談電力系統(tǒng)中的電氣自動化技術應用

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摘要：文章研究電力系統(tǒng)中的重要組成部分，電氣自動化相關技術的應用。電氣自動化技術發(fā)展非常迅速且全面，并已進入十分成熟的研究階段，在各行各業(yè)的應用十分廣泛，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化相關技術的國內(nèi)外研究情況與發(fā)展歷史，然后對其現(xiàn)狀與前沿技術的實現(xiàn)進行研究，最后對其以后發(fā)展的方向進行了分析。

關鍵詞：電氣自動化；電力系統(tǒng)；控制；電網(wǎng)

1概述

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

2電氣自動化的發(fā)展歷史

17世紀初，人類開始對靜電相關的現(xiàn)象進行初步研究，1600年威廉•吉爾伯特（英國）在其著作《論磁》中對“電”的概念給出了初具系統(tǒng)化的說明[1]。同一時間斯蒂芬•格雷（英國）發(fā)現(xiàn)了絕緣體以及導體。杜菲（法國）是首個對靜電相關的現(xiàn)象進行深層次研究的學者。1746年本杰明•富蘭克林（美國）進行了經(jīng)典的風箏實驗，證明了電是一種自然界中真實存在的物理現(xiàn)象[2]。19世紀，關于“電”的物理實驗與定論層出不窮，愈加完善，電磁理論等重要理論為電學的知識體系搭建了堅實的基礎。隨著研究的進一步深入，很多國家都設置了電氣工程專業(yè)，專門培養(yǎng)電氣自動化的人才。中國對電氣理論與電氣自動化的研發(fā)也給予了充分支持。1908年，南洋大學堂率先開設了電機專科，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。1930年，清華大學首次開設了電機系。新中國成立以后，工科性以及綜合性大學不斷創(chuàng)辦，機電學院、自動化學院、電氣工程專業(yè)等教育力量持續(xù)加碼。1958年，北京電力學院成立，這是國內(nèi)第一所專門針對機電專業(yè)開展教學與研究的學院，學院內(nèi)開設了包括電力系統(tǒng)、電力自動化等眾多專業(yè)。20世紀60年代期間，我國計劃專門教育電氣專業(yè)的學術性研究生與博士生，哈爾濱工業(yè)大學的多名電力專業(yè)的研究生到北京電力學院進修更高學位。隨著我國工業(yè)化進程不斷提升，我國對電氣工程學科以及電氣自動化專業(yè)的建設給予了全力的支持，同時規(guī)定“電力系統(tǒng)及其自動化”正式成為博士學位學科。

3電氣自動化技術的實際應用

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)基礎上，通過集成新能源、新材料、新設備和先進傳感技術、信息技術、控制技術、儲能技術等新技術，形成的新一代電力系統(tǒng)，它具有高度信息化、自動化、互動化等特征，可以更好地實現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、高效運行[3]。其中變電站使用的智能自動化系統(tǒng)的應用最為廣泛。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)技術框架中通信技術占很大地位，因此在電網(wǎng)搭建中信息技術很重要，并且準確性需要達到一定標準。

3.2在調(diào)度系統(tǒng)中

在調(diào)度系統(tǒng)中，電氣自動化方法具有非常強大的應用，可以降低大量生產(chǎn)損耗，節(jié)省人力，資源利用率提高等。其具體應用有：工作站、變電站等，利用計算機網(wǎng)絡和自動化技術開展自主調(diào)節(jié)，同時智能系統(tǒng)覆蓋全部電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡。在整套智能電網(wǎng)中，CPU是核心，對機器獲得的信息進行分析處理，并將運算后的結(jié)果輸送到某臺機器，并對智能系統(tǒng)中機器的運轉(zhuǎn)狀況實時監(jiān)控，給出有效的建議。

3.3在電力網(wǎng)絡中

電力網(wǎng)絡中引入電氣自動化技術，保證系統(tǒng)整體的安全可靠，提高經(jīng)濟效益和管理效能，有利于提高對電力網(wǎng)絡的監(jiān)控準確度，達到自動化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人監(jiān)控，進而變電站運作能夠更加高效與精確。變電站自動化就是在變電站常規(guī)二次系統(tǒng)中采用微機進行監(jiān)控和完成部分管理任務，將變電站的二次系統(tǒng)提高到了一個新的水平[4]。變電站自動化智能系統(tǒng)是重要的電力工程應用，可以達到當前智能系統(tǒng)的運行要求，從而推動電力工程專業(yè)現(xiàn)代化，以及自動化發(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)過程要自動化，并且采用智能系統(tǒng)控制進行監(jiān)控，而其中絕大多數(shù)發(fā)電廠的機器都使用電機驅(qū)動，因此，智能自動化電氣系統(tǒng)成為了這些電機、監(jiān)控感應裝置的監(jiān)督和控制的頭腦。所以，智能自動化電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準確性，對于發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性與經(jīng)濟性起著非常重要的作用[3]。由于工廠用電的本身特點，如工作量大，安置稀疏等實際情況，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器的缺陷常常發(fā)生突變，在很多情況下也往往會引起危險的發(fā)生。因為智能自動化電氣系統(tǒng)的增多，尤其是監(jiān)控模塊的不斷升級，大型生產(chǎn)工廠的電路可靠性提高，并完成相關的電氣聯(lián)鎖目的漸漸成為生產(chǎn)中的常態(tài)。

4電氣自動化的發(fā)展前景

4.1設計電氣工程及其自動化智能平臺

以提升電氣工程及其自動化關鍵點的使用工廠為目標，減少工廠的生產(chǎn)損耗及負荷，應該以工廠的實際情況為導向，建設電氣工程及其自動化的智能一體化系統(tǒng)，另一方面加速大部分工廠企業(yè)的擴大規(guī)模速度，從而為國民工業(yè)經(jīng)濟的飛速可靠發(fā)展提供所需的基礎。而若要達到這些層面的多重標準，需要選擇的基本要點有：對該生產(chǎn)領域有所了解的專業(yè)人員依據(jù)生產(chǎn)線與產(chǎn)品的實際情況設計具有針對性的方案，達到智能系統(tǒng)建造所要得到的基本效果。對智能系統(tǒng)在使用中所發(fā)生的消耗費用進行全面計算，減少智能系統(tǒng)產(chǎn)生細節(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)的實際情況了解需求，強化智能系統(tǒng)的適應維度，從而有效降低電氣工程及其自動化智能系統(tǒng)使用消耗成本。

4.2設計工廠生產(chǎn)所需的通用網(wǎng)絡系統(tǒng)

設計自動化智能一體化系統(tǒng)能夠為許多生產(chǎn)狀況的判斷提供穩(wěn)定而精準的參考數(shù)據(jù)，以此為基礎對資源配置、機器調(diào)動、策略制定等重大問題進行決策，從點上支持不同層面上的數(shù)據(jù)傳遞效率與準確度長時間穩(wěn)定在較高質(zhì)量。因此在設計電氣工程及其自動化通用網(wǎng)絡時，設計師要對網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心模塊、功耗占比、安全情況等進行重點詳細調(diào)研與設計，以確定自動化智能一體化系統(tǒng)的合理和可靠。這種智能系統(tǒng)的頻繁使用將會豐富社會工業(yè)數(shù)據(jù)庫，使更多企業(yè)可以相互借鑒經(jīng)驗，互通有無。

4.3創(chuàng)新驅(qū)動力不斷提升

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

4.4提煉開發(fā)與運用的標準化流程

電氣工程及其自動化智能系統(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，因此，設計人員對流程的設計，對執(zhí)行工人的培訓是重要的一個環(huán)節(jié)。執(zhí)行工人與設計人員作為智能系統(tǒng)的操作者與開發(fā)者，是對電氣工程及其自動化智能系統(tǒng)的實踐與實際使用的結(jié)果具有決定性意義。因此吸收高水平開發(fā)人員，在內(nèi)部增強創(chuàng)新理念，就能夠增強我國電氣工程及其自動化的影響力和硬實力，而執(zhí)行工人的培訓質(zhì)量能夠?qū)C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化技術的受益范圍，最好的辦法是建立一套執(zhí)行工人培訓與開發(fā)人員研發(fā)的標準化流程，從而可以確保每一個細節(jié)的準確與穩(wěn)定。

5結(jié)束語

當今情況下，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化的推進方向需要以效率、和諧、持續(xù)為目標原則。因此，在可持續(xù)發(fā)展原則的領導下，就要盡力維護效率、和諧、持續(xù)的底線，從而減少電氣工程及其自動化生產(chǎn)所帶來的浪費與污染。了解國外的電氣工程及其自動化的發(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)展的市場經(jīng)濟體制下，為了增強硬實力與競爭力，應大力提倡技術創(chuàng)新與人才引進。

參考文獻：

[1]泰和工作室.世界近代中期科學史[M].1996.

[2]畢尚，風華.百位世界杰出的科學家（上）[M].中國環(huán)境科學出版社，2006.

[3]黃飛.智能電網(wǎng)發(fā)展水平的綜合評價研究[D].北京交通大學，2016.

[4]商國才.電力系統(tǒng)自動化[M].天津大學出版社，1999.

作者：劉東蕓 單位：甘肅鋼鐵職業(yè)技術學院