姚红:电气自动化在电气工程中的应用

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  【摘 要】 科学技术的进步与发展,促进了电气自动化在计算机信息网络和电子通信技术作用下与电气工程的结合应用,大幅度降低了电气工程建设投入的资金成本,提高电气工程自动化水平的同时,也提高了人们的生活质量和生活水平,电子自动化在电气工程中的应用具有非常重要的意义。本文主要对电气自动化在电气工程中的应用进行了简要分析。
  【关键词】 电气自动化;电气工程;应用
  引言:
  无论在经济建设范围内还是在人民生活中,电气自动化技术在最大范围内得到应用,并且为现代社会生活带来了翻天覆地变化,而就电气自动化本身课程科目也是比较多的,所能够涉及的技术领域也是比较广泛的,涉及到信息综合处理以及国家安防监控技术等方面,而电气自动化的电气工程的应用,对于电气工程行业发展也有了进一步的推动作用。
  一、电气工程以及电气自动化的概念
  电气工程是当今高新技术领域中举足轻重的关键学科之一,更是现代科学研究领域中的热门学科。最成功的例子就是电子通信技术的巨大进步推动了以计算机网络为中心的信息时代的蓬勃发展,并且在根本上改变了人们的工作和生活模式。从某些层次上来讲,电气工程的发达程度甚至可以代表一个国家的科技进步水平。
  电气自动化的专业全称一般为电气工程及其自动化,其应用范围涉及各行各业,小到电气开关的设计,大到科技航天的研究,到处都有它的身影。电力的发展是促进生产和提高人们生活水平的重要物质基础,随着电力应用的不断发展和深化,新时代背景下的电气自动化进程成了国民经济和人民生活现代化的重要标志。
  二、电气自动化技术在电气工程中的控制设计观念
  1、采用远程监控的设计方式应用到电气工程之中
  采用远程监控的设计方式,在电气工程中使用,虽然只是局限在一定范围内,但是有优势的同时也具备这一定的缺点。安装这种监控方式在安装上节约经济支出,减少光缆的数量。这种监控方式是值得信赖的,并且使用方便。但是,这种远程监控方式使用范围比较局限,还仅仅只能局限在小型的电气工程设备中,而电气厂的通讯信息量是非常大的,与远程监控设备上的通讯速度相抵触,这样就造成了工作局限。
  2、集中监控方式的设计观念在电气工程中的使用情况
  (1)集中监控设计观念是能够将整个工作系统的各个功能环节相互集中在一个处理器工作平台上处理,虽然这种设计想法比较简便,并且在整个电气工程的运转工作中的维护也是非常容易的,控制站对于集中控制程序的影响也不明显,而综合所有功能共同工作就增加了处理器方面的工作量,而它的工作量会制约整个系统的工作速度。
  (2)而电气设备共同进入到监控系统之中,所涉及的控制对象会同时有所增加,对于主机来讲工作任务是很繁琐的,而这样的情况要有所减少,就必须增加在电缆方面的投入,相应的增加数量,值得注意的是由于电缆的距离延长就会造成不好影响因素发生,降低整个监控系统的稳定系数。
  (3)隔离刀闸上的辅助点电线连接通常会短路的情况。这样就会影响到电气工程设备无法正常的工作,如果接线属于二次接线,它的安全性、安检性和维护性都会受到影响。错综复杂的接线会造成数控系统事故的发生,所以说集中监控式也是在电气工程中应用比较的广泛。
  3、现场总线监控方式的设计观念在电气工程中所涉及应用情况
  现场总线和在以网的计算机网络信息技术都在电气自动化系统工程中有所使用,这种大范围的使用情况,能够为使用过程累积到比较多的工作信息,这样对于电子自动化信息技术系统在电气工程的使用范围有所推广,而在现场布局线路的情况可以依据间隔距离以及电线性能采用不同的计划方式,在综合功能的情况下也要评估性能情况,将远程监控方式所具备的优势最大范围内应用。电气智能化设备应用专业的连接设备与监控系统相互连接,这可以节约一定数量的电缆安装设备,对于先期投入以及后期的维护方面也都有所降低。就电气工程而言,是使用计算机网络相互建立联系的,而各个装置又是相互独立的,并且独具功能,无论其中哪个装置出现故障,只要这个装置进行维修就可以了,不仅不会影响到整个网络情况,对于整个网络系统而言也不会有所损害,这不仅提升了网络综合系统的综合性能,也提升了可靠性能。综合以上信息,这种以现场监控方式的设计理念在电气工程中的应用情况是值得提倡的。
  三、电气自动化控制系统的应用
  1、计算机处理系统
  电力系统中的计算机处理系统便采用了电气自动化控制技术。利用电气自动化控制技术,计算机系统可对所有信息进行采集、接收、反馈以及综合处理。电气自动化控制系统在计算机信息处理中的主要作用是:输入并显示相关参数、计算机性能计算、打印报表、事故预警以及数据记录、数据追忆等。
  2、在交通领域的应用
  随着国家的进步以及社会的发展,交通运输已成为一项必不可少的元素,交通行业的飞速发展离不开电气自动化控制系统的支持。例如,对于地铁而言,从其内部构成的大、小元器件到自动化控制开关,每一处都体现着自动化控制系統的应用。
  3、在综合自动化技术和智能保护中的应用
  我国对智能保护和综合自动化技术的相关原理展开了大量研究,目前,我国的综合自动化在国际已处于领先水平,智能自动化保护技术也位于国际前列,研制的分层式综合自动化装置能够适用于各种电压等级电站。将先进的综合自动化控制理论、人工智能理论、自适应理论、微机和网络通信技术等引入到电力系统的自动化保护装置中,对电力系统自动化保护的新原理进行了研究,使得保护装置更加智能化,大大提高了电力系统的安全水平和系统的可靠性,使得新型保护装置具有智能控制的特点。经过多年努力所研制成功的分层式综合自动化装置,突破了传统装置所受的限制,能够广泛应用于各种电压等级的电站,极大地拓宽了综合自动化装置的应用范围。
  4、在服务领域的应用   服务行业虽不直接参与生产活动,但是由于人们对于物质生活水平的要求不断提升,自动化控制系统的应用也逐步广泛并且在应用要求方面也越发严格。其中,以电子产品为例,现代社会中,人们越来越习惯于非现金结账即刷卡结账,在POS机的应用中就体现着自动化控制系统的应用,此外,电梯、电玩机、自动麻将机等也都是自动化控制系统在服务领域中的应用成果。
  5、电网调度的自动化应用
  电气工程中的电网调度自动化是指由电网调度中心的大屏幕显示器、打印设备、工作站、计算机网络、服务器等组成的自动化系统。其主要功能有:对电网运行的经济调度:针对电力市场的运营需求对电网运行情况及安全状态进行分析、监控、实时采集电力生产过程中的数据、自动控制发电、对电力系统状态进行实时评估、自动合理调度、对电力负荷进行预测;对电网运行状态以及安全事故的处理和分析:电网中经常会出现各种发生迅速且因素复杂的电力异常运行或者故障,如果判断检测不及时或处理措施不当,就可能会危及相关的设备安全甚至人身安全。通过电气自动化在电气工程中的应用,能够实现对电网的安全运行实时监测和分析,及时找出事故发生源并且提出科学的处理对策和采取相应的措施,从而防止事故的发生或扩散,避免和降低事故的发生几率。
  6、变电站电气自动化及配电自动化应用
  变电站中自动化技术的应用是指在变电站应用信息处理技术和自动控制技术与传输技术相结合的基础上,通过电气自动化装置或者计算机硬件系统,代替人工进行各种作业,提高变电站的运行效率和管理水平的自动化系统。从这方面来讲,变电站中自动化技术的应用目的主要是为了多层次、全方位地监控变电站中各种电气设备的运行及安全状况来达到高效控制。其主要的特点有:以微机化的设备来替代之前使用的电磁式装置,实现操作监视的图像化、智能化。伴随着微机监控技术变电站以及变电站中的继电保护、自动测量设备、开关操作的远动、远程监控设备、事故和设备故障的自动记录设备等方面的设计应用,变电站正逐渐向着综合自动化方向发展。
  7、电气工程管理中的电气自动化的应用
  电气工程中的管理充分体现了电气自动化技术的应用,并在自动化技术在应用过程中侧重于编程上的调试,通过对仪表的工程管理进行分析,传统的仪表管理工作集中在流量、温度、压力以及液位仪表的显示等内容上,引入自动化技术后,仪表管理的工作内容转向基于集中PLC和集散DCS控制系统自动化的管理上,可以对多个温度、流量和压力进行集中采集数据、监测控制、输出控制以及最终处理,保障仪表管理和控制的精确性和稳定性。自动化技术对电气工程中的施工资料、程序系统、随机性文件以及记录的调试和检验实现由始至终的程序管理,保证了电气工程的工作质量和工作真实性。
  8、电气自动化在发电厂发散监控系统的应用
  发电厂的发散监控系统通过以太网、过程控制单元以及相应的数据通讯网来实现,在实际运行中,发电厂的发散监控系统一般使用分层结构布置。其中,发电厂发散监控系统中过程控制单元是指实际运行生产中的单元,通过监控生产单元的热电阻、脉冲量等信号,通过对相应单元的实时监控,对于所监测信号的及时处理,对于一些相应的数据进行及时处理,最终实现整个发电厂生产过程的检测与控制。首先是电力一次设备智能化。常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离,互相间用强信号电力电缆和大电流控制电缆连接,而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常規二次设备的部分或全部功能就地实现,省却大量电力信号电缆和控制电缆,通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰,关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。其次,电力一次设备在线状态检测。对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的重要运行参数进行长期连续的在线监测,不仅可以监视设备实时运行状态,而且还能分析各种重要参数的变化趋势,判断有无存在故障的先兆,从而延长设备的维修保养周期,提高设备的利用率,为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术,开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展,但由于技术难度大,专业性强,检测环境条件恶劣,要开发出满意的产品还需一定时日。
  9、在空调设备中的应用
  对温度与湿度的控制:装设在通风管的回风湿度近似于洁净室的温湿度传感器所检测到的温度与湿度,用比例加积分运算控制把送到控制器与设定湿度进行比较将输出的电JK信号来控制回风的湿度使其保持在45%,为了使洁净室湿度以满足GMP要求将蒸汽电动调节阀的动作控制在65%。对温度的控制:装设在回风管的净化空调系统采用DDC控制其温度传感器所检测到的温度送往DX-9100输出相应电压信号并与设定点相比较,控制回风温度保持在12℃~26℃之间控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,使洁净室温度符合GMP要求。
  四、电气自动化的发展前景
  电气工程中的电气自动化技术的发展是具有非常大的潜力的,在未来的发展中,电气工程中的一次设备会向着智能化方向发展,实现在线监测,并且电力互感器的发展方向为“光互式”。
  一次设备的智能化发展需要以二次设备的功能时间为基础,降低一次设备与二次设备之间连接使用的控制电缆和强信号电缆的使用,保证两设备之间的信号传输不受距离的影响,所以通过对一次设备结构方面的研究,实现自动化技术的应用,并且实现某些一次设备重要参数的不间断的检测,不仅监视一次设备平时的运行状态,同时也预测某些重要参数的变化和波动趋势,实现设备故障的可预测性,提高设备的检修保证,降低检修周期和检修成本。而光互式电力互感器的自动化发展趋势是有一定难度的,需要考虑的因素比较多,比如如何在较高伏的电压等级下保证有效的绝缘、如何保证电力互感器设备的质量、体积以及状态饱和时的信号稳定。所以这一比较困难的研究课题的存在,使电气自动化技术在电气工程中的发展具有更大的前景。
  五、结束语
  电气工程自动化作为衡量国家经济水平的重要方法,它不仅是现代化工业发展的原动力和基础,更是电气工程的保障。随着国际化、现代化、全球化进程加快,电气工程自动化得到了良好的应用与发展,并且逐步应用到各个领域学科。因此,在实际工作中,必须根据电气自动化应用领域,从各方面推动电气自动化应用进程与效益。
  参考文献:
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