電氣專業(yè)論文電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用與展望
前言
當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，社會(huì)生產(chǎn)和生活的節(jié)奏也在不斷加快，各類以電力為能源的設(shè)備對(duì)于供電系統(tǒng)的要求不斷提高，諸如生產(chǎn)企業(yè)、建筑企業(yè)等，大功率、長(zhǎng)時(shí)間、變性大的用電為電力行業(yè)的日常管理和運(yùn)營(yíng)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。新時(shí)期的供電企業(yè)必須考慮如何對(duì)自身的實(shí)際操作進(jìn)行改進(jìn)，大力發(fā)展信息化建設(shè)，才能應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展下的各種需求，實(shí)現(xiàn)自身的當(dāng)代價(jià)值。據(jù)《中國(guó)電力配網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及十三五規(guī)劃研究報(bào)告2016-2021年》反映，我國(guó)當(dāng)前電力行業(yè)自動(dòng)化水平較低，資金投入不足，自動(dòng)化效果仍需提高，這就意味著當(dāng)前電力行業(yè)的發(fā)展要想與世界接軌，就必須加大自動(dòng)化研究和建設(shè)力度。
1.電氣工程及其自動(dòng)化的特點(diǎn)與意義
1.1特點(diǎn)
電氣工程及其自動(dòng)化的特點(diǎn)在于利用了先進(jìn)的信息科學(xué)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)了效率提升和成本節(jié)約，主要表現(xiàn)為：①通過對(duì)控制方式的設(shè)計(jì)，研發(fā)了配套與電氣設(shè)備運(yùn)行相匹配的系統(tǒng)，提高了設(shè)備管理與運(yùn)行的合理性，同時(shí)增強(qiáng)了配電網(wǎng)的可靠性及穩(wěn)定性。②通過自動(dòng)化技術(shù)的支撐，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備的高效利用，而在適用自動(dòng)化技術(shù)的過程中，對(duì)原來的配電網(wǎng)進(jìn)行合理整改，選擇一些節(jié)能、高效的新設(shè)備，減少了在電能傳輸時(shí)的耗損。③通過設(shè)計(jì)和控制合理的電能參數(shù)，對(duì)符合進(jìn)行控制，針對(duì)一些特殊情況可自動(dòng)采取可變性的節(jié)電措施，同時(shí)減少了相應(yīng)設(shè)備在配電網(wǎng)異常情況下的損壞幾率。
1.2意義
我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著兩個(gè)重要的特征，即工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，大規(guī)模的集成化生產(chǎn)設(shè)備對(duì)能源要求較高，例如大型的流水線生產(chǎn)機(jī)械、工程施工中的`各類設(shè)備等，可見電力能源關(guān)系到社會(huì)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)與建設(shè)。在信息技術(shù)革命時(shí)代，倡導(dǎo)和重視電氣工程自動(dòng)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化監(jiān)管，促進(jìn)各項(xiàng)設(shè)備高效運(yùn)行，是電力企業(yè)與時(shí)俱進(jìn)的表現(xiàn)，也是對(duì)電力企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一種強(qiáng)化。可以說，電氣工程及其自動(dòng)化的使用水平，是電力企業(yè)現(xiàn)代化的一種標(biāo)志，對(duì)于電氣走出傳統(tǒng)邁向全面工業(yè)化有著重要意義。
2.應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)代電氣自動(dòng)化主要采用集成——分管的方式，一定程度上實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)的信息化管理。在控制方面，通過總控制系統(tǒng)對(duì)子系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理，通過匹配實(shí)時(shí)信息與預(yù)設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，促進(jìn)了系統(tǒng)資源的有效配置，針對(duì)一些其他復(fù)雜的需求，能夠以軟硬件系統(tǒng)調(diào)整的方式進(jìn)行體現(xiàn)出不同的功能。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，采用通用化的設(shè)計(jì)，將企業(yè)管理系統(tǒng)與設(shè)備管理進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了高效通訊，提高了企業(yè)管理的效能。主要適用的技術(shù)與系統(tǒng)如下：
2.1信息集成
信息集成技術(shù)是電力系統(tǒng)控制主要使用的技術(shù)，該技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，且短時(shí)間內(nèi)不能被完全取代。從整體統(tǒng)籌上來看，通過對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，企業(yè)能夠?qū)?shí)際的環(huán)節(jié)和場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以圖像、視頻的形式進(jìn)行實(shí)際監(jiān)控，對(duì)于一些設(shè)備運(yùn)行或電能傳輸狀態(tài)，也可以通過特定的數(shù)字信息進(jìn)行反饋，此外不僅是生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)于人力資源、財(cái)務(wù)信息、資源狀態(tài)等都能夠通過一個(gè)綜合平臺(tái)進(jìn)行信息的整合和分析，有助于企業(yè)進(jìn)行全面的管理。從縱向單一管理來看，集成技術(shù)有助于企業(yè)運(yùn)用通訊設(shè)備與實(shí)際的設(shè)備、系統(tǒng)之間形成關(guān)聯(lián)，能夠?qū)我荒稠?xiàng)管理工作進(jìn)行綜合調(diào)度，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)能力。
2.2系統(tǒng)語言
在長(zhǎng)期的實(shí)踐和研究中，為了提高檢修維護(hù)的效率，采用IE與WindowsNT為主要系統(tǒng)語言，基于這兩種系統(tǒng)語言的特點(diǎn)，使管理平臺(tái)更為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了操作規(guī)范和專業(yè)技能，管理更為便捷。而PC系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的運(yùn)用，將管理界面變得更加直觀便捷，利用PC對(duì)電氣化系統(tǒng)進(jìn)行操控，不僅能夠快速地對(duì)系統(tǒng)中的異常情況進(jìn)行掌握，同時(shí)還能夠及時(shí)地采取應(yīng)對(duì)措施，減少故障排查和維護(hù)的時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。此外，采用PLC技術(shù)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、整理及傳輸，通過將模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間的比對(duì)和轉(zhuǎn)換，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行可變性智能控制，其中模擬閉環(huán)是控制中最具特點(diǎn)的，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)。
2.3電網(wǎng)適用
�、僖杂�(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為依托，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理，采用分級(jí)別的自主調(diào)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)以行政區(qū)域?yàn)榉旨?jí)的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度模式，依靠電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅可以對(duì)大范圍的電網(wǎng)狀況進(jìn)行掌握，同時(shí)還能真對(duì)單一區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行專門調(diào)度。該技術(shù)目前主要是依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來運(yùn)行。②在電網(wǎng)的改造建設(shè)方面，配電系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化，采用了配電主、子站和光纖終端三層式的結(jié)構(gòu)模式，確保了通訊質(zhì)量。通過自動(dòng)化技術(shù)，將配電轉(zhuǎn)化成為一種數(shù)字信息，進(jìn)而快速下到端點(diǎn)，直接控制設(shè)備產(chǎn)生功能變化，整個(gè)過程通過預(yù)設(shè)程序完成，提高了配電效率和質(zhì)量。③由于變電站工作最為復(fù)雜，電力處理量最大，因此使用自動(dòng)化技術(shù)最多，主要是防止操作失誤和提高能效，通過關(guān)聯(lián)各項(xiàng)設(shè)備并進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)監(jiān)控、同時(shí)管理、高效運(yùn)行和快速維護(hù)，減少了人力工作的負(fù)擔(dān)，提高了能源質(zhì)量。
2.4綜合自動(dòng)化
一方面，依靠自動(dòng)化技術(shù)將設(shè)備監(jiān)控、管理、故障排查、維護(hù)等進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)一體化的操作，這就對(duì)整個(gè)管理系統(tǒng)提出了一體化要求，通過對(duì)系統(tǒng)的精密推演和設(shè)計(jì)，讓系統(tǒng)替代人對(duì)完成工作，很大程度上實(shí)現(xiàn)了智能操作過程。另一方面，由于實(shí)時(shí)通訊和控制技術(shù)的支持，因此可以支持暫時(shí)與穩(wěn)定兩種狀態(tài)同步存在，因此能夠組建一個(gè)仿真的試驗(yàn)環(huán)境，以滿足技術(shù)人員的試驗(yàn)需求。
3.未來展望
3.1智能技術(shù)的發(fā)展
智能技術(shù)可以說是自動(dòng)化技術(shù)的升級(jí)，追求電網(wǎng)智能控制和保護(hù)對(duì)于電力企業(yè)未來發(fā)展意義深遠(yuǎn)�；诖�，應(yīng)加強(qiáng)研究和學(xué)習(xí)，主要是利用人工智能、模糊控制技術(shù)、信息通訊技術(shù)、電腦技術(shù)等為支撐，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行不斷升級(jí)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境及相關(guān)設(shè)備的屬性針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，并且確保控制技術(shù)能夠具備更強(qiáng)的適應(yīng)能力，在各種電壓、負(fù)荷情況下其工作能力不會(huì)發(fā)生削減。例如分層式的綜合自動(dòng)化裝置的研發(fā)和使用，就是在我國(guó)研究人員在多年的研究和實(shí)踐過程中自主研發(fā)的，它突破了原來的技術(shù)限制，具有更強(qiáng)的實(shí)用意義。因此在未來的發(fā)展道路上，加強(qiáng)自主研發(fā)，積累各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)必不可少。而智能技術(shù)最終的目的就是最大限度地提高運(yùn)行效果，減少人力工作的負(fù)擔(dān)。
3.2配電網(wǎng)自動(dòng)化的完善
目前我國(guó)關(guān)于配網(wǎng)成型、中低級(jí)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字和信息配網(wǎng)的一體化等方面的研究取得了不俗的成果。其中，采用高級(jí)的應(yīng)用型軟件，通過輸電網(wǎng)理論算法對(duì)配電網(wǎng)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再通過人工智能進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算和預(yù)測(cè)，多方面保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和計(jì)算過程的快速性。該模式下，信息的傳遞變得更為精準(zhǔn)，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的實(shí)際效果。而未來發(fā)展中，肯定還會(huì)對(duì)該方面進(jìn)行深入研究，主攻方向是討論如何綜合設(shè)計(jì)計(jì)算方式，簡(jiǎn)化其中的某些步驟，使計(jì)算和數(shù)據(jù)信息的處理及指令信號(hào)的傳輸更加快捷。
3.3管理平臺(tái)建設(shè)
�、訇P(guān)于大型綜合性平臺(tái)的構(gòu)建。需考慮平臺(tái)在功能和范圍上的突破，例如互動(dòng)功能，及平臺(tái)可與外部用戶關(guān)聯(lián)，通過平臺(tái)交互電力供求信息，企業(yè)能最快掌握用戶實(shí)際需要，從而預(yù)設(shè)供電指令，以確保滿足用戶要求；集電力企業(yè)所有管理于一體，在系統(tǒng)中區(qū)分日常管理、技術(shù)設(shè)備、企業(yè)狀況、人力資源等多個(gè)區(qū)間，各個(gè)區(qū)間之間又互為關(guān)聯(lián)，能夠方便各方面的統(tǒng)一調(diào)度；對(duì)單獨(dú)項(xiàng)目進(jìn)行縱向全面控制，即流水線式的監(jiān)督和控制，所涉及的內(nèi)容須全面，信息傳輸和反饋功能可靠。②對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，著重研究負(fù)荷動(dòng)態(tài)建模和仿真實(shí)時(shí)建模兩種，即創(chuàng)設(shè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)數(shù)字模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以提供實(shí)驗(yàn)保障。
4.總結(jié)
電氣工程及其自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)在發(fā)展和適用的過程中，逐漸出現(xiàn)一些瑕疵，這些小瑕疵就是推動(dòng)該技術(shù)不斷發(fā)展的根本，雖然目前已經(jīng)擁有相對(duì)成熟的系統(tǒng)和匹配技術(shù)，但是在未來社會(huì)中，電力行業(yè)不斷發(fā)展以及電力系統(tǒng)基礎(chǔ)性能的不斷提升乃至于電力系統(tǒng)本身新功能的出現(xiàn)等，都要求自動(dòng)化技術(shù)還要不斷研究和完善。目前看來始終堅(jiān)持高效、安全、專業(yè)的原則對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)是必不可少的。
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