李樹民

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，電氣工程自動化技術(shù)在工業(yè)行業(yè)中的重要性是與日俱增。電氣自動化是運用電子技術(shù)、微機控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)電氣自動控制，是結(jié)合電氣技術(shù)和計算機技術(shù)實現(xiàn)直接或間接程序控制，通過系統(tǒng)集成，實現(xiàn)自動控制電力系統(tǒng)運行和維護(hù)功能。工業(yè)自動化不僅是工業(yè)現(xiàn)代化的一項重要標(biāo)志。也是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石。本文針對當(dāng)前電氣工程中自動化技術(shù)的發(fā)展和運用，對電氣工程及其自動化問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電氣工程；自動化；技術(shù)

電氣自動化是運用電子技術(shù)、微機控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)電氣自動控制，是結(jié)合電氣技術(shù)和計算機技術(shù)實現(xiàn)直接或間接程序控制，通過系統(tǒng)集成，實現(xiàn)自動控制電力系統(tǒng)運行和維護(hù)功能。

1 電氣工程自動化及其重要性

電氣工程是保證工業(yè)生產(chǎn)正常運行的基礎(chǔ)保障。在工業(yè)生產(chǎn)中，各種智能化的先進(jìn)設(shè)備儀器不斷的應(yīng)用到生產(chǎn)中，所以電氣工程中的作用越來越重要。電氣自動化是從上個世紀(jì)50 年代開始興起并且逐步發(fā)展壯大的，以化工企業(yè)為例，到如今，化工工業(yè)自動化技術(shù)和裝備技術(shù)不斷發(fā)展，其發(fā)展速度和應(yīng)用領(lǐng)域急速擴(kuò)大，幾十年來，從初期簡單的手工操作到連續(xù)工藝迅速發(fā)展，為工業(yè)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。同時工藝單發(fā)展也對生產(chǎn)穩(wěn)定性提出了越來越高的要求，儀表使用越來越普遍，由于自動化專業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里發(fā)揮的巨大的作用，涉及面之寬，應(yīng)用范圍之廣，自動化技術(shù)從簡單回路的閉環(huán)控制到單元裝置的全面自動控制，所使用的工具也從氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表到DCS，普遍應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)中，控制水平也日新月異，從傳統(tǒng)單參數(shù)簡單控制回路到多變量復(fù)雜控制技術(shù)，而且正以蓬勃發(fā)展之勢影響著人們的生產(chǎn)和生活。目前生產(chǎn)中的快速反應(yīng)、臨界穩(wěn)定工藝、能量綜合平衡等得到廣泛應(yīng)用，可以說生活中到處都有自動化的身影。隨著工業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步推廣，特別是在化工行業(yè)中，對自動化提出了更高的要求。同時，信息技術(shù)更是極大地影響著化工自動化技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。

2 電氣工程自動化問題所在

電氣自動化系統(tǒng)集成是電氣自動化系統(tǒng)功能提升的必經(jīng)之路，我國目前一些電氣自動化還處在初級自動化的層次，自動化具有互不連接、功能單一、信息獨享的缺陷，不能充分發(fā)揮電氣自動化的功能和作用。而且電氣自動化的發(fā)展方向是建立高效、快捷的電氣工程及自動化系統(tǒng)，但目前很多企業(yè)自身網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架不盡相同，使得依托于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而發(fā)展的電氣工程自動化的發(fā)展受到了阻礙。另外不同企業(yè)和商家在軟、硬件產(chǎn)品交換過程中，因為程序接口的不一致，影響企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的傳輸交流，進(jìn)而阻礙了企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的共享，使電氣工程及自動化系統(tǒng)在實際運行中無法發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng)。

3 電氣工程自動化對策分析

（一）發(fā)電廠自動化。發(fā)電廠作為電力系統(tǒng)的始端，它的自動化決定了整個電力工程的自動化。火力發(fā)電廠是利用煤、油、天然氣、油頁巖等為燃料的發(fā)電廠。它的自動化系統(tǒng)一般由廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、電廠管理信息系統(tǒng)（MIS）、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、故障信息子系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息管理子站、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、機組分散控制系統(tǒng)（DCS）構(gòu)成。（PCU）是其中最為重要的部分，可接受現(xiàn)場變送器、脈沖量、開關(guān)量、電氣量、熱電偶、熱電阻等信號，可直接應(yīng)用于生產(chǎn)過程，它是由能可冗余配置的主控模件（MCU）和智能 I/O 模件構(gòu)成，在運算處理之后可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的聯(lián)鎖監(jiān)測、聯(lián)鎖控制、聯(lián)鎖保護(hù)等。運行人員工作站（OS）和工程師工作站（ES）能夠提供了人機接口，同時為電氣設(shè)備維修工程師提供系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置等手段。數(shù)據(jù)的采集、處理、監(jiān)控都采用微型計算機來完成，機組的監(jiān)控水平得到了大幅度的提升，也提高了人機交互界面；無論是進(jìn)口的機組，還是國產(chǎn)的大型機組，基本都安裝了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；在很多電廠的自動裝置設(shè)備都是采用數(shù)字化儀表來進(jìn)行顯示控制，而不再是過去那種傳統(tǒng)的機械式儀表，這些措施都將我國的電廠熱工自動化技術(shù)推向到了一個新的高度。

（二）變電站綜合自動化。隨著使用規(guī)模的擴(kuò)大和實用技術(shù)的推廣，人們已經(jīng)越來越多的認(rèn)識到變電站綜合自動化的重要性。自動化技術(shù)應(yīng)用于變電站的主要目的是確保變電站的運營安全，提高變電站工作效率，加強對變電站的監(jiān)控，逐步取代掉人工監(jiān)視和人工操作，它是建立在變電站自動控制技術(shù)和變電站應(yīng)用信息處理、傳輸技術(shù)基礎(chǔ)之上的。自動化變電站系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：一是控制系統(tǒng)。主要是進(jìn)行變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量的數(shù)據(jù)采集、故障錄波和測距、故障記錄、斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動作順序記錄的事件順序記錄、操作控制功能、安全監(jiān)視功能、人機聯(lián)系功能、數(shù)據(jù)處理與記錄功能、諧波分析與監(jiān)視、打印功能。二是繼電保護(hù)子系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)中的微機繼電保護(hù)主要包括輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動選線、自動重合閘等。三是電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。四是低頻減負(fù)荷控制及備用電源自動投入子系統(tǒng)。備用電源自動投入已成為變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能之一。五是通信子系統(tǒng)。主要由內(nèi)部的信息溝通和變電站與其他管理部門的信息溝通。

（三）電氣工程狀態(tài)檢修自動化。電氣工程狀態(tài)檢修技術(shù)主要是指通過應(yīng)用電氣工程設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的方式，重點發(fā)揮其在狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷方向的綜合性應(yīng)用功能，提供狀態(tài)檢修所對應(yīng)設(shè)備在正常運行狀態(tài)下所表現(xiàn)出的運行狀態(tài)信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)，同時也可以結(jié)合這部分?jǐn)?shù)據(jù)實現(xiàn)對電氣工程相應(yīng)設(shè)備運行狀態(tài)以及可能存在安全隱患或是故障的問題進(jìn)行有效預(yù)測。按照此種方式，還能夠?qū)鹘y(tǒng)意義上的故障檢修模式轉(zhuǎn)變成為全新的狀態(tài)檢修模式。從實踐應(yīng)用的角度上來說，將狀態(tài)檢修技術(shù)應(yīng)用于電氣工程實踐工作過程中不但能夠提高相應(yīng)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，同時也使得傳統(tǒng)意義上定期檢修作業(yè)模式下可能存在的缺陷以及遺漏性問題得到有效克服，從而保障運行安全。

（四）先進(jìn)制動控制自動化。相對于常規(guī)PD控制，與此相對應(yīng)的先進(jìn)制動控制的控制效果要更加突出，表現(xiàn)更加好。先進(jìn)制動控制自動化采取建立一個動態(tài)的數(shù)學(xué)模型來表征一個實際過程，通過多個輸入和輸出的變量之間關(guān)系相互的約束實現(xiàn)控制，主要是通過軟件來實施控制。過程變量數(shù)據(jù)的采集、處理和軟件測量必須保證其有效性和可靠性，主要是因為現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集受噪音的干擾，需要做濾波處理。適時計算不可測量的變量數(shù)值正是先進(jìn)控制的主要內(nèi)容。在化工業(yè)生產(chǎn)中，飽和蒸汽壓、反應(yīng)熱、某些蒸餾塔的質(zhì)量指標(biāo)數(shù)值，就需要軟測量技術(shù)才能準(zhǔn)確獲得。先進(jìn)控制的策略包括傳統(tǒng)的串級、筆直、前饋控制等內(nèi)容，還有智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模糊控制等都是先進(jìn)控制的策略所在。智能控制是目前自動化發(fā)展的趨勢及熱點，也是先進(jìn)控制的熱點。生產(chǎn)過程的故障診斷以及過程的監(jiān)督控制都需要智能系統(tǒng)來完成。專家系統(tǒng)可以進(jìn)行自動化生產(chǎn)故障的診斷以及過程的監(jiān)控，通過計算機完成與人工操作同樣效果的控制。在化工企業(yè)中，主要是進(jìn)行滯后大、非線性的模糊控制及技術(shù)。處理復(fù)雜多的模式及聯(lián)想預(yù)測和記憶需要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來完成。這種技術(shù)可以用于質(zhì)量預(yù)測，結(jié)合模糊控制進(jìn)行非線性對象的生產(chǎn)控制，替代儀表，進(jìn)行疑難及復(fù)雜的控制。

總之，電氣自動化不但得到了充分的發(fā)展，它也會在現(xiàn)代工業(yè)中起著舉足輕重的作用，它完全能促進(jìn)我國生產(chǎn)力的發(fā)展。至此，將會給我們帶來生產(chǎn)效率的大幅度提高，以及社會發(fā)展的穩(wěn)定與進(jìn)步。

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