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在我国社会生产过程中,涉及到电气自动化的行业很多,比如说农业、工业、高科技行业等,这些行业的生产活动都会涉及到电气自动化。而对于电气自动化本身来说,它涉及了与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等多个领域。正是因为电气自动化涉及的行业很多,所以说电气自动化对我国经济的发展具有深远的意义,它是我国实行低碳经济发展的关键之一。另外,电气自动化系统的组成主要包含了传输信号的接受部分,这个部分主要就是负责信号的接受与传递;接着就是信号处理部分,这个部分是负责处理接受到的信号,通过处理可以继续地传递;最后是信号的传出部分,接收的信号通过处理还要传递出去,他们共同构成了电气自动化系统。
2电气自动化在电气工程中的具体应用
2.1在电网调度中应用电气自动化随着科技的发展和社会的进步,电气自动化被广泛地应用到很多领域当中,其中电气自动化也广泛地应用在电网调度中。电网调度是一个非常重要的工程,它具体指的是通过服务器来实现电的调度,而电气自动化帮助电网调度实现了自动化。这种调度自动化系统表现出了比较强大的功能,主要表现为它可以很好地保障电网运行,这个功能的实现主要是依靠了电网运行过程中的经济调度;同时电网调度自动化可以实现系统负荷情况的预测,这个功能的实现主要是依靠监测和分析电力生产过程中的数据,对系统负荷的预测能够有效地保护系统,保障系统正常运行;而且电网调度自动化可以很好地、迅速地确定整个系统发生故障的地方,大大地提高了系统故障排除效率。总而言之,电网调度自动化是整个电力系统提高运行效率的有力保障。
2.2在发电厂发散监控系统中的应用在现代生活中,电跟人们的生活是密切相关的,电成为了人们生活中的不可或缺的生活用品,它的重要性不言而喻,这就意味着发电厂的重要地位。发电厂是整个电力系统运行的重要支撑,因此发电厂的安全运行和高效率运行是非常重要的,而在发电厂中通常采用发散监控系统来保障发电厂的正常运转,在发散监控系统中,主要是通过以太网过程控制单元以及相应的数据通讯来实现发电厂的发散监控,而且这种发散监控系统一般采用分层结构。发散监控系统发挥着重要的作用,它不仅可以监视设备的实时运行状态,这可以作为判断设备有无存在故障的标志,这样就能有效地提高发电厂设备的使用寿命,大大地改善了发电厂的效益。
2.3在变电站中应用电气自动化随着电气自动化的发展,这种自动化技术被广泛地应用,变电站也采用了电气自动化技术。变电站是整个电力系统中的一个重要的环节,特别是变电站的运行管理是非常重要的,而目前变电站就采用了自动化技术来进行运行管理,很大程度地提高了变电站的运行管理效率。变电站的运行管理主要是通过信息处理技术与自动化技术相结合来实现的,而且形成了自动化系统,自动化在变电站中的应用具有很鲜明的特点,即人工操作被智能化的操作界面所代替,它推动了电力系统又向前迈了一大步,具有划时代的意义。
3电气自动化在电气工程中的不足及改进策略
3.1电气自动化在电气工程中的不足任何事物的发展都具有双面性,在发展的过程中都会伴随着一些问题,电气自动化的发展也比例外。虽然电气自动化在电气工程中展现出了强有力的优势,不仅可以很好地提高系统的运行效率,而且增强了电力系统的预后。但是电气自动化的发展还处于比较初级的阶段,很多相关的技术还不是很成熟,仍然存在一些需要解决的问题,在电力系统运转过程中,电气自动化常表现出的问题有它不能很好地满足现代电力系统中的一些要求,同时也不能比较有效地负载现代电网,而且常常会遭到雷击的破坏,容易受到电磁的辐射和干扰,严重地影响了整个电力系统的运行。这些现行的问题都是需要不断地解决和完善的,这样才能保证电气自动化发挥更大的效用。
3.2完善电气自动化在电气工程中不足的策略由于电气自动化的发展还存在一些需要及时解决的问题,所以科技工作者还要进一步的努力,不断地完善电气自动化现行存在的问题。其实,要想解决电气自动化存在的问题无非要从技术攻关和科技理念入手。笔者认为统一系统开发平台是一个相对有效的措施,因为统一系统开发平台可以降低设计所需要的时间和费用,并且方便进行系统实施和测试;另外,要想完善现行的问题,还可以加强电气自动化的人性化设计,改变并完善设计理念,应该从现阶段技术与时代精神相符合的程度来进行电气工程自动化系统设计,要更多地考虑人性化电气自动化设计,最终才可实现电气自动化地迅速发展。
4电气自动化的未来前景
电气自动化在工业生产中的应用会越来越广泛,它在电气工程中的应用已经得到了很好地证实,而且在未来的一段时间里将会得到更进一步地发展。比如说可以实现电力设备的智能化,实现电力系统的在线检测,这主要是在电气工程方面的前景。另外,电气自动化与人们的生活存在着密切的联系,无论是能源节约、安全生产,还是环境保护都与电气自动化存在着尤为密切的联系,特别是在我国推行低碳经济发展时,更需要发挥电气自动化的强大的作用,先进的电气自动化技术有助于我国各个行业的节能减排,同时在实现高效增产、减少能源消耗和环境污染方面发挥着关键的作用。低碳经济是我国未来经济发展的必然趋势,是实现我国可持续发展的必经之路,而低碳经济的发展需要依靠电气自动化技术。因此,电气自动化技术必然会迎来其发展的辉煌时刻,而且在经济全球化和环境保护成为世界性话题的今天,发展低碳经济不仅是中国发展的目标,更是全世界各个国家经济发展的必经之路,而电气自动化技术自然会在全世界各个国家快速发展。
5结束语
20世纪80年代我国的交通运输、物资运输的种类和数量呈现急速增长的趋势,确保运输过程的数量、质量和安全成为实际的难点,各类大型运输机械设备的出现使这一问题得到有效地解决。进入到新时期,运输的压力出现了更快的增加势头,现代化的运输机械设备的应用已经成为方向。当前运输机械设备大量应用电气工程,通过计算机控制、网络、PLC技术的有效集成和运用建立起了初步的自动化电气工程,在充分确保运输能力的同时,实现了运输机械的远程控制与自动化运行的基础。运输机械自动化的过程中电气工程集合了DCS结构、综合技术、监控技术、数字技术等当今成熟的科技,实现了工艺控制、行程控制、回路控制等多项自动化和智能化的功能,不但使运输机械设备电气工程的性能得到了提升,而且大大提高了运输机械的自动化水平,为运输领域各类目标的实现奠定了扎实的基础。
2电气工程自动化技术在电力机械设备的应用
(1)电力械设备成套保护设备的自动化技术应用
成套保护设备和装置是电力机械设备实现差动保护、后备保护、综合测控的系统基础,对于防止电力机械设备出现匝间短路、接地故障、温度过高、相间短路等问题具有预防、切除、释放等功能。在电气工程自动化技术在电力机械设备的应用中主要依靠微机线性保护装置来实现对特殊情况的处理,以过电流保护、接地保护和后加速等方式来确保电力机械设备的稳定。有的电力机械设备可以利用PT切换器、低电压保护器的组合实现母线的测量,在双母线和单母线的结构下达到PT功能转化,进而对电力机械设备的绝缘、切换、闭合等活动进行自动化监视和控制,以达到对电力机械设备性能和安全的维护与保障。
(2)电力机械设备后台计算机系统的自动化技术应用
后台计算机系统可以实现对电力机械设备的监控和管理功能,为了更好地实现电力机械设备自动化发展的目标,应该以后台计算机为中心建立起电力机械设备自动化运行的结构和体系基础。通过成后台计算机系统采用隔层设计,设数据立通信和交换中心达到对监控信息、上传数据和下行数据的保障功能。要建立现场信息的采集系统,通过后台计算机的运行来对信息和数据进行加工,一般做出及时的警报和正确的动作,保障电力机械设备自动化目标的全面实现。
3结语
1.1企业对电气工程自动化的认识不足企业对电气工程自动化的认识不足分为以下2点:①企业对电气工程自动化的优越性认识不足,未能充分认识到电气工程自动化对企业生产的促进作用,认为电气工程自动化系统的投资会超过人工成本,而在同样的成本下,人工的生产效率会高于电气工程自动化系统;②企业对电气工程自动化存在疑问,主要是对成本高、实际运行、后期维修、技术支持等方面存在疑惑,认为其技术含量非常高,需要非常专业的技术人员,不适合劳动密集型企业。
1.2选择混乱,人员素质参差不齐在引进电气工程自动化的企业中,由于企业中各部门的生产方向不同,导致对电气工程自动化平台开发系统的选择也各不相同。此外,因人员素质参差不齐,进一步加深了开发系统的细节设计、开机测试、运行调整和运行维护等方面的复杂性,这增加了开发系统设计研发工作的难度,也增加了电气工程自动化的运行成本。
1.3网络架构标准不统一电气工程自动化在企业中应用时,由于不同企业在技术水平和生产方向等方面存在较大差异,导致电气工程自动化的网络结构建设过程中各行其是,只按照自身的需求建设,没有统一的网络结构建设标准。具体而言,不同企业的网络结构在各技术指标上存在很大差别,这不仅提高了电气工程自动化的运行成本,还阻碍了电气工程自动化在企业中的广泛应用。
1.4数据传输中存在安全隐患数据信息的快速交换是充分发挥电气工程自动化作用的重要保证。但因不同企业开发程序的接入方式存在差异,给企业之间的产品信息数据传输和接收带来很大的困难,影响了电气工程自动化系统信息交换的流畅性,增加了企业的时间成本。同时,随着数据信息数量的急剧增加和传递中不断遇到各种问题,数据传输安全已成为急需解决的问题,这无形中给企业的电气工程自动化应用增添了难度。
2解决策略
2.1加强对电气工程自动化的认识企业应加强对电气工程自动化的认识,具体可从以下2方面入手:①加强对电气工程自动化重要性的宣传。由相关部门组织各个企业学习电气工程自动化的相关知识,充分了解电气工程自动化为企业带来的利益,从而加大企业对电气工程自动化的引入力度。②改变企业对电气工程自动化的认识。电气工程自动化是提高企业产品生产效率和产品质量的有效手段,能够节省大量的人力成本,从长远看,是企业在日益激烈的市场竞争中生存的必要保障。
2.2统一技术标准和提高员工素质在统一技术标准和提高员工素质时,具体可从以下3方面入手:①根据需求不同的企业的实际情况,进行电气工程自动化的技术优化,引进先进的技术管理和开发理念,从系统的整体设计、开机测试和运行维护等方面总体考虑和规划,并建立技术标准统一的系统开发平台,从而满足不同企业的共同需求,有效降低系统平台的研发成本;②根据不同企业的个体需求,在系统开发平台的基础上,推出具有针对性操作功能的系统,从而使企业之间的电气工程自动化系统具有共通性和差异性,同时,也满足了不同企业各自的需求;③努力提高员工的综合素质,对员工进行专门的系统操作平台知识培训,使员工快速适应系统操作,改变以往的习惯,加强对系统操作的熟悉程度,从而充分发挥系统的真正作用。
2.3建立统一标准的网络结构通用的网络结构是电气工程自动化系统有效运行的重要保证。因此,在不同企业的网络结构建设中,应该根据同一标准建立,保证企业生产中的设备管理、日常管理和企业决策等系统间的数据可高效、快速共享;中心控制系统应与其他子系统良好配合,并充分利用网络资源,使企业工作从整体出发,优化配置企业管理和生产,保证数据传送的准确性和及时性,以提高企业的整体效率,并降低电气工程自动化系统的建设成本。
2.4建立标准、安全的数据对接数据传输速度决定了企业电气工程自动化系统的运行质量。因此,建立标准、安全的程序接口,是企业实现电气工程自动化快速、高效交换数据和自身流程高效运行的保障。目前,常见的操作系统有Windows2010、ActiveX系列等,虽然应用这些软件可保持企业办公系统与电气工程自动化系统同步、协调工作,实现数据的流畅交换,降低企业的生产时间和成本,但是,在与其他企业交换数据时,仍然存在一定的效率和安全问题。通过采用国际统一的TCP/IP协议标准,不仅能使企业内部自动控制和数据交换更加快捷、有序,还可为企业之间的数据交流提供技术支持。
3结束语
随着人工智能的发展,智能化技术被应用到电气工程及其自动化中,主要用于控制器以及机器的智能化。智能化技术的应用可以通过故障诊断、智能控制、优化设计、PLD技术这几方面来描述。
1.1故障诊断
电气工程设备的工作时间长,难免会发生故障,由于电气设施故障的非线性、复杂性及不确定性,一旦发生故障,往往需要大量的时间排查故障,效率低、准确率低。而智能化技术能够有效解决这一问题。在故障发生前,一般仪器会出现一些人们很难发现的预兆,通过实时监测仪器状态,在出现异常时及时报警并提示故障位置,在故障真正发生前避免故障,能够在极大程度上减少维修时间。电气工程中常常通过分析变压器中渗漏油分解出来的气体进行故障诊断,确定故障发生的范围,并通过各种手段逐步缩小范围,从而确定故障位置并提示派遣人员及时检修。同时,智能化装置可以记录故障问题,为以后的故障诊断提供参考,使故障诊断更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能够在很大程度上实现电气工程及其自动化的控制过程自动化,实现无人化管理和远程管理,提高管理的高效性。尤其对于一些高危险、高难度的工作,如高压控制,智能控制是必不可少的。相对于传统的控制器,智能控制器的灵活性更好,更易调节。传统的控制器在设置时需要精确考虑控制对象的动态方程,而实际涉及到的控制环境往往很复杂,存在很多不确定因素。但是智能控制不存在这方面问题,因为其在设计时并不涉及控制对象的模型。并且智能化控制器可以根据对响应数据(如鲁棒性变化、响应时间、下降时间)的分析随时调整系统,调整后智能控制器的性能会大大提高,调整的过程并不需要专业人士在场,这样就减少了大量的人力。以风力发电厂智能化升压站系统为例。智能化升压站系统通过对过程层和间隔层设备升级,将一些模拟量和开关量数字化,有效运用光纤设备,实现间隔层和过程层的通信。站控层由系统主机、工作站、VQC等设备组成,是全站监控、管理、调度中心。系统通过智能化控制,自动完成信息的采集、测量、控制、保护等功能,相比于传统的升压站系统在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3优化设计
电气设备的设计工作相当繁琐,需要综合运用成套设备、电路、电机与电气、电磁场、变压器等学科的知识,并结合过去的设计经验。传统的设计方式根据经验和实验,手工完成设计,方案的达标率非常低,修改难度大,成本高,产品的开发周期也很长。应用智能化技术能够有效提高设计产品的质量,缩短开发周期。智能化技术在这方面的应用主要有专家系统和遗传算法。其中,专家系统依据该领域的专家提供的知识经验,建立数据库,在决策前模拟专家决策过程,做出合理决策,该技术比较前沿,目前尚处于研发阶段,尚未得到大量应用。遗传算法是一种借鉴进化论的随机化搜索方法,被广泛运用于信号处理、组合优化、自适应控制等领域,在电气设计产品的优化上性能优越。
1.4PLC技术
PLC(可编程逻辑控制器)具有高可靠性和抗干扰能力,广泛应用于自动控制领域。在一些大型的电力企业的辅助系统中,PLC已经代替了一般的继电控制器。PLC技术使用内存,用程序方式存储控制逻辑,并用半导体电路实现。PLC技术的应用实现了供电系统的自动切换,用软继电器取代了实物器件,使供电系统更加安全可靠。并且,它能使用复杂的工作环境,具有良好的发挥性能,稳定性强。
2.智能化技术在电气工程及其自动化中的应用前景
2.1优势分析
智能化技术在电气工程及其自动化中相比于传统的控制系统有巨大优势。传统的自动控制系统需要建立控制模型,运用数学方法分析,建立动态方程,但由于系统的复杂性,在实际应用中往往会出现无法预料的问题,很难达到预期的效果。智能化系统可以从根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技术可以实时监控系统,通过监测响应时间、下降时间等对系统进行实时调节,使系统性能大大提高。因此,智能化系统比传统的控制器更能适应实际工作环境。另外,智能化技术拥有很强的一致性。在输入不同的数据时具有同样可靠的估计能力,有广泛的适用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是电气工程及其自动化的关键指标。在电力系统中采用智能高速处理器芯片,同时采用交流数字伺服系统,能够改善电力系统的动态特性和静态特性,提高系统的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系统和数控系统这两个方面。对于群控系系统,必须按照生产流程的具体要求设计系统,使系统能够发挥最大的作用,完成信息流和物料流的动态调控。对于数控系统,其强大的可裁剪性和覆盖面可以满足客户的具体要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括设计用户图形界面、可视化计算、多媒体技术方面的发展。目前的操作系统一般都采用图形界面,具有良好的人机交互性。在智能化系统中采用图形化界面,通过窗口和菜单实现编程、图像显示、图像模拟、仿真等功能,能够降低操作者的门槛,方便非专业人士操作。通过可视化技术,信息的表达不再是呆板的文字和数据。将数据转化成图表,能方便操作者分析数据,也可以高效地处理和解释数据。同时,采用无图纸设计、虚拟样机技术等技术,将可视化和虚拟环境相结合,能够更加有效地提高产品质量、缩短产品开发周期。多媒体技术一般是将声音、文字、图像、视频等融合在一起传输,如果将多媒体技术应用于智能化系统,可以更加综合化、智能化地处理信息,能带来很大的经济效益。
2.4体系结构
通过集成化、模块化、网络化实现智能化技术在体系结构方面的发展和完善。可以使用高集成度的处理器、大规模集成电路FPGA、CPLD等提高软硬件运行速度。器件的高度集成化能够提高电路密度,减小器件体积,更加方便安装和使用。将智能化技术模块化,各模块之间通过接口通信,这样有助于技术的标准化和集成,也可以运用模块的增减将智能化产品分级别销售。将智能化系统联网使得人们能够对系统进行远程监控,随时掌握系统状况,使电气工程的控制不受地域限制。也可以实现在一台设备上控制其他设备,进行编程等操作。对于较小的电力系统,远程控制能够节约电缆的增加数,材料以及安装费用,并且可靠性高、灵活性强;但是在通讯量大的系统中远程控制会比较困难。
3.结语
电气工程作为我国电力事业建设发展的重要工程项目之一,在我国的现代化建设与发展中同样具有非常突出的地位和作用。近年来,随着科学技术与信息自动化的建设发展,电气自动化的应用发展也越来越常见,不仅为电气工程的施工建设创造了突出的价值,而且对于推动我国自动化技术的发展进步也有着不可小觑的作用意义。在电气工程的施工建设中,其自动化技术不仅包含着计算机信息技术与网络信息通讯技术,同时还包含有机电一体化和电机等各种软硬件技术,拥有比较广泛的技术覆盖,它在电力事业的应用发展也包含了从电力生产到推广运营等各个环节,因此,进行电气工程及其自动化技术技术的分析研究,具有突出的作用和价值意义,尤其是在国家对电气自动化技术的大力推广与支持应用的情况,进行电气工程与自动化技术发展应用的分析研究,其作用意义更为凸显。
2我国电气工程自动化技术的特征与应用分析
2.1我国电气工程自动化技术特征分析
电气工程自动化技术作为一种集合了自动化、信息化与智能化的技术手段,其在实际中的应用实现不仅能够有效的提升电气工程的施工建设质量效率,更是对于降低电气工程施工建设成本,推动电气工程事业建设的大发展有着积极的作用和价值意义。需要注意的是,与其他工程领域中所应用实现的自动化技术不同,电气工程自动化技术由于受到电气工程自身的领域特征限制与作用影响,在实际建设应用中所实现的自动化技术不仅包含有计算技术信息技术和各种电子电力技术、通讯建设技术,而且电力调度以及电网建设、改造等方面的自动化要求也比较高,因此,对于促进自动化技术自身的发展提升也有着重要的积极作用和意义。此外,电气工程自动化技术在新能源的开发应用上,也表现出相对较高的自动化建设与发展要求,这也是电气工程自动化技术与其他自动化技术之间较为突出的区别特征。最后,在电气工程施工建设中,其自动化技术不仅能够实现电气工程施工建设的远程监控操纵与集中控制,而且具有现场总线监控的作用功能,在实际建设中能够借助计算机设备通过中央处理器系统,对施工建设现场与施工过程进行监督控制,以促进电气工程及其施工建设的改进提升。
2.2我国电气工程自动化技术的应用与发展
根据电气工程施工建设中自动化技术的实际推广与应用情况,主要体现在发电自动化与配电自动化、变电自动化、电网运行调度自动化四个方面。发电自动化是指发电厂在发电运行中通过各种自动化技术与系统应用实现发电量的自动控制,比较常见的发电自动控制系统主要包括自动电压控制以及自动发电量控制、发电运行中的动力机械自动运行控制等技术系统。根据我国发电厂的发电运行情况,主要包括水力发电运行自动化和火力发电运行自动化,其中,水力发电运行的自动化程度要比火力发电自动化程度高,水力发电自动化需要在水力发电过程中运用调速器以及水轮机、水力发电励磁控制系统等控制技术,在电力发电运行中实现自动化运行控制。通常情况下,比较常见的水力发电自动化主要有公用设备自动化以及单机自动化、水电厂发电运行综合自动化等,对于提升水电厂发电运行的经济效益与安全稳定性有着极为重要的积极作用和影响。在我国,火电厂发电运行中也已经实现了自动化技术的应用,它主要包括对于火力发电信息数据的处理以及发电运行保护、发电运行检测、运行控制等自动化技术和系统。配电自动化在电气工程自动化中的技术规模相对比较小,尤其是与电力调度自动化技术相比时。电气工程的配电自动化中主要包含了现代控制技术、计算机技术、数据通讯与传输技术和设备运行控制技术等自动化技术,通过配电运行过程的自动化,实现整个运行过程的自动化控制与运行管理,它在保证电力供应可靠性、提升电力输送质量与电力服务水平等方面有着积极作用和意义,并且能够有效减轻电力工程人员的工作强度。电力运行中,变电站主要是实现电能的接受、分配以及变换控制,其自动化程度对于电力自动化的整体水平有着重要的作用和影响。结合变电站工作运行的实际情况,实现变电站工作运行的自动化主要是通过对于变电站工作运行数据的自动化处理与运行控制来保障变电站工作运行的自主性。在我国的变电自动化中,已经应用实现的技术手段包括变电站继电保护微机化以及远程远动控制、变电站运行无人值守模式等。最后,电力调度自动化是实现发、供电保障的重要技术,对于电力供应以及运行服务的质量水平有着绝对的作用和影响,是提升电网运行服务的关键技术。目前我国电力运行中已经实现的电力调度自动化技术包括电网运行实时监控技术、经济调度技术、事故分析处理技术等自动化技术,对于减少电网运行故障、保障电网经济可靠运行有着积极作用与价值意义。随着现代化技术的发展进步以及电力需求的不断提升,电力运行与服务发展过程中也逐渐朝着更高目标方向发展,电气工程的自动化也逐渐由发电、输电的自动化朝着电力运行全面自动化方向发展,并且自动化技术水平也不断的改进提升,管控一体化以及状态检修等先进管理与控制等热点技术在电气工程中的应用实现也会越来越多,越来越普遍。
3结束语