数字技术在工业电气自动化中的应用与创新

马建华

MA Jian-hua

（吉林铁道职业技术学院，吉林 132002）

0 引言

近年来随着计算机技术的蓬勃发展，计算机应用的领域越来越广泛，工业电气自动化中计算机技术发挥着突出的作用，在电气技术高压试验中采用了微计算机监控的变压器试验装置，用计算机的测试系统及其辅助方法对高压大电流功率驱动集成电路进行测试研究。本文将对计算机在电气技术自动化中的应用做简要探讨。

1 电气自动化中的高压试验

在工业电气自动化中计算机设计的领域非常广泛，本次研究先针对工业电气自动化的高压试验进行分析，常见的几种高压试验有局部放电试验、截波冲击试验、全波冲击试验、操作波试验等。局部放电试验属于非破坏性的试验项目，主要有两种试验方法，一种试验方法是将工频耐压作为预激磁电压，降低到局部放电试验的电压，持续几分钟之后，测定出局部的放电量；另一种试验方法是变压器所采用的一种方法，是将Um作为预激磁电压，再将电压降到局部放电试验的电压，持续几十分钟后，对局部的放电量进行测定。局部放电试验中的放电量一般与电源的频率没有关系，而与带电与接地电极表面的场强有关，在试验地附近不能有嘈杂声的影响，电源局部的放电量也需要隔离。截波冲击试验一般是波尾阶段的波形，是采用负极性截波，该试验必须要与全波冲击试验仪器交替进行。全波冲击试验是要进行突发短路试验变压器的反应测定，要在短路试验之后再进行该试验。操作波试验已经被列为Um大于等于252KV变压器的出场试验项目，要进行操作波试验时，外界空气间隙的相间绝缘尺寸要由该试验的电压所决定，可能要比不考核操作波试验时外界空气间隙要更大。

高压试验变压器是高压试验中的主要仪器，它是发电厂、供电局、科研单位等用户用来做交流耐压试验的基础设备，主要有YD油浸式高压试验变压器、YDQ充气式高压试验变压器、YDJ系列油浸式试验变压器、绝缘筒式试验变压器、变频串并联谐振试验变压器等类型，这些高压变压器被使用到高压试验中。

工业电气自动化中的电气试验是电力系统安全稳定运行的重要保障，相对于普通的电气试验，高压试验是比较特殊并且特别危险的试验。因此在高压试验中应该注意以下三点：1）在进行高压试验的时候，在试验的地点应该采取适当的安全措施，防治触电，必要的时候应该有工作人员看守；2）在对试验设备进行加压之前，工作人员必须检查接线的正确性，并且禁止在加压过程中任何人员的靠近；3）每次高压试验结束之后，必须切断电源被试验设备接地。

电气技术高压试验因为其具备特殊性和危险性，计算机在其中的应用显得更加重要。计算机这方面的应用主要是计算机辅助测试系统，还有计算机监控等，例如：在计算机的管理之下，利用计算机对大气参数（如大气温度、湿度、压力等）进行测定，再根据测定出来的温度、湿度、压力等参数和被试品所处得不同的试验条件，计算出当时的大气修正系数，最后再对试验所得到的数据实时修正，这样能使试验得到更为准确的结果；根据5406、5407、TC4425等驱动集成电路的电性能参数所说明的高电压或者电流集成电路的测试原理，用小型的计算机测试系统为主以及其他的测定方法对高电压和大电流的参数进行测试；为了解决当前电力系统中高压试验所面临的试验电源问题，利用新型的高压试验大功率变频电源的工作原理和它的设计方法、计算机监控系统，提高了试验设备在使用过程中的安全性，从而在一定程度上解决了高压试验中的安全问题，并且减轻了工作人员的工作量和安全压力，并且这种试验设备在现场的试验中和实际的使用中已经证明了该设备的安全性好、可靠性较高；在高电压设备试验中的管理分析系统也是依靠计算机建立起来的分析系统，该分析系统能够更及时地反映出电力系统的运行情况，在监控生产方面起了很重要的作用。

2 数字技术在工业电气自动化中的应用

随着计算机技术的迅速发展，数字技术应用领域越来越广泛，主要应用于科学计算、信息管理、过程控制、计算机辅助系统、人工智能、网络于通信等方面。在工业电气自动化中，主要应用了计算机的应用系统，也就是计算机辅助系统。数字技术辅助系统包括计算机辅助检测、计算机辅助管理、计算机辅助制造、计算机集成制造、计算机辅助维护等系统。其中计算机辅助测试是指利用计算机进行自动化的测试工作。

工业电气自动化中是将计算机技术和原来的应用技术相互融合、相互渗透而形成的新兴测试技术，具有定量性、实践性、综合性、发展性等鲜明的特点，因为计算机辅助测试系统具有各方面的优点，因此在工业电气自动化中得到了很广泛地应用。

2.1 数字技术在工业电气自动化中应用的可靠性好

首先，在工业电气自动化中，数字技术采用的是网络系统和技术比较先进的电气系统。正因为在工业电气自动化中使用了数字化技术，这样就减少了很多多余的传统设备的使用，从而使操作更加便捷，同时也提高了准确率。另外，再加上使用了数字化互感器和光纤网络，这样就进一步提高了工业电气自动化应用的安全性和有效性。例如工业电气自动化中的仪器和仪表的数字化、网络化等，便是因为较好的平衡性与明确的定位，使得前景一片光明。事实证明，数字技术的运用非但使得技术含量增强，并且所占市场份额也是令人瞠目结舌，据不完全统计，数字技术在工业电气自动化中的应用率已经达到了百分之七十以上。这种数据优势充分地显示了数字技术的可靠性，更表明了其实用性与灵活性。

2.2 数字技术在工业电气自动化中的高性价比

此外，工业电气自动化中队数字技术的应用，一方面保障了工业电气自动化在自用、自查等方面更加有效，使通信能力增强，决策信息量更加丰富，智能化的形式更好，另一方面也使标准化的程度越高，结构更加清晰，不仅仅节约了成本，也保证了其质量。换句话说，开放性的系统为工业电气在实际的应用中和技术改造的过程中提供了良好、有利的条件。工业电气自动化和数字技术的完美结合不仅创造了优质的性价比，而且在工业等其他领域都得到了广泛的应用。

在工业电气自动化中，数字式变电站取代了常规的变电站的使用，并且在实际生活中广泛应用。数字式变电站都是采用微机化来进行硬件的配置和信息的采集，这样使数字化得程度更高，并且还能减少需要配置的设备和所占用的面积，操作简便，成本较低，能够进行自我管理和自我控制。

2.3 数字技术在工业电气自动化中应用的可操作性强

数字化技术，应用简洁，逻辑能力强，能进行信息数字量、模拟量，对信息正误有效识别，减少人力、物力的支出和浪费，安全又轻松。其应用只需要进行命令的传达和指示，其操作流程自动化进行，且自身具有判断和辨别的功能，经电缆、微波、网络、光纤等传输介质进行传输。通过IT技术引导的信息产业向电子商务方向发展，因为其在多层面都实施了模拟监控，诸如管理层面与电气自动内部的存取应用等。外加微电子处理器与微电子技术的应用，使得数字技术的重要性正被越来越多的单位企业所正视，同时工业电气自动化也因此迎来更为广阔的前景与未来。

简言之，在工业电气自动化中应用的数字技术具有以下优点：

1）不同于以往的编程接口，数字技术是以标准化和开放式平台下的编程接口为基础使用代码，在提高使用率的同时，更是减少了编程周期；

2）Windows、NT 、Explorer等微软技术，已受到越来越多的用户喜爱和推广。因为这种数字技术已逐渐成为语言和规范的示范化平台，并且PC系统的灵活性和集成性的特征使得操作更为方便快捷；

3）输入输出模块的现场执行和检测，依赖于总线的连接功能，它将智能设备进行信息采集与数字化核定，既节约时间又节约成本。

3 数字技术在工业电气自动化中的创新

当前的数字化技术在工业电气自动化中的应用也存在一些弊端，例如数字化技术的应用时限比较短，标准的模式不统一，数字技术操作的人才短缺，智能化的水平处于较低的水平。因此，在工业电气自动化实践中，数字技术的应用在技术方面可以取得一些创新。

3.1 采用光纤连接，实现就地化的安装

在工业电气自动化的实践中，可以采用光纤进行连接，通过智能终端和间隔层对数据进行采集和控制，这样可以进一步增强数字技术在工业电气自动化中应用的可靠性。此外，工业电气自动化的优良运作还需基于标准化的程序接口上，因此PC平台自动化的解决便显得尤为重要，它将有利于ERP和MES的系统连接，而将TCP/IP作为办公环境通讯的标准，便能有效地解决这一问题。这样，更加标准化的程序接口便可以用来满足用户需求，例如软硬件产品数据的交换，并在一定程度上，优化了智能结果，且提高了通讯的质量。

3.2 GOOSE虚端子的运用

GOOSE虚端子理念的提出和运用，是设计和装置上的革命。

1）GOOSE虚端子改良了二次回路，使得工程调试既便于理解，又方便运用；

2）GOOSE技术对工业电气自动化的作用于智能终端和测控装置间信息交互上可见一斑，它能有效地控制全站线路、母线、开关和主变等，并能开启跳合闸功能，从而保护测控遥控装置及使用联闭锁的间隔层；

3）GOOSE对传统二次回路的改良与替代，主要依靠于其本身的系统设置如更高效的智能本体终端，它使得信号管理、温度调试和信号的管理等非电量信息得到更为便捷的操控；

4）MMS网、GOOSE网采用双网配置，简洁方便，结构清晰，层次分明，将相关接口组屏进行集中。通过MMS网对各IED与主机之间的通信管理，以实现GOOSE跳闸保护、测控遥控及联闭锁。

3.3 加强程序化的操作理念

执行力向来是各企业都在强调的软件能力，数字化也亦然。在调度命令下达以前，还有部分的前期工作需要完成，例如核实之后的票据需要先存入电脑中，实际操作来临时，还需设置人工的预界面，进行诸如闸刀、开关等设备的确认设计。这有利于不断完善系统的应用功能，更可明朗工业电气自动化信息化、开放化的未来。

4 结束语

在现代社会，数字化技术在工业电气自动化的应用越来越广泛，作为目前信息化发展中的高新技术产业，因其与居民的日常生活气息相关，其重要性也表现得越来越突出。工业电气自动化目前已经渗透到电子信息工程与电力系统等领域，其计算机技术已经包含了系统的开发、分析、设计和管理等多方面的研究，正广泛应用于现实生活。

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