谈电气工程的自动化控制

李文超 杨彦杰 王瑞 赵志敏

摘要：随着我国经济的迅猛发展和技术的突飞猛进,社会对电力的需求日益增大,同时我国的电网建设水平不断发展,并取得了长足进步。在这个过程中,怎样提高配电网的自动化水平越来越成为人们关注的焦点。本文对自动化技术在电气工程中的运用进行讨论分析,以供参考。

关键词： 电气工程自动化控制 运用

中图分类号：F407文献标识码： A

前言

现阶段随着电网建设和改造的顺利进行,提高配电网自动化水平的呼声越来越高。这一时期自动化装置的特点是以模拟电路和布线逻辑为主进行设计, 其应用减轻了变电站值班员的劳动强度, 提高了电力安全运行程度, 而电网调度自动化系统在电力系统的安全经济运行中已经起着不可或缺的作用。

一、我国自动化技术的发展概况

早在上世纪60 年代，我国便已经提出自动化技术概念，初期主要面向变电站展开研究，在10 年内先后开发出了一系列控制装置，主要功能在于信号采集与保护，直到80 年代，可视化计算机检测系统正式投产，我国电气工程自动化技术翻开了新的篇章。90 年代我国开始应用高性能工作站以及相关软件技术，电站信息处理能力快速提高，并开始涉猎互联网技术，让供电监控以及电力调度自动化迈上了新的台阶，电力产品趋于开放化及网络化，各种智能自动技术持续更新，用更少的电力电缆换来了更优质的电力供应服务，配电设备占地面积不断缩小，节约了空间成本和建设投入，但设备工作效率与集成功能却有了质的飞跃，配电自动化技术带来了灵活的配置选择，提高设备之间的兼容性并降低了维修维护难度，配电可靠性大大增加。我国近几年开始将嵌入式产品应用到电气工程，比如嵌入式操作系统、嵌入式微处理器、嵌入式以太网等，为电力系统配备了更多高科技产品，推动了电力系统测量与控制以及继电保护的自动化进程，数据采集与传输等通信设备一再更新，相关硬件及应用程序朝结构简化的方向发展，信息处理能力更高，速度更快，功耗与损耗持续降低。总之，我国电气工程自动化技术正处于全面发展时期，前景广阔。

二、自动化技术实际应用

1 供电状态自检

供电状态自检技术基于设备管理系统，使用高端自检诊断技术，配合监视系统进行影像与声音记录，并同时生成系统日志。供电设备运行过程中所形成的数据与信息会自动记录，如果供电设备不能正常运行，自检系统便会启动，对隐患以及影响系统运行的故障予以排除，如果自检系统无法解决故障，会将信息传回供电单位，将明确的系统日志以及故障现象展现给维修人员，并从运行状态转换成故障检修状态，启动备用供电设备或者将供电压力分流，即使某一台设备发生故障，也不会造成大面积停电。

2 计算机控制

自动化技术很大程度要依赖于计算机控制，我国供电单位应用最多的自动化技术便是计算机控制，它在电气工程自动化进程中的推动作用无出其左右者。尽管如此，计算机控制系统仍然存在许多提升空间，在软件方面的更新，理论上存在无限的可能。计算机控制软件应用于供电全过程，无论是配电自动化、综合变电站自动化、发电自动化等，基本都离不开计算机控制软件的帮助，将合适的程序软件写入计算机，利用操作系统让电气工程自动工作，并且可以持续不断的位置这一状态。

三、电气工程的自动化控制

1 电网调度自动化

电网调度自动化是确保电网经济、优质、安全的发供电，提高电网调度运行管理水平的重要手段，也是实现管理现代化和电力生产自动化的重要基础。电网调度自动化主要包括了调度主站系统和运动装置系统，其作用主要体现在以下3 个方面：

（1）实现对电网安全运行状态的实时监控。通过调度人员控制和监管电网的电压、潮流、周波和负荷等，并观测主设备的位置状况和水、热等方面的工况指标，使之能符合规定，以保证用户计划用水、用电、用汽等的需求。

（2）实现对电网运行的经济调度。在对电网实现安全监控的基础上，再通过自动化手段以实现电网经济调度，以达到节省能源、降低损耗和多供电、多发电的目的。

（3）实现对电网运行安全事故的分析和处理。电网中出现异常运行或者故障的因素非常复杂，且十分迅速，如果不能及时的判断或处理措施不当，有可能会危及到设备安全和人身安全。通过电网调度自动化技术的增强，能够实现电网的安全运行分析，提供事故处理的对策和相应的监控手段，以防止事故的发生，并对已发生的事故进行及时处理，减少和避免事故的发生率。

2 发电厂自动化

发电厂自动化系统主要包括了自动发电量控制系统（AGC）、自动电压控制系统（AVC）和动力机械自动控制系统。我国常见发电厂主要可分为水电厂和火电厂，但无论是水电、火电或者其他的发电方式，在自动化系统中都有较多的共同点，相较而言，通常水电厂的自动化程度比火电厂要高。

（1）水电厂自动化

水电厂需要调速器、水轮机以及水轮发电机力励磁控制系统等。水电厂自动化可以具体分为单机自动化、公用设备自动化、梯级水电厂综合自动化以及全厂自动化等等，通过自动化系统的使用，极大的提高水电厂运行的经济性、安全性和供电的质量。

（2）火电厂自动化

火电厂的自动化也是一门综合性的技术，有信息和数据处理、自动保护、自动检测、顺利控制以及设备管理等方面的功能。自动化系统主要包括了锅炉控制系统、汽轮机控制系统、发电机控制系统、计算机监视和数据系统以及机炉系统主控系统等等。

3 变电站综合自动化

变电站的作用是分配和接受电能、变换电压和控制电能流向等方面，并使用变压器将不同电压级数的电网相联系。变电站综合自动化是在变电站应用信息处理与传输技术和自动控制技术的基础上，通过计算机硬件系统或者自动化装置，代替人工进行各种运行作业，提高变电站管理水平和运行水平的自动化系统。

伴随着微机监控技术变电站中，变电站正逐渐向着综合自动化方向进行发展。目前我国已经实现了变电站继电保护微机化和远程的远动和监控，并正在大力推行无人值班变电站的运用。无人值班变电站的功能主要包括了变电站的自动测量、设备的远动和监控、开关操作的远动、继电保护、事故和设备故障的自动记录等方面，无人值班变电站的运用必然会将变电站的综合自动化程度带向一个更高的阶段。

4 配电自动化

同调度自动化相比，配电自动化的规模较小。配电自动化是一项集合了现代控制技术、计算机技术、数据传输、设备管理等方面为一体的综合信息管理系统。配电自动化的目的是改进电能质量、提高供电的可靠性、向用户提供优质的服务，并减轻运行人员的劳动强度，以实现经济运行的目标。

当前国外一些发达国家中，在配电自动化中已有了多年的运行经验，并逐步向大规模地形显示、光纤通信和人工智能等实用化技术方面纵深性发展。我国的配电自动化主要使用了三种基本功能模式，即就地控制的馈线自动化、集中监控模式的配电自动化和集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式。目前我国多采用了后两种模式，并使用了分布式总体结构，将主站和子站通过网络进行联在一起，从而形成统一的配电自动化系统。

结束语

在电力行业中，电气工程自动化技术的重要性越来越显现出来。电气自动化技术作为当今最富有生机、最充满活力、最富有开发前景的技术，在国民经济中的各个相关领域都深入地渗透进去，应用非常广泛。电气自动化技术能够是保障供电质量和电力系统安全经济运行的重要保证，能够对电力系统进行就地或远程的自动管理、监视、调节、控制。

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