史永偉

[摘 ? ?要]得益于技術的不斷進步和市場的持續(xù)擴大，我國的電氣工程自動化發(fā)展蒸蒸日上，對整個機械行業(yè)以及電力行業(yè)都產(chǎn)生了極大的推動作用。而在電氣工程自動化中合理應用儀表測控技術，可以進一步提升電力系統(tǒng)運行的效率、質(zhì)量和穩(wěn)定性。主要就儀表測控技術所囊括的各項內(nèi)容，深入探究其在電氣工程自動化中的具體應用。

[關鍵詞]儀表測控技術;電氣工程;自動化

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Thanks to the continuous progress of technology and market expansion， the development of electrical engineering automation in China has played a great role on the whole machinery industry and the power industry. The reasonable application of the instrument measurement and control technology in the electrical engineering automation can further improve the efficiency， quality and stability of the power system operation. This paper focuses on the instrument measurement and control technology and explores the specific application in electrical engineering automation.

[Keywords]instrument measurement and control technology; electrical engineering; automation

1 儀表測控技術的內(nèi)部結構分析

對電氣工程自動化而言，最關鍵的部分在于保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而為社會生產(chǎn)以及民眾生活提供切實保障。因此，在日常工作中，電氣工程自動化工作人員必須對儀表測控技術有充分了解，這樣才能進行有效的利用。一般來說，儀表測控技術的內(nèi)部結構包含遠程監(jiān)測控制、集中監(jiān)測控制和現(xiàn)場總線監(jiān)測控制這三大類技術。

1.1 遠程監(jiān)測控制技術

這項技術常被用在持續(xù)采集信息以實現(xiàn)對設備運行狀況的評估，同時實現(xiàn)遠程管理服務。對電廠來說，應用該技術可以更高效地檢測和修復設備安全問題，保證設備功能的良好以及運行狀態(tài)的穩(wěn)定。不僅如此，該技術在追蹤和收集相關應用程序以及硬件信息方面效果顯著，便于實現(xiàn)對計算機、網(wǎng)絡和軟件等的主動監(jiān)視，電廠也可以借助它來實時監(jiān)視交換機、路由器等設備。這項技術的擴展審核囊括了遠程會話的視頻記錄，而電廠則憑借對虛擬計算機的監(jiān)視來實現(xiàn)該信息的獲取，例如Hyper-V和VMware基礎架構。在電氣工程自動化中，該技術還可以有效連接服務器與工作站，同時發(fā)送更新后的數(shù)據(jù)給操作系統(tǒng)，整個過程中一旦發(fā)現(xiàn)存在隱患就能通過編寫代碼來實施彌補，從而制止了關鍵信息的泄露。應用儀表自控技術過程中，遠程監(jiān)控能夠切實有效地助力使用者更好地掌握設備真實運行狀況，達到實時模擬監(jiān)控的效果。而離散傳感器的使用則能更有效地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集。服務器運行中會采用多種報警方式，這是為了保證內(nèi)部監(jiān)視系統(tǒng)具備更多樣的功能。

1.2 集中監(jiān)測控制技術

對于儀表測控技術的內(nèi)部構成而言，集中監(jiān)測控制技術極為重要，它是通過數(shù)據(jù)遠程評估以及包括監(jiān)測員、評審員和團隊工作人員在內(nèi)的信息評估，實現(xiàn)對電氣工程自動化運行中各項設備的監(jiān)視。加之電子獲取技術的不斷改良，使得監(jiān)視研究的數(shù)據(jù)可以從集中和遠程的角度開展追蹤，最終更高效地對設備運行中的風險因素進行監(jiān)視。正因為如此，監(jiān)管機構建議使用集中監(jiān)控模式來監(jiān)督電氣工程自動化運行中的設備狀態(tài)，同時結合相應的計劃與流程，實現(xiàn)對儀表測控技術精準度的進一步提升?？紤]到以往每一至二月實施一次監(jiān)視的方式并沒有產(chǎn)生足夠精準的數(shù)據(jù)，因而應及時開發(fā)出更加穩(wěn)定、質(zhì)量更好的監(jiān)控方法，此時就可以使用集中式監(jiān)控，運用適當?shù)馁Y源與技術，通過合理的流程輸出更具效能的監(jiān)控解決方案。對電氣企業(yè)而言，集中監(jiān)控技術的應用有助于提高風險識別成效，在集中識別錯誤率較高的設備并借助協(xié)議偏差和數(shù)據(jù)異常的站點分析之后，就能夠顯著提升儀表測控的精確度，同時還促進了對曲項分布和異常值等的識別，使得工作人員能夠盡早察覺可能出現(xiàn)故障的設備?？偟膩碚f，這項技術通過恰當?shù)挠媱澃才排c合理的技術應用，為儀表測量貢獻了效果顯著的智能化解決方案。對于電氣工程自動化設備管理成本不斷提升的問題，這項技術的應用也可以促進成本的節(jié)約，并且使得儀表測控技術的精準度和效果得以提升。

1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)測控制技術

對過程的自動化來說，現(xiàn)場總線系統(tǒng)發(fā)揮不可替代的作用，保障了最佳水平的可用性和可靠性，即通過開發(fā)一些全新的能夠執(zhí)行診斷的組件來解決日常運行中出現(xiàn)的典型故障。此類組件通常可以建立在透明、無縫的現(xiàn)場總線基礎架構上，無須憑借其他工程輔助，但必須做到連續(xù)監(jiān)視控制柜以及周遭環(huán)境，以最大程度保障系統(tǒng)運行。需要注意的是，應用現(xiàn)場總線技術，務必要將電源和總線連接都歸納在控制室機柜里。當前創(chuàng)新型的網(wǎng)關大都具備了數(shù)字輸入功能，能夠用在脈沖計數(shù)器以及頻率測量等領域，或者用于連接模擬傳感器。此類系統(tǒng)集成了用于控制空調(diào)單元的功率繼電器以及空氣濕度傳感器，從而確保上文提到的組件得以被靈活運用在監(jiān)視控制柜和周遭區(qū)域。同時，以太網(wǎng)的功效體現(xiàn)在示波器和大量數(shù)據(jù)的歷史測量中，此時該軟件無須特定配置即可實現(xiàn)自動搜索和加入以太網(wǎng)，其具體優(yōu)勢主要集中在以下方面。

（1）對系統(tǒng)操作的優(yōu)化。這項技術可以將全部設備的所有變量都納入到控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)遠程診斷、趨勢分析、過程優(yōu)化研究、預測性維護、遠程配置以及資產(chǎn)管理等功能。而數(shù)字通信本身不受干擾的特點使得測量準確性和控制能力大幅提升。

（2）對系統(tǒng)故障風險的弱化以及系統(tǒng)操作可靠性的提高。數(shù)字現(xiàn)場總線設備多采用微處理器，因此也具備一定的自檢和通信功能，降低了停機時間，變相提高了電廠的安全性。如果發(fā)覺有異常情況，或者需要進行預防性維護時，也可以及時通知電廠相關工人人員，便于后者快速高效地解決問題。

（3）對電廠績效和資產(chǎn)管理的強化。數(shù)字現(xiàn)場總線技術使得包括診斷、校準、標識以及其他維護管理操作在內(nèi)的資產(chǎn)管理功能，得以對來自現(xiàn)場設備的海量信息進行實時挖掘。對用戶來說，也可以主動進行維護，以便將資源分配到需要的地方。

（4）對系統(tǒng)靈活性和可操作性的提升。數(shù)字現(xiàn)場總線技術采用了開放式協(xié)議，故而能夠較為輕易地將電廠中來自不同供應商的不同子系統(tǒng)進行集成，且不需要定制編程即可實現(xiàn)信息訪問。從另一角度來說，當控制系統(tǒng)依舊無法使用時，往往需要在安裝后立即檢查物理層。而為了實施這些檢查，會使用到一種特殊形式的通過以太網(wǎng)的FF-H1通信，此時驅動程序的存在便為筆記本電腦直接在網(wǎng)關上建立FF-H1通信奠定了必要條件。當這樣的通訊建成時，就能夠對網(wǎng)段質(zhì)量和所有連接設備的通訊狀況進行檢查，再借助FF-H1在控制技術中激活所有設置。整個調(diào)試過程中生成的報告，系統(tǒng)均提供了導入和導出的功能。事實上，現(xiàn)場總線監(jiān)測控制技術擁有全新的智能診斷功能，比如具備自我監(jiān)控功能的雷電保護、以及高級短路保護等。而降低硬件和相關成本，使得所需的連接器、端接器、功率調(diào)節(jié)器等能夠抵消部分費用，其原因在于：①數(shù)字現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)了一條線路搭載多個設備的構想，降低了對電線、導線管、電纜橋架以及控制柜的需求;②由于實現(xiàn)控制策略的標準功能塊存在，使得系統(tǒng)所需的硬件數(shù)量減少，比如電源、輸入/輸出轉換器、機柜等;③多變量數(shù)字現(xiàn)場總線變送器，往往具有緊密耦合安裝，能夠消除對溫度變送器的需求;④得益于所需的I/O卡數(shù)量減少，控制室設備上的電力負載以及控制柜的尺寸也相應縮減;⑤由于硬件的減少，使得系統(tǒng)啟動以及參數(shù)優(yōu)化操作得以簡化，同時降低了系統(tǒng)安裝、調(diào)試的時間和建造成本。

2 儀表測控技術在電氣工程自動化中的具體應用

在儀表測控技術的廣泛應用下，電氣工程自動化發(fā)展效果顯著。具體而言，可以從兩方面剖析儀表控制技術的實際應用情況。

2.1 分散測控體系儀表測控技術的應用

該技術本質(zhì)是一種計算機控制系統(tǒng)，且內(nèi)含了大量控制回路，其中廣泛存在遍及全系統(tǒng)的自治控制區(qū)，無須中央操作員的監(jiān)督控制。應當關注的是：①這項技術由眾多處理器以及數(shù)據(jù)字段（DF）即通信總線組成，其中數(shù)據(jù)總線的功能體現(xiàn)在為處理器之間提供消息通信。這項技術應用在電氣自動化過程中時，處理器本身具備一個自治控制處理器（ACP）和應用程序（AP），其作用在于監(jiān)視和控制電廠。這里所指的ACP是一種中間件，用于處理器內(nèi)的AP，負責提供連接到DF的發(fā)布功能。而此處的發(fā)布可理解為多對多組件之間的通信模型，該模型內(nèi)的組件可被指定為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，系統(tǒng)可以同時指定為需要數(shù)據(jù)作為輸入的數(shù)據(jù);②AP之間的消息多由交易代碼（TCD）和數(shù)據(jù)組成，其中TCD作為DF上的唯一標識符，能夠在邏輯上對AP之間的通信進行定義;另外，ADS的優(yōu)勢在于對升級和擴展現(xiàn)有系統(tǒng)的加成，往往不用對現(xiàn)有系統(tǒng)進行修改即可安裝和激活新的AP。在實際測試中，測試新的AP以實現(xiàn)對現(xiàn)有AP的替代，需要以下3個步驟：①測試AP依據(jù)TCD與正在處理在線任務的APj接受相同數(shù)據(jù);②測試AP依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建臨時數(shù)據(jù)，再將其發(fā)布到帶有測試標志的數(shù)據(jù)字段中;③在線AP接受并處理臨時數(shù)據(jù)，然后發(fā)布結果，最終由日志記錄程序進行接受。一般情況下，都需要在不同資源上多次執(zhí)行AP，這樣才能保證其可靠性，而TCD機制的存在使得這易于實現(xiàn)。該種情況需要借助2個步驟：①由APj和APj'訂閱相同的數(shù)據(jù)，然后將處理后的結果進行發(fā)布;②由APk負責檢查兩個AP發(fā)布的結果符合程度，再進入到下一個處理程序。首先是空間擴展，當系統(tǒng)較大時，就響應性和可靠性來說，應當具備異構子系統(tǒng)。由于引入了數(shù)據(jù)字段中的多播組來應對大規(guī)模的異構屬性，且這些屬性從邏輯上講實現(xiàn)了對所有數(shù)據(jù)字段的分段處理。除此之外，在連接大型系統(tǒng)數(shù)據(jù)字段的多播組中，網(wǎng)關也常用到，它可以根據(jù)某些過濾消息除了連接數(shù)據(jù)字段以外的策略，從而規(guī)避了可能因發(fā)布通信體系結構而引起的消息泛濫;同時對于時間擴展，依靠原始ADS中的數(shù)據(jù)字段通過網(wǎng)絡在處理器之間傳播消息，將其擦除以保持通信量的恒定。需要注意的是，在將新應用程序安裝到實際環(huán)境之前，必須要借助部分歷史數(shù)據(jù)來進行測試，此時ADS不提供這樣的服務。而用于AP的擴展名安裝了具有存儲功能的組件，使得歷史數(shù)據(jù)得以保留在數(shù)據(jù)字段中，該機制的實現(xiàn)憑借的是使用消息中間件定期發(fā)布歷史數(shù)據(jù)目錄的功能。

2.2 儀表測控防干擾技術的應用

儀表測控技術在實際使用中難免受到各種因素影響，其精度和效率并非一成不變。為了解決對儀表測控工作影響的問題，最有效的做法是增加防干擾技術。當前，我國儀表測控防干擾技術形式主要包含隔離技術、屏蔽技術和軟件技術三種，且分別具有不同功能和特征。①隔離技術主要借助兩個重點區(qū)域，即可靠絕緣區(qū)域以及合理配線區(qū)域。②屏蔽技術主要依靠金屬導體作為保護介質(zhì)，實現(xiàn)對測控儀表工作中易受到干擾元件、線路和信號接收線的屏蔽，從而完成防干擾操作。采用了屏蔽技術的儀表測控設備還可以對電流性噪聲耦合現(xiàn)場的發(fā)生進行有效預防，從而實現(xiàn)了對電磁防護功能的進一步加強。③軟件技術，其關鍵在于對系統(tǒng)軟件進行優(yōu)化改進，以實現(xiàn)儀表測控技術的防干擾目的。

3 結語

盡管現(xiàn)階段儀表監(jiān)測技術在電氣工程自動化中被廣泛使用，但仍不能停止對其研究和改善，這樣才能滿足日益增長的用電需求，助力各行各業(yè)以及社會經(jīng)濟發(fā)展順利前行。對電力部門而言，必須要充分意識到儀表監(jiān)測技術的價值，并投入足夠的研究以優(yōu)化相關技術，提升應用成效，促進整個行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 胡瑞.探討電氣工程自動化中的儀表測控技術[J].科技視界，2018（7）：134-135.