談電力系統(tǒng)中的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

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摘要：文章研究電力系統(tǒng)中的重要組成部分，電氣自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展非常迅速且全面，并已進(jìn)入十分成熟的研究階段，在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，是人類生產(chǎn)生活必不可缺的一部分。這篇文章首先描述了電氣自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外研究情況與發(fā)展歷史，然后對(duì)其現(xiàn)狀與前沿技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，最后對(duì)其以后發(fā)展的方向進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；控制；電網(wǎng)

1概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)是科技發(fā)展逐漸現(xiàn)代化、自動(dòng)化的主要研究領(lǐng)域，是現(xiàn)代自動(dòng)科技的主要內(nèi)容。依靠技術(shù)發(fā)展為工業(yè)創(chuàng)造更高效的產(chǎn)出方式是電氣自動(dòng)化研究的必然方向，從而達(dá)到確保如期實(shí)現(xiàn)全面小康的目標(biāo)。對(duì)于電力系統(tǒng)來說，自動(dòng)化技術(shù)的加入有助于減少大部分人工勞動(dòng)的時(shí)間與消耗，并且有效提升計(jì)算測(cè)試的精準(zhǔn)性和準(zhǔn)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳遞，從而能夠?yàn)樯a(chǎn)過程提供更高效的技術(shù)后備力量，同時(shí)可以盡量在最大程度內(nèi)避免重大型事故的出現(xiàn)，保證工人與設(shè)備的安全工作。經(jīng)過上世紀(jì)的飛速進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國與國外均達(dá)到了長足的發(fā)展和全面應(yīng)用實(shí)施，已經(jīng)不斷演變成低規(guī)格的電氣自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)以國內(nèi)中型企業(yè)為進(jìn)貨來源，中高規(guī)格電氣自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)以國外公司為進(jìn)貨渠道，生產(chǎn)規(guī)模較大的則選擇國外的中高規(guī)格電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行引進(jìn)，而中小型生產(chǎn)規(guī)模選擇國內(nèi)的電氣自動(dòng)化設(shè)備引進(jìn)的市場(chǎng)額分布。

2電氣自動(dòng)化的發(fā)展歷史

17世紀(jì)初，人類開始對(duì)靜電相關(guān)的現(xiàn)象進(jìn)行初步研究，1600年威廉•吉爾伯特（英國）在其著作《論磁》中對(duì)“電”的概念給出了初具系統(tǒng)化的說明[1]。同一時(shí)間斯蒂芬•格雷（英國）發(fā)現(xiàn)了絕緣體以及導(dǎo)體。杜菲（法國）是首個(gè)對(duì)靜電相關(guān)的現(xiàn)象進(jìn)行深層次研究的學(xué)者。1746年本杰明•富蘭克林（美國）進(jìn)行了經(jīng)典的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，證明了電是一種自然界中真實(shí)存在的物理現(xiàn)象[2]。19世紀(jì)，關(guān)于“電”的物理實(shí)驗(yàn)與定論層出不窮，愈加完善，電磁理論等重要理論為電學(xué)的知識(shí)體系搭建了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著研究的進(jìn)一步深入，很多國家都設(shè)置了電氣工程專業(yè)，專門培養(yǎng)電氣自動(dòng)化的人才。中國對(duì)電氣理論與電氣自動(dòng)化的研發(fā)也給予了充分支持。1908年，南洋大學(xué)堂率先開設(shè)了電機(jī)專科，其下包含電氣工程專業(yè)，第一批專業(yè)化人才的培養(yǎng)為我國電氣理論研究初次打下了基礎(chǔ)。1930年，清華大學(xué)首次開設(shè)了電機(jī)系。新中國成立以后，工科性以及綜合性大學(xué)不斷創(chuàng)辦，機(jī)電學(xué)院、自動(dòng)化學(xué)院、電氣工程專業(yè)等教育力量持續(xù)加碼。1958年，北京電力學(xué)院成立，這是國內(nèi)第一所專門針對(duì)機(jī)電專業(yè)開展教學(xué)與研究的學(xué)院，學(xué)院內(nèi)開設(shè)了包括電力系統(tǒng)、電力自動(dòng)化等眾多專業(yè)。20世紀(jì)60年代期間，我國計(jì)劃專門教育電氣專業(yè)的學(xué)術(shù)性研究生與博士生，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的多名電力專業(yè)的研究生到北京電力學(xué)院進(jìn)修更高學(xué)位。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程不斷提升，我國對(duì)電氣工程學(xué)科以及電氣自動(dòng)化專業(yè)的建設(shè)給予了全力的支持，同時(shí)規(guī)定“電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化”正式成為博士學(xué)位學(xué)科。

3電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1智能大型系統(tǒng)中

智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過集成新能源、新材料、新設(shè)備和先進(jìn)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等新技術(shù)，形成的新一代電力系統(tǒng)，它具有高度信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征，可以更好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行[3]。其中變電站使用的智能自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。我國現(xiàn)代電網(wǎng)中使用的電網(wǎng)智能化發(fā)展，大部分作為了電網(wǎng)智能系統(tǒng)的框架。在智能電網(wǎng)技術(shù)框架中通信技術(shù)占很大地位，因此在電網(wǎng)搭建中信息技術(shù)很重要，并且準(zhǔn)確性需要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。

3.2在調(diào)度系統(tǒng)中

在調(diào)度系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化方法具有非常強(qiáng)大的應(yīng)用，可以降低大量生產(chǎn)損耗，節(jié)省人力，資源利用率提高等。其具體應(yīng)用有：工作站、變電站等，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化技術(shù)開展自主調(diào)節(jié)，同時(shí)智能系統(tǒng)覆蓋全部電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在整套智能電網(wǎng)中，CPU是核心，對(duì)機(jī)器獲得的信息進(jìn)行分析處理，并將運(yùn)算后的結(jié)果輸送到某臺(tái)機(jī)器，并對(duì)智能系統(tǒng)中機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，給出有效的建議。

3.3在電力網(wǎng)絡(luò)中

電力網(wǎng)絡(luò)中引入電氣自動(dòng)化技術(shù)，保證系統(tǒng)整體的安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能，有利于提高對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控準(zhǔn)確度，達(dá)到自動(dòng)化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人監(jiān)控，進(jìn)而變電站運(yùn)作能夠更加高效與精確。變電站自動(dòng)化就是在變電站常規(guī)二次系統(tǒng)中采用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和完成部分管理任務(wù)，將變電站的二次系統(tǒng)提高到了一個(gè)新的水平[4]。變電站自動(dòng)化智能系統(tǒng)是重要的電力工程應(yīng)用，可以達(dá)到當(dāng)前智能系統(tǒng)的運(yùn)行要求，從而推動(dòng)電力工程專業(yè)現(xiàn)代化，以及自動(dòng)化發(fā)展。

3.4在生產(chǎn)型工廠中

現(xiàn)代高容量的發(fā)電廠已經(jīng)規(guī)定，發(fā)電廠的生產(chǎn)過程要自動(dòng)化，并且采用智能系統(tǒng)控制進(jìn)行監(jiān)控，而其中絕大多數(shù)發(fā)電廠的機(jī)器都使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此，智能自動(dòng)化電氣系統(tǒng)成為了這些電機(jī)、監(jiān)控感應(yīng)裝置的監(jiān)督和控制的頭腦。所以，智能自動(dòng)化電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，對(duì)于發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性與經(jīng)濟(jì)性起著非常重要的作用[3]。由于工廠用電的本身特點(diǎn)，如工作量大，安置稀疏等實(shí)際情況，這種情況所造成的隱患在發(fā)電廠所有的隱患中是有非常主要的誘因。另外，工廠所鋪排的電路的連接和機(jī)器的缺陷常常發(fā)生突變，在很多情況下也往往會(huì)引起危險(xiǎn)的發(fā)生。因?yàn)橹悄茏詣?dòng)化電氣系統(tǒng)的增多，尤其是監(jiān)控模塊的不斷升級(jí)，大型生產(chǎn)工廠的電路可靠性提高，并完成相關(guān)的電氣聯(lián)鎖目的漸漸成為生產(chǎn)中的常態(tài)。

4電氣自動(dòng)化的發(fā)展前景

4.1設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化智能平臺(tái)

以提升電氣工程及其自動(dòng)化關(guān)鍵點(diǎn)的使用工廠為目標(biāo)，減少工廠的生產(chǎn)損耗及負(fù)荷，應(yīng)該以工廠的實(shí)際情況為導(dǎo)向，建設(shè)電氣工程及其自動(dòng)化的智能一體化系統(tǒng)，另一方面加速大部分工廠企業(yè)的擴(kuò)大規(guī)模速度，從而為國民工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速可靠發(fā)展提供所需的基礎(chǔ)。而若要達(dá)到這些層面的多重標(biāo)準(zhǔn)，需要選擇的基本要點(diǎn)有：對(duì)該生產(chǎn)領(lǐng)域有所了解的專業(yè)人員依據(jù)生產(chǎn)線與產(chǎn)品的實(shí)際情況設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的方案，達(dá)到智能系統(tǒng)建造所要得到的基本效果。對(duì)智能系統(tǒng)在使用中所發(fā)生的消耗費(fèi)用進(jìn)行全面計(jì)算，減少智能系統(tǒng)產(chǎn)生細(xì)節(jié)缺陷所帶來的可以避免的損失。按照不同工廠行業(yè)與形態(tài)的實(shí)際情況了解需求，強(qiáng)化智能系統(tǒng)的適應(yīng)維度，從而有效降低電氣工程及其自動(dòng)化智能系統(tǒng)使用消耗成本。

4.2設(shè)計(jì)工廠生產(chǎn)所需的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)自動(dòng)化智能一體化系統(tǒng)能夠?yàn)樵S多生產(chǎn)狀況的判斷提供穩(wěn)定而精準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)對(duì)資源配置、機(jī)器調(diào)動(dòng)、策略制定等重大問題進(jìn)行決策，從點(diǎn)上支持不同層面上的數(shù)據(jù)傳遞效率與準(zhǔn)確度長時(shí)間穩(wěn)定在較高質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化通用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，設(shè)計(jì)師要對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心模塊、功耗占比、安全情況等進(jìn)行重點(diǎn)詳細(xì)調(diào)研與設(shè)計(jì)，以確定自動(dòng)化智能一體化系統(tǒng)的合理和可靠。這種智能系統(tǒng)的頻繁使用將會(huì)豐富社會(huì)工業(yè)數(shù)據(jù)庫，使更多企業(yè)可以相互借鑒經(jīng)驗(yàn)，互通有無。

4.3創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力不斷提升

隨著我國在科技方面的支持力度的持續(xù)提高，工廠對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用和研究也水漲船高，多數(shù)開始自主研發(fā)針對(duì)于該工廠特殊情況的自動(dòng)化系統(tǒng)，從而提高工廠生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)水平，慢慢靠近國外的較高端技術(shù)的應(yīng)用水平，建造符合我國國情的電氣自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，最終完全達(dá)到自動(dòng)化較高的系統(tǒng)設(shè)備的全自主開發(fā)。能夠快速提升我國工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的科技國力，為中國在國際社會(huì)中提升國際地位[5]。

4.4提煉開發(fā)與運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)化流程

電氣工程及其自動(dòng)化智能系統(tǒng)的逐漸成熟并流程書面化，是國內(nèi)科研人員努力的最終目標(biāo)，因此，設(shè)計(jì)人員對(duì)流程的設(shè)計(jì)，對(duì)執(zhí)行工人的培訓(xùn)是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。執(zhí)行工人與設(shè)計(jì)人員作為智能系統(tǒng)的操作者與開發(fā)者，是對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化智能系統(tǒng)的實(shí)踐與實(shí)際使用的結(jié)果具有決定性意義。因此吸收高水平開發(fā)人員，在內(nèi)部增強(qiáng)創(chuàng)新理念，就能夠增強(qiáng)我國電氣工程及其自動(dòng)化的影響力和硬實(shí)力，而執(zhí)行工人的培訓(xùn)質(zhì)量能夠?qū)C(jī)器的使用效果造成比較大的偏差。綜上所述，若要提升電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的受益范圍，最好的辦法是建立一套執(zhí)行工人培訓(xùn)與開發(fā)人員研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化流程，從而可以確保每一個(gè)細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確與穩(wěn)定。

5結(jié)束語

當(dāng)今情況下，不可再生資源的大規(guī)模開采，使一些自然資源，如煤炭、木材等出現(xiàn)了不可持續(xù)再生的結(jié)果，因此電氣工程及其自動(dòng)化的推進(jìn)方向需要以效率、和諧、持續(xù)為目標(biāo)原則。因此，在可持續(xù)發(fā)展原則的領(lǐng)導(dǎo)下，就要盡力維護(hù)效率、和諧、持續(xù)的底線，從而減少電氣工程及其自動(dòng)化生產(chǎn)所帶來的浪費(fèi)與污染。了解國外的電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和遇到的問題，從中尋找可以利用的地方，使我們的電氣自動(dòng)化發(fā)展之路變的更加暢通無阻。最后，在自由發(fā)展的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，為了增強(qiáng)硬實(shí)力與競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)大力提倡技術(shù)創(chuàng)新與人才引進(jìn)。

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[4]商國才.電力系統(tǒng)自動(dòng)化[M].天津大學(xué)出版社，1999.

作者：劉東蕓 單位：甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院