| 标题 | 电气工程自动化改造研究 |
| 范文 | 温博 【摘 要】经济全球化发展以来，中国企业参与国际竞争成为了必不可少的趋势，只有充分发挥本国经济等方面的优势，才能争取创造更多的经济收益。从社会主义科学发展观角度思考，工业经济改革也应朝着更加先进的方向迈进。实施电气工程改造既可以提升电力行业的科技实力，也能为广大用户创造更加有力的条件。本文主要分析了电气工程自动化改造的相关问题。 【关键词】电气工程；改造；自动化；趋势研究 【Abstract】Since the development of economic globalization， it has become an indispensable trend for Chinese enterprises to participate in international competition. Only by giving full play to their advantages in the domestic economy can we strive to create more economic benefits. Thinking from the perspective of socialist scientific development， industrial economic reforms should also move in a more advanced direction. The implementation of electrical engineering transformation can not only enhance the scientific and technological strength of the power industry， but also create more powerful conditions for the majority of users. This article mainly analyzes the problems related to the automation of electrical engineering. 【Key words】Electrical Engineering；Transformation；Automation；Trend Research 發展是推动社会进步的根本要素，制定科学发展观是促进我国国民经济效益增收的最佳方式。工业经济是三大产业的核心，决定了未来国民经济的改革发展趋势，搞好工业产业的内部结构模型是极为关键的。电气工程是工业经济的重点项目，对企业生产加工、系统供电、人机操作等均有较大的决定作用。经济全球化发展以来，中国企业参与国际竞争成为了必不可少的趋势，只有充分发挥本国经济等方面的优势，才能争取创造更多的经济收益。从社会主义科学发展观角度思考，工业经济改革也应朝着更加先进的方向迈进。实施电气工程改造既可以提升电力行业的科技实力，也能为广大用户创造更加有力的条件。本文主要分析了电气工程自动化改造的相关问题。 1. 电气工程及其自动化 电气工程是现代科技领域中的核心学科之一，更是当 今高新技术领域中不可或缺的关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括以下内容。 1.1 信息技术。 信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来，信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。 1.2 操控系统。 由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展，固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键，并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统（MEMS）。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异，使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。 2. 电气工程的实际运用情况 电力是发展生产和提高人类生活水平的重要物质基础，电力的应用在不断深化和发展，电气自动化是国民 经济和人民生活现代化的重要标志。就目前国际水平而言，在今后相当长的时期内，电力的需求将不断增长，社会对电气工程及其自动化科技工作者的需求量呈上升态势。电气自动化用于工业控制系统，例如一条设备怎样运行才能保证它能正常生产出合格的产品，现代工业不是全人工，靠人来操作，却是由机器来制作，启动机器，就会自己运行下去，机器之所以能自动运行，就是电气自动化，所谓电气自动化，就是利用继电器、感应器等电气元件实现顺序控制、时间控制的过程。其他如一些仪表或伺服电机，能根据外界环境的变化反馈到内部，从而改变输出量，达到稳定的目的。电气工程的实际运用如下。 2.1 智能建筑。 智能化建筑的发展必然离不开电气自动化，随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展，高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备，在资源方面，人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低，防干扰要求高，是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷，应该设计为一级防雷建筑物，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。 2.2 净化系统。 净化空调系统控制自动监控装置，可以设计成单个系统的测量、控制系统，也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面，净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100，与设定点比較，用比例加积分、微分运算进行控制，输出相应电压信号，控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作，控制回风温度应保持在18度～16度之间，从而使得洁净室温度符合GMP要求。 3. 电气自动化控制系统的设计 最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行原件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其他如：启动，转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑；在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单，经济；妥善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好二者的关系；正确合理地选用电器元件；确保使用安全、可靠；制造美观、使用维护方便。 3.1 集中监控方式。 集中监控方式不但运行维护方便，控制站的防护要求也不高，而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，所以处理器的任务相当繁重，处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控，致使主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂，查线也不方便，而大大增加了维护量，还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。 3.2 远程监控方式。 远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高，使得电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式大都用于小系统监控，而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。 3.3 现场总线监控方式。 目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，而且已经拥有了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了坚实的基础。现场总线监控方式使系统设计更加具有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样就可根据间隔的情况进行设计。这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，节省了大量控制电缆，节约了很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。此外，各装置的功能相对独立，组态灵活，使整个系统具有可靠性而不会导致系统瘫痪。因此，现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 4. 电力系统自动化改造的趋势 电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。电力系统可以的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为了满足城市现代化建设发展的需要，对电力系统实施自动化改造是必不可少的，其改造的主要趋势包括以下内容。 4.1 功能多样化。 传统电力系统的重点功能集中于发电、输电，在传输期间对电能值大小的转换缺乏足够的功能。电力系统自动化改造之后，系统功能日趋多样化，电压转变、电能分配、用电调控等功能均会得到明显的改善，系统自动化状态，符合了系统高负荷运行状态的操作要求。 4.2 结构简单化。 结构问题是阻碍电力系统功能发挥的一大因素，多种设备连接于系统导致操作人员的调控质量下降，部分设备在系统运行时发挥不了作用。系统自动化改造后结构得到了充分的简化，且功能也明显优越于传统模式，促进了电力行业的持续发展。 4.3 设备智能化。 电力设备是系统发挥作用的载体，电厂发电、输电、变电等各个环节都要依赖于设备运行。早期人工操控设备的效率较低，自动化改造之后可利用计算机作为控制中心，利用程序代码指导电力设备操作，智能化执行设备命令，以逐渐提升作业效率。 4.4 操控一体化。 当电力系统设备实现智能化之后，系统操控的一体化便成为现实。如：机械一体化、机电一体化、人机一体化等模式，都是电力系统自动化改造的发展趋势。电力系统一体化操控“省力、省时、省钱”，也为后期继电保护装置的安装运用创造了有利的条件。 5. 继电保护运用于自动化改造 除了对原始电能进行调控处理外，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。为了保证电力系统在稳定可靠的环境下运行，添加继电保护装置是必不可少的，其对电力系统具有多方面功能。 5.1 针对性。 由于电力系统自动化改造属于技术改造范畴，需要对系统潜在的故障问题检测处理。继电保护具有针对性的处理功能，可根据系统不同的故障形式采取针对性的处理方案。如：电力设备出现短路问题，继电保护可立刻把设备从故障区域隔离；线路保护拒动作时，继电保护可将线路故障切除，具有针对性的故障防御处理功能。 5.2 稳定性。 继电保护对电力系统的稳定性作用显著，特别是在故障发生之后可维持系统的稳定运行，以免故障对设备造成的损坏更大。良好的运行环境是设备功能发挥的前提条件，如：继电保护装置能快速地切除故障，减短了设备及用户在高电流、低电压运行的时间。通过模拟仿真，保证了系统在故障状态下的稳定运行，防止系统中断引起的 损坏。 5.3 可靠性。 对电力系统实施自动化改造的根本目的是满足广大用户的用电需求，系统能否可靠地运行也决定了用户或设备的用电质量。继电保护装置的运用为系统可靠性提供了多方面的保障，如：安全方面，强大的故障处理功能保障了人员、设备的安全；效率方面，多功能的监测方式可及时发现异常信号，提醒技术人员调整系统结构。 6. 自动化改造中的在线监测系统 “状态维修”技术凭借其独特的功能优势，在电气设备维修时得到了充分的运用，促进了电力系统运行水平的改善。在线监测系统是电气设备状态维修技术的关键系统，技术人员根据在线监测系统显示的数据可及时发现异常问题，引导技术人员尽快实施故障维修方案。 6.1 绝缘监测。 电气设备的绝缘性能关系着电力系统运行的安全性，对线路绝缘进行监测是状态维修的重要内容。我国电网建设期间设计的绝缘监测系统多数是挂网运行的绝缘 子，如：瓷、玻璃、复合绝缘子等，这些绝缘装置会受到外界因素的变化而减弱性能，对绝缘元件积极配备监测系统可保证电气设备的稳定作业。 6.2 雷击监测。 线路是向电气设备传输电压的载体，若输电线路发生故障则会影响到电能的正常供应，不利于电气设备的持续性运行。状态维修方案中的在线监测系统需顾及到雷击的危害，参照电气设备的具体结构规划雷击监测系统。如：常用的雷击监测方法是安装避雷针或避雷器，电气设备遭受雷击前后可起到监测、保护的作用。 6.3 环境监测。 环境对电气设备或连接线路也有很大的影响，若不采取有效的措施保护电气设备，则会造成设备的故障发生率上升。环境监测系统的主要监测对象是大气温度、湿度、二氧化硫等，当这些因素对电气设备的性能造成不利影响后，监测系统会把异常信号传递给监控中心，警告技术人员尽快采取维修措施保护系统及设备。 7. 设备状态维修的辅助技术 电网改造工程的广泛开展，使得国内电气设备的功能日趋多样，而相应的电气设备的故障形式更加辅助，给设备维修人员的处理造成了很大的难度。随着电力科技研究工作的深入进行，设备状态维修引进了许多相关的辅助技术，降低了电气设备故障维修的难度。 7.1 传感技术。 传感技术是状态维修时获取数据的主要手段，维修人员将传感器安装于电气设备，可定期接收有关设备的状态信号，为异常故障的判断提供了可靠的依据。此外，传感技术可以扩大电气设备的监测范围，其对电网工程建设范围内的任何区域的信号都能精准地捕捉。 7.2 传输技术。 传输技术即“通信技术”，城市电网连接的设备数量、种类、型号等复杂多样。状态维修操作时需把电气设备的异常信号快速传输给控制中心，以引导维修人员尽快制定出处理方案，如：采取GMS或CDMA系统或GPS全球定位系统进行数字传输。 7.3 处理技术。 利用传感器捕捉信号后，维修人员应对信号实施加工处理，筛选出最优价值的电气设备感应信号，保证后期故障维修操作具有针对性。一般信息处理技术要借助于计算机平台，凭借计算機强大的数据处理功能完成数据的收集、处理、分析等工作。 8. 结论 总之，电气工程是社会现代化发展的重点工程，关系着我国工业经济及科学技术水平的进步情况。深入研究电气工程改造及其自动化趋势，是企业未来发展的必然要求。面对电气工程自动化改造活动，企业应加强多方面的调控管理，确保改造工程达到预期的成效，提升电气工程的运行水平。 参考文献 [1] 李艳.继电保护设备的实时数字仿真测试系统综述[J].电气应用，2008，12（05）：30～31. 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