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        電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用

        2020-12-28 10:13:34范大鳴
        通信電源技術(shù) 2020年17期
        關(guān)鍵詞:電氣工程故障系統(tǒng)

        范大鳴

        (渤海船舶職業(yè)學(xué)院,遼寧 葫蘆島 125005)

        0 前 言

        科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展和進(jìn)步推動了電氣工程的技術(shù)性轉(zhuǎn)型,為了維持電力行業(yè)發(fā)展建設(shè)的綜合水平,要整合電氣自動化項目模塊,發(fā)揮其應(yīng)用價值,促進(jìn)電氣工程安全性和穩(wěn)定性全面提升。

        1 電氣工程及其自動化概述

        1.1 內(nèi)涵和組成

        1.1.1 內(nèi)涵

        從宏觀層面分析,電氣工程及其自動化是將電氣技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及電機(jī)電器技術(shù)等融合在一起的綜合技術(shù)體系,實現(xiàn)弱電—強(qiáng)電結(jié)合、機(jī)電結(jié)合以及硬件—軟件結(jié)合,從而有效滿足系統(tǒng)應(yīng)用自動化需求。電氣自動化被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中,從家庭電路設(shè)計到航空航天,電氣自動化技術(shù)均發(fā)揮了極大的作用,改變了人們傳統(tǒng)的生活模式,也為整個電氣工程的升級轉(zhuǎn)型提供了支持[1]。

        1.1.2 電氣工程自動化體系組成

        電氣工程自動化體系按照功能單元劃分,分為信號接收單元、信息處理單元、信號輸出單元;若是按照層級結(jié)構(gòu)劃分,則分為站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層及現(xiàn)場設(shè)備層。

        1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則

        在電氣自動化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計的過程中,要遵循以下原則。

        (1)電氣工程自動化將自動化技術(shù)要點作為核心,并且結(jié)合客戶的實際需求增設(shè)設(shè)計環(huán)節(jié),有效發(fā)揮發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢[2]。例如,為了確保電氣自動化技術(shù)環(huán)節(jié)的合理性,采取對應(yīng)的變頻設(shè)備實現(xiàn)可編程邏輯控制器變頻器通信設(shè)計,具體的工作模式參數(shù)見表1,配置參數(shù)的設(shè)定可以依據(jù)客戶的實際需求進(jìn)行處理,從而落實電氣自動化的單元功能,確保電氣工程中電氣自動化能優(yōu)化具體工序質(zhì)量。

        表1 變頻器參數(shù)設(shè)計

        (2)電氣自動化設(shè)計工序?qū)崿F(xiàn)了電氣單元和機(jī)械單元的融合,也有效減少了傳統(tǒng)單一化機(jī)械應(yīng)用模式造成的不足,設(shè)計要秉持全面性原則。

        1.3 系統(tǒng)設(shè)計特點

        在電氣自動化項目設(shè)計工作中,經(jīng)濟(jì)實用性是最關(guān)鍵的特征,確保設(shè)計能在融合相應(yīng)技術(shù)的同時發(fā)揮其便捷性優(yōu)勢,從而真正推動智能化體系和電氣工程項目有效融合。

        第一,電氣自動化體系不需要建立復(fù)雜的控制模型,而是在精簡控制流程的同時提高控制精度,最重要的是,避免傳統(tǒng)模型構(gòu)建中產(chǎn)生的故障隱患。例如,多數(shù)電氣自動化系統(tǒng)需要借助對應(yīng)的程序工具完成集成開發(fā)工作,采取C編譯器、支持C語言開發(fā),借助ADC1.2提供相應(yīng)的開發(fā)環(huán)節(jié),從而提高運行效率[3]?;A(chǔ)框架流程見圖1。

        圖1 主程序流程設(shè)計圖

        第二,借助電氣自動化設(shè)計模塊能最大化提升數(shù)據(jù)處理的一致性,并且能為數(shù)據(jù)信息處理成效的提升提供保障。需要注意的是,因為受控對象本身具有可變性特點,這就會無形中增加了控制難度。利用電氣自動化技術(shù)能有效整合技術(shù)應(yīng)用模式,從而解決控制問題。

        第三,電氣自動化模式能為電氣工程系統(tǒng)調(diào)控流程的優(yōu)化提供保障,不僅能提升調(diào)控水平,還能簡化操作流程,從而保證電氣工程發(fā)展的實效性。例如,在工廠鍋爐管理中應(yīng)用電氣自控技術(shù),借助LBC控制系統(tǒng)能對水位進(jìn)行實時的報警處理,依據(jù)液位傳感器完成水位測量,借助4~20 mA之間的輸出信號就能予以數(shù)據(jù)對比,從而判定LBC系統(tǒng)預(yù)警信號,提示相應(yīng)人員開展對應(yīng)的工作。

        2 電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用意義

        在電氣工程項目中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)具有重要的實踐意義,能有效打造更加完整的電氣工程應(yīng)用平臺,無論是監(jiān)控監(jiān)測工作質(zhì)量還是智能化處理效果均能得到全面提升。

        2.1 提高監(jiān)測質(zhì)量

        在電氣工程中積極應(yīng)用電氣自動化技術(shù),建立有效的設(shè)備實時監(jiān)控體系,能為電氣設(shè)備常規(guī)化運行提供支持。尤其是變壓器及斷路器等關(guān)鍵設(shè)備,應(yīng)用電氣自動化就能進(jìn)一步完善故障判定效果,從而提高監(jiān)測效率,為降低工作量及工作難度提供支持。與此同時,電氣自動化技術(shù)體系能為后續(xù)進(jìn)行電氣設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)維修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),保證維護(hù)人員能及時分析問題產(chǎn)生的原因而進(jìn)行故障處理或者器件更換[4]。

        2.2 推動智能化發(fā)展

        電氣工程中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)是推動行業(yè)向智能化方向發(fā)展的根本路徑。一方面,借助電氣自動化能建立網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用模式,強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)水平的同時,能依據(jù)智能傳感器完善系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理工作,針對出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行及時的錯誤報告提醒,有效提升管控水平[5]。另一方面,電氣自動化能推動行業(yè)綠色發(fā)展,減少對環(huán)境造成的壓力,在提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量水平的基礎(chǔ)上減少行業(yè)的資源應(yīng)用成本,為智能變電站及智能反饋技術(shù)的合理應(yīng)用提供保障,促進(jìn)行業(yè)向節(jié)約化方向發(fā)展。此外,在電氣工程中積極推進(jìn)和深化研究電氣自動化項目是建立模塊化處理模式的根本路徑,有助于縮短項目研發(fā)周期,并且在統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計模式基礎(chǔ)上減少成本投入。

        3 電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用路徑

        在電氣工程中要善用電氣自動化體系,發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢,維護(hù)應(yīng)用效果和綜合質(zhì)量,打造更加完整的應(yīng)用技術(shù)平臺和工程方案,從而確保相應(yīng)的工作環(huán)節(jié)能實現(xiàn)效率的最優(yōu)化。

        3.1 電網(wǎng)調(diào)度

        對于電氣工程項目而言,電網(wǎng)調(diào)度指的是電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化分配機(jī)制,要借助不同的服務(wù)器完成相應(yīng)的工作,從而確保應(yīng)用效果和電力工程應(yīng)用質(zhì)量達(dá)到預(yù)期。因此,發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢,合理調(diào)控電氣工程項目具有重要的意義[5]。

        第一,借助電氣自動化處理模式完成經(jīng)濟(jì)調(diào)度,將保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和綜合質(zhì)量作為關(guān)鍵,打造完整、科學(xué)的電力運行系統(tǒng)。與此同時,能全面解讀相應(yīng)數(shù)據(jù),獲取數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的同時,建立完善的數(shù)據(jù)監(jiān)督管理體系。另外,依據(jù)不同用戶的實際需求發(fā)揮電網(wǎng)系統(tǒng)的計算能力,也能在信息富集、信息處理及信息傳輸?shù)幕A(chǔ)上實現(xiàn)多元化調(diào)整和控制,最關(guān)鍵的是能完成電網(wǎng)負(fù)荷承載的判定,提升經(jīng)濟(jì)調(diào)度的合理性和科學(xué)性。

        第二,數(shù)據(jù)監(jiān)控。對于企業(yè)而言,電氣工程的數(shù)據(jù)是決定整體項目發(fā)展和運行質(zhì)量的根本,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)富集模式存在人力、物力損耗嚴(yán)重的現(xiàn)象,而借助電氣自動化技術(shù)不僅能完成電力數(shù)據(jù)的分析,還能結(jié)合數(shù)據(jù)走勢及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系預(yù)測走向,大大提升了電力系統(tǒng)的安全性。例如,借助非接觸式轉(zhuǎn)速傳感器對脈沖信號進(jìn)行記錄,能有效應(yīng)用測量盤完成光敏元件的信息收集,從而依據(jù)介電常數(shù)周期性變化規(guī)律判定軸轉(zhuǎn)速的情況,然后遞交壓力傳感器,完成數(shù)分析,提高響應(yīng)時間,將響應(yīng)時間控制在1~2 s[4]。

        第三,故障排除。利用自動化技術(shù)能有效建立電氣自動化處理機(jī)制,及時進(jìn)行故障檢索,從而借助數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度完成分析,快速排查故障點,有效提升故障排除效率,為后續(xù)全面實施科學(xué)化處理機(jī)制奠定基礎(chǔ)。例如,基于PLC技術(shù)的電氣工程開關(guān)量控制工作中,能實現(xiàn)對電流的合理性自動化控制,如果設(shè)備出現(xiàn)故障問題,能及時進(jìn)行故障診斷和自我修復(fù),并且對系統(tǒng)額定電壓數(shù)值予以控制調(diào)節(jié),從而維持電氣工程系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

        3.2 發(fā)電廠

        近幾年,發(fā)電廠在常規(guī)化管理中應(yīng)用分散監(jiān)控系統(tǒng),需要依托通信網(wǎng)絡(luò)。而通信網(wǎng)絡(luò)是無數(shù)個控制單元組成的以太網(wǎng),因此,將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用在發(fā)電廠監(jiān)控工作中具有重要的意義,不僅能及時進(jìn)行信息處理和問題預(yù)警,而且能及時處理簡單問題,從而減少經(jīng)濟(jì)損失[4]。尤其是新能源項目中,風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,主發(fā)電機(jī)、自動迎風(fēng)轉(zhuǎn)向裝置等構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)備體系,這就對電氣自動化提出了新的挑戰(zhàn),為了滿足實際需求,操作人員要結(jié)合區(qū)域性風(fēng)力條件完善科學(xué)調(diào)整機(jī)制,從而優(yōu)化發(fā)電效率。

        另外,火力發(fā)電廠也開始大范圍推廣電氣自動化技術(shù),搭建設(shè)備運動系統(tǒng)監(jiān)督模式、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及信息監(jiān)控系統(tǒng)等。與此同時,要整合二次電力保護(hù)系統(tǒng),提高應(yīng)用效率的同時提升智能化工作綜合效率。例如,將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用在工程閉環(huán)系統(tǒng)體系內(nèi),加入PID指令,就能在充分考量外部因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和控制,維持系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)價值和安全性,建構(gòu)穩(wěn)定有效的運行模式,凸顯電氣工程中電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢,為保障系統(tǒng)可靠應(yīng)用提供支持[2]。

        3.3 變電站

        在信息技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的時代背景下,變電站的智能化轉(zhuǎn)型工作逐步推進(jìn),不僅能實現(xiàn)信息控制,還能有效完成信息的傳輸處理。

        3.3.1 設(shè)備優(yōu)化

        第一,計算機(jī)取代電磁設(shè)備,減少應(yīng)用中出現(xiàn)的故障,打造更加環(huán)保高效的應(yīng)用模式,并且能提升針對性處理工序的完整程度,同時能降低安全故障和隱患出現(xiàn)的概率,提高工作環(huán)境的安全性,避免造成經(jīng)濟(jì)損失。

        第二,智能化設(shè)備取代人工機(jī)械設(shè)備,大大提高工作效率,降低人工工作強(qiáng)度。

        第三,轉(zhuǎn)變生產(chǎn)理念,利用自動測量和自動監(jiān)控設(shè)備打造更加和諧高效的生產(chǎn)模式,建立多樣化運維方案,突破傳統(tǒng)經(jīng)營模式的瓶頸,整合資源和技術(shù)體系后真正滿足電力發(fā)展的時代需求。

        3.3.2 故障檢測

        在電氣工程體系中應(yīng)用電氣自動化技術(shù),能應(yīng)用配置較高的傳感器實現(xiàn)故障檢測,并且精準(zhǔn)分析故障產(chǎn)生的原因,從而制定對應(yīng)的處理方案和應(yīng)用管理規(guī)劃,為后續(xù)全面維持電力工程項目運行穩(wěn)定性提供支持。值得一提的是,應(yīng)用電氣自動化技術(shù),還能優(yōu)化用電質(zhì)量,實現(xiàn)環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性并行的發(fā)展目標(biāo),同時最大限度地凸顯清潔能源的應(yīng)用優(yōu)勢,減少對環(huán)境的污染[2]。

        3.3.3 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        借助先進(jìn)的計算機(jī)信息處理技術(shù),能有效維護(hù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作,滿足大規(guī)模用電環(huán)境中出現(xiàn)的電力失穩(wěn)問題,也能最大化降低故障維護(hù)成本。相關(guān)人員要按照標(biāo)準(zhǔn)化電氣自動化技術(shù)約束管理流程完成對應(yīng)工作,提高用戶體驗感的同時,借助交流互動維持電網(wǎng)調(diào)控工作的合理性。例如,將IEC61850作為通信協(xié)議,變電站能建立有效的二次裝備組網(wǎng),從而提升數(shù)據(jù)信息的交互協(xié)同應(yīng)用質(zhì)量,為數(shù)字化系統(tǒng)的全面推廣提供支持。

        4 結(jié) 論

        對于國家發(fā)展而言,電氣工程具有重要的作用,而電氣自動化是電氣工程發(fā)展的必然趨勢。今后,要升級技術(shù)內(nèi)核,實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新,滿足社會需求的同時優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用流程,發(fā)揮其監(jiān)控、調(diào)節(jié)、智能化處理等方面的優(yōu)勢,促進(jìn)電氣工程的全面進(jìn)步和可持續(xù)健康發(fā)展。

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