談電氣工程的自動化控制

李文超 楊彥杰 王瑞 趙志敏

摘要：隨著我國經濟的迅猛發展和技術的突飛猛進,社會對電力的需求日益增大,同時我國的電網建設水平不斷發展,并取得了長足進步。在這個過程中,怎樣提高配電網的自動化水平越來越成為人們關注的焦點。本文對自動化技術在電氣工程中的運用進行討論分析,以供參考。

關鍵詞： 電氣工程自動化控制 運用

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

前言

現階段隨著電網建設和改造的順利進行,提高配電網自動化水平的呼聲越來越高。這一時期自動化裝置的特點是以模擬電路和布線邏輯為主進行設計, 其應用減輕了變電站值班員的勞動強度, 提高了電力安全運行程度, 而電網調度自動化系統在電力系統的安全經濟運行中已經起著不可或缺的作用。

一、我國自動化技術的發展概況

早在上世紀60 年代，我國便已經提出自動化技術概念，初期主要面向變電站展開研究，在10 年內先后開發出了一系列控制裝置，主要功能在于信號采集與保護，直到80 年代，可視化計算機檢測系統正式投產，我國電氣工程自動化技術翻開了新的篇章。90 年代我國開始應用高性能工作站以及相關軟件技術，電站信息處理能力快速提高，并開始涉獵互聯網技術，讓供電監控以及電力調度自動化邁上了新的臺階，電力產品趨于開放化及網絡化，各種智能自動技術持續更新，用更少的電力電纜換來了更優質的電力供應服務，配電設備占地面積不斷縮小，節約了空間成本和建設投入，但設備工作效率與集成功能卻有了質的飛躍，配電自動化技術帶來了靈活的配置選擇，提高設備之間的兼容性并降低了維修維護難度，配電可靠性大大增加。我國近幾年開始將嵌入式產品應用到電氣工程，比如嵌入式操作系統、嵌入式微處理器、嵌入式以太網等，為電力系統配備了更多高科技產品，推動了電力系統測量與控制以及繼電保護的自動化進程，數據采集與傳輸等通信設備一再更新，相關硬件及應用程序朝結構簡化的方向發展，信息處理能力更高，速度更快，功耗與損耗持續降低?？傊?，我國電氣工程自動化技術正處于全面發展時期，前景廣闊。

二、自動化技術實際應用

1 供電狀態自檢

供電狀態自檢技術基于設備管理系統，使用高端自檢診斷技術，配合監視系統進行影像與聲音記錄，并同時生成系統日志。供電設備運行過程中所形成的數據與信息會自動記錄，如果供電設備不能正常運行，自檢系統便會啟動，對隱患以及影響系統運行的故障予以排除，如果自檢系統無法解決故障，會將信息傳回供電單位，將明確的系統日志以及故障現象展現給維修人員，并從運行狀態轉換成故障檢修狀態，啟動備用供電設備或者將供電壓力分流，即使某一臺設備發生故障，也不會造成大面積停電。

2 計算機控制

自動化技術很大程度要依賴于計算機控制，我國供電單位應用最多的自動化技術便是計算機控制，它在電氣工程自動化進程中的推動作用無出其左右者。盡管如此，計算機控制系統仍然存在許多提升空間，在軟件方面的更新，理論上存在無限的可能。計算機控制軟件應用于供電全過程，無論是配電自動化、綜合變電站自動化、發電自動化等，基本都離不開計算機控制軟件的幫助，將合適的程序軟件寫入計算機，利用操作系統讓電氣工程自動工作，并且可以持續不斷的位置這一狀態。

三、電氣工程的自動化控制

1 電網調度自動化

電網調度自動化是確保電網經濟、優質、安全的發供電，提高電網調度運行管理水平的重要手段，也是實現管理現代化和電力生產自動化的重要基礎。電網調度自動化主要包括了調度主站系統和運動裝置系統，其作用主要體現在以下3 個方面：

（1）實現對電網安全運行狀態的實時監控。通過調度人員控制和監管電網的電壓、潮流、周波和負荷等，并觀測主設備的位置狀況和水、熱等方面的工況指標，使之能符合規定，以保證用戶計劃用水、用電、用汽等的需求。

（2）實現對電網運行的經濟調度。在對電網實現安全監控的基礎上，再通過自動化手段以實現電網經濟調度，以達到節省能源、降低損耗和多供電、多發電的目的。

（3）實現對電網運行安全事故的分析和處理。電網中出現異常運行或者故障的因素非常復雜，且十分迅速，如果不能及時的判斷或處理措施不當，有可能會危及到設備安全和人身安全。通過電網調度自動化技術的增強，能夠實現電網的安全運行分析，提供事故處理的對策和相應的監控手段，以防止事故的發生，并對已發生的事故進行及時處理，減少和避免事故的發生率。

2 發電廠自動化

發電廠自動化系統主要包括了自動發電量控制系統（AGC）、自動電壓控制系統（AVC）和動力機械自動控制系統。我國常見發電廠主要可分為水電廠和火電廠，但無論是水電、火電或者其他的發電方式，在自動化系統中都有較多的共同點，相較而言，通常水電廠的自動化程度比火電廠要高。

（1）水電廠自動化

水電廠需要調速器、水輪機以及水輪發電機力勵磁控制系統等。水電廠自動化可以具體分為單機自動化、公用設備自動化、梯級水電廠綜合自動化以及全廠自動化等等，通過自動化系統的使用，極大的提高水電廠運行的經濟性、安全性和供電的質量。

（2）火電廠自動化

火電廠的自動化也是一門綜合性的技術，有信息和數據處理、自動保護、自動檢測、順利控制以及設備管理等方面的功能。自動化系統主要包括了鍋爐控制系統、汽輪機控制系統、發電機控制系統、計算機監視和數據系統以及機爐系統主控系統等等。

3 變電站綜合自動化

變電站的作用是分配和接受電能、變換電壓和控制電能流向等方面，并使用變壓器將不同電壓級數的電網相聯系。變電站綜合自動化是在變電站應用信息處理與傳輸技術和自動控制技術的基礎上，通過計算機硬件系統或者自動化裝置，代替人工進行各種運行作業，提高變電站管理水平和運行水平的自動化系統。

伴隨著微機監控技術變電站中，變電站正逐漸向著綜合自動化方向進行發展。目前我國已經實現了變電站繼電保護微機化和遠程的遠動和監控，并正在大力推行無人值班變電站的運用。無人值班變電站的功能主要包括了變電站的自動測量、設備的遠動和監控、開關操作的遠動、繼電保護、事故和設備故障的自動記錄等方面，無人值班變電站的運用必然會將變電站的綜合自動化程度帶向一個更高的階段。

4 配電自動化

同調度自動化相比，配電自動化的規模較小。配電自動化是一項集合了現代控制技術、計算機技術、數據傳輸、設備管理等方面為一體的綜合信息管理系統。配電自動化的目的是改進電能質量、提高供電的可靠性、向用戶提供優質的服務，并減輕運行人員的勞動強度，以實現經濟運行的目標。

當前國外一些發達國家中，在配電自動化中已有了多年的運行經驗，并逐步向大規模地形顯示、光纖通信和人工智能等實用化技術方面縱深性發展。我國的配電自動化主要使用了三種基本功能模式，即就地控制的饋線自動化、集中監控模式的配電自動化和集中監控模式的配電自動化與配電管理相結合的模式。目前我國多采用了后兩種模式，并使用了分布式總體結構，將主站和子站通過網絡進行聯在一起，從而形成統一的配電自動化系統。

結束語

在電力行業中，電氣工程自動化技術的重要性越來越顯現出來。電氣自動化技術作為當今最富有生機、最充滿活力、最富有開發前景的技術，在國民經濟中的各個相關領域都深入地滲透進去，應用非常廣泛。電氣自動化技術能夠是保障供電質量和電力系統安全經濟運行的重要保證，能夠對電力系統進行就地或遠程的自動管理、監視、調節、控制。

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