yīng)定律、基爾霍夫電路定律等電工理論為基礎(chǔ)，研究電能的產(chǎn)生、傳輸、使用及其過程中涉及的技術(shù)和科學(xué)問題。
電氣工程中的自動(dòng)化涉及電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，電機(jī)電器技術(shù)信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)弱電結(jié)合，機(jī)電結(jié)合，軟硬件結(jié)合。
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)主要以控制理論、電力網(wǎng)理論為基礎(chǔ)，以電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)則為其主要技術(shù)手段，同時(shí)也包含了系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)以及系統(tǒng)管理與決策等研究領(lǐng)域。
控制理論是在現(xiàn)代數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、神經(jīng)生理學(xué)諸學(xué)科基礎(chǔ)上相互滲透，由維納等科學(xué)家的精煉和提純而形成的邊緣科學(xué)。
它主要研究信息的傳遞、加工、控制的一般規(guī)律，并將其理論用于人類活動(dòng)的各個(gè)方面。
將控制理論和電力網(wǎng)理論相結(jié)合，應(yīng)用于電氣工程中，有利于提高社會(huì)生產(chǎn)率和工作效率，節(jié)約能源和原材料消耗，同時(shí)也能保證產(chǎn)品質(zhì)員，改善勞動(dòng)條件，減輕體力、腦力勞動(dòng)，改進(jìn)生產(chǎn)工藝和管理體制。
2 電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用分析
2.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化
(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
通過調(diào)度人員控制和監(jiān)管電網(wǎng)的電壓、潮流、周波和負(fù)荷等，并觀測(cè)主設(shè)備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標(biāo)，使之能符合規(guī)定，以保證用戶計(jì)劃用水、用電、用汽等的需求。
(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
在對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過自動(dòng)化手段以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以達(dá)到節(jié)省能源、降低損耗和多供電、多發(fā)電的目的。
(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全事故的分析和處理。
電網(wǎng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行或者故障的因素非常復(fù)雜，如果不能及時(shí)的判斷或處理措施不當(dāng)，有可能會(huì)危及到設(shè)備安全和人身安全。
通過電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的增強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的安全運(yùn)行分析，提供事故處理的對(duì)策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，以防止事故的發(fā)生，并對(duì)已發(fā)生的事故進(jìn)行及時(shí)處理，減少和避免事故的發(fā)生率。
2.2發(fā)電廠自動(dòng)化
(1)水電廠自動(dòng)化。
水電廠需要調(diào)速器、水輪機(jī)以及水輪發(fā)電機(jī)力勵(lì)磁控制系統(tǒng)等。
水電廠自動(dòng)化可以具體分為單機(jī)自動(dòng)化、公用設(shè)備自動(dòng)化、梯級(jí)水電廠綜合自動(dòng)化以及全廠自動(dòng)化等等，通過自動(dòng)化系統(tǒng)的使用，極大的提高水電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和供電的質(zhì)量。
(2)火電廠自動(dòng)化。
火電廠的自動(dòng)化也是一門綜合性的技術(shù)，有信息和數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)檢測(cè)、順利控制以及設(shè)備管理等方面的功能。
自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括了鍋爐控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視和數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及機(jī)爐系統(tǒng)主控系統(tǒng)等。
2.3變電站綜合自動(dòng)化
變電站綜合自動(dòng)化是在變電站應(yīng)用信息處理與傳輸技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)或者自動(dòng)化裝置，代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站管理水平和運(yùn)行水平的自動(dòng)化系統(tǒng)。
伴隨著微機(jī)監(jiān)控技術(shù)在變電站中的廣泛應(yīng)用，變電站正逐漸向著綜合自動(dòng)化方向進(jìn)行發(fā)展。
目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變電站繼電保護(hù)微機(jī)化和遠(yuǎn)程的遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控，并正在大力推行無人值班變電站的運(yùn)用。
無人值班變電站的功能包括變電站的自動(dòng)測(cè)量、設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)和監(jiān)控、開關(guān)操作的遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、事故和設(shè)備故障的自動(dòng)記錄等方面，無人值班變電站的運(yùn)用必然會(huì)將變電站的綜合自動(dòng)化程度帶向一個(gè)更高的階段。
2.4配電自動(dòng)化
配電自動(dòng)化是一項(xiàng)集合了現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備管理等方面為一體的綜合信息管理系統(tǒng)。
配電自動(dòng)化的目的是改進(jìn)電能質(zhì)量、提高供電的可靠性、向用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。
當(dāng)前國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，在配電自動(dòng)化中已有了多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并逐步向大規(guī)模地形顯示、光纖通信和人工智能等實(shí)用化技術(shù)方面縱深性發(fā)展。
我國(guó)的配電自動(dòng)化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動(dòng)化、集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化和集中監(jiān)控模式的配電自動(dòng)化與配電管理相結(jié)合的模式。
目前我國(guó)多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結(jié)構(gòu)，將主站和子站通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)在一起，從而形成統(tǒng)一的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。
3電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)及其趨勢(shì)分析
3.1電力一次設(shè)備的在線檢測(cè)
對(duì)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、開關(guān)、斷路器、變壓器等電力一次設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)實(shí)行不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不但能夠監(jiān)視設(shè)備在線運(yùn)行狀態(tài)，還可以分析相關(guān)重要參數(shù)的變化趨勢(shì)，判斷是否存在發(fā)生故障的可能性，進(jìn)而延長(zhǎng)設(shè)備的保養(yǎng)周期，提高其利用率，也為該電力設(shè)備從定期檢修向狀態(tài)檢修過渡提供了充足的保障。
3.2光電式電力互感器
按照一定的比例關(guān)系把輸電線上的大電流數(shù)值和高電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)值是電力互感器的重要作用。
但其缺點(diǎn)也不容忽視，即：電壓等級(jí)越高，絕緣難度越大，且設(shè)備的質(zhì)量和體積也越大;互感器輸出的信號(hào)不能與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備直接接口;其信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較小，電流互感器達(dá)到飽和狀態(tài)甚至引起信號(hào)畸變的幾率越大。
與此同時(shí)，新研制的光電式電力互感器也存在不少技術(shù)難題，其輸出的信號(hào)有限，電磁絕緣、兼容、耐環(huán)境程度以及電子電路的供電電源等是其面臨的主要技術(shù)難題，也是光電式電力互感器的未來主攻方向。
3.3先進(jìn)管理和控制軟件的應(yīng)用
當(dāng)前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)電場(chǎng)中已得到了廣泛的使用，并極大的促進(jìn)了電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。
然而，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的潛能并沒有被完全發(fā)掘，為此，我們應(yīng)吸取國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，積極開發(fā)出適合我國(guó)電力行業(yè)所需的先進(jìn)管理和控制軟件，以充分發(fā)揮當(dāng)前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能。
3.4單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展
在集成電路方面，需要重點(diǎn)說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時(shí)基電路在自動(dòng)控制系統(tǒng)中運(yùn)用很廣。
在電機(jī)控制方面，還有專用于產(chǎn)生PWM控制信號(hào)的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
在邏輯電路方面，值得注意的是用專用芯片(ASIC)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)。
ASIC中有編程邏輯陣列PLD。
PLD有四種類型的器件：PROM、FPLA、PAL、GAL。
GAL是PAL的第二代產(chǎn)品，它可以在線電擦洗，與TTL兼容，有較高的響應(yīng)速度，有可編程的保密位等優(yōu)點(diǎn)。
這些特點(diǎn)使得GAL在降低系統(tǒng)造價(jià)，減少產(chǎn)品體積和功耗，提高可靠性和穩(wěn)定性及簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)應(yīng)用的保密性方面有廣闊的發(fā)展產(chǎn)景，特別適合新產(chǎn)品研制及DMA控制和高速圖表處理，其上述交流的控制最終用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成。
4結(jié)束語
在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，重視電氣工程以及自動(dòng)化技術(shù)的研究是非常必要的。
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)必將向著更為先進(jìn)的方向發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將越來越廣泛，很大程度上促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。
我們要積極關(guān)注并吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)實(shí)際，開拓新理論、新技術(shù)的運(yùn)用思路，為我國(guó)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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