电力工程中的电气自动化技术应用

李再丽

摘要：电力工程自动化水平不仅是电力企业发展水平的体现，也是保证电力工程有序开展的一个重要条件。近年来，我国电气工程自动化水平较过去相比有了非常大的提升，自动检测与控制技术被较多地應用到了电力工程中，助力了电力系统自动控制和调节的顺利实现。在概述电气自动化及其特征的基础上，对电气自动化技术对电力工程的重要作用以及电气工程中自动化设备的主要干扰因素展开了分析，并深入探究了电气工程中电气自动化的具体应用。

关键词：电力工程；电气自动化技术；现场总线技术；光互连技术

一、前言

电气自动化技术是指利用设备的自动化运行来将电力工程中部分环节的人力操作减少甚至取消，并进行全时段的实时监测[1]。如此既让人力成本得到了有效节省，且同人力操作相比，设备的工作效率与稳定性更高。基于现阶段的电力工程情况而言，为了让不断提升的电力需求得到满足，就一定要进一步优化完善自身的电力技术，实现电力工程各环节的智能化、自动化，促进工作效率的显著提升，使工作成本得到合理控制。

二、电气自动化技术概述、特点

（一）电气自动化技术概述

电气自动化技术在电力工程之中的运用，主要集中在电力设备自动化管理等相关方面，将该技术利用好，有利于推动网络通信和数据处理等技术的良好发展，进而提高供电以及电力项目实际运转质量，健全供电系统的远程管理，使工程人员配置得到优化，确保控制的科学性、有效性[2]。

（二）电气自动化技术特点

1.高效性：电气自动化技术借助应用自动化设备与系统，提高了生产过程的运行效率。其有助于生产效率的提升，将因人为操作产生的错误以及劳动强度减少，使人力资源、生产成本均得到有效节约。

2.灵活性：电气自动化技术的灵活性、可扩展性非常好。借助合理的系统设计、配置，能够以生产需求为基础展开灵活组合、调整。在生产线上，可按照不同的产品类型，自动对包括生产速度和工艺参数在内的多项内容做出调整，从而与不同的生产要求相符。

3.可靠性：电气自动化技术不论是在设计，还是实施时，均对系统的可靠性、稳定性有非常高的要求。其可借助相关功能，如自动监测、故障诊断等，第一时间将问题找出并解决，以确保连续稳定生产。[3]与此同时，面对系统故障与停机风险，该技术还可提供多重冗余和备份机制。

4.高精度：电气自动化技术通过对先进的传感器、控制器予以采用，可实现对生产过程中诸多参数、指标的实时监控，其采集、控制数据的精度可达到毫秒甚至微秒级，进而让生产过程的准确性、精度得到充分保证。另外，其还可借助反馈控制、模型预测等方法来精确控制、优化调整生产过程。

5.高安全性：在安全性方面，该技术作用显著，其可借助一系列有效措施，如防护装置、安全监测和报警系统等来为生产过程中的安全性“保驾护航”。面对危险的环境，电气自动化技术可进行远程操作、遥测，从而使人员面临的风险、危险均显著减少。

6.网络化：电气自动化技术通过联系计算机网络技术，让各个设备成功实现了互联互通。其可借助网络完成对数据、信息的传输，并达到远程监控的目的。同时其在生产管理方面可做到实时采集、分析生产数据，从而提供有效依据给管理人员，便于其做出正确的生产决策。

三、电气自动化技术对电力工程的重要作用

（一）提高电力系统运行的安全性

电气自动化技术应用于电力工程中，既能够确保工程的稳定运行，使之使用安全得到充分保障，同时也可延长电力设备的使用时间[4]。对于电力系统正处于运行环节时，因工作需求较大，运转强度高，各种故障问题的发生概率较高。而电气自动化技术的应用则能够利用智能监控系统来监督管理电力系统运行，及时发现其中存在的问题，通过综合分析数据，还能够全面监管电力系统，有力地保障电力系统稳定、安全运转。

（二）增加对智能配电网维保的安全度

基于结构层面上来讲，电气自动化技术相较于传统电气技术，没有复杂的绝缘结构，也无需对绝缘油品予以采用，故也就不会发生高温失效、燃烧爆炸的情况，从而就省去了一些不必要的环节，且也不用经常把绝缘油更换。与此同时，受集成大路使用量过多的影响，加之所采用的光纤信号传输方式，让小电流信号对传输通道的冲击得到了改善，并将材料质化，未有高频度检测的必要，工作量大大减少，也可显著优化现有检测模式。借助在线监测与后台报警，便能够完成对隐患的排除，在确保安全的前提下，实现高效目标。

四、电气工程中自动化设备的主要干扰因素

在电气工程自动化设备中，最为常见的一类干扰源就是电磁干扰，其主要由两部分构成，分别是外部电磁干扰、内部电磁干扰[5]。之所以会出现电磁干扰源，电磁学运动变化是主要诱发因素。通常，电气工程系统分为两类，即强电系统与弱电系统，也就是所谓的动力系统与自动化控制系统。其中强电系统应具有较高的电压和较大的功率，故在运行时会有非常大的电磁场产生，而高效率转变的电磁场对弱电系统的干扰较为明显。受强磁场的作用，自动化设备的元件和导线便会有感应电流出现，不利于设备运转的稳定性，致使其发生错误，甚至损坏。电气工程自动化设备包含了大量通信组件，如传感器、控制器、智能仪器仪表等。当这些组件处于运行状态时，相互之间需传递信号，进行通信。一般情况下，通信信号包含模拟信号、数字信号；信号传输分为有线与无线两种。对于有线信号传输而言，如果信号电缆不具有较强的屏蔽作用，则受外界电磁场干扰的概率就非常大，进而将感应电流激发出来，造成信号畸变失真的情况出现，导致信号通信出错。而针对无线信号传输来说，如果在信号传输空间中，如果存在于较强的电磁波，且频率也和无线通信信号频率比较接近，那么就极易干扰无线通信信号，导致通信出错。

五、电力工程中的电气自动化技术应用

（一）现场总线技术在电力工程中的应用

现场总线技术一般是在电力工程施工作业现场把仪表控制设备以及智能化设备结合起来，从而得到一体化的综合多站串行设施。现场总线技术充分发挥了现代信息技术的优势，同时把数字通信、信息设备和各种智能传感器整合起来得到一个综合性的控制系统[6]。因此该技术也属于综合性较强的技术手段。现阶段在国内大部分电力工程中，现场总线技术予以普及运用。依靠该技术不单单能够有效对变送器控制的用电数据实施采集，还可以对各类信号实施合理控制，及时向主控计算机传输所收集的数据信息，在这一前提下建立数学模型来确保计算结果的准确性，最终获得更加准确的判断，同时把指令反馈于控制设备之内。比如说某电站利用现场总线技术搭建的远程监控系统架构见图1，在实际运行过程中该技术有效发挥出自动化和智能化控制作用。

（二）光互连技术在电力工程中的应用

光互连技术也在很多电力工程中予以充分运用，和一般的电气自动化技术比起来，光互连技术响应速度更快，同时拥有更强的抗干扰性能，还能够提供更大的带宽。正是基于上述特征也让该技术近年来不断推广利用。光互连技术可以对所需数据信息实施全面有效采集，同时对设备运行状态和相关数据予以实时监控。实际工作中可以带来更加直观的图像显示，在很大程度上促进作业效率的提高。如果网络系统发生故障，依靠光互连技术的支持可以在短時间内予以重组，有效满足电力工程网络系统的运行要求，也可以促进故障处理效率的不断提升[7]。除此之外，光互连技术自身表现出较强的抗干扰性能，能够确保数据的安全可靠传输，保证信息反馈效率提升，依靠人机互动界面帮助作业人员对可能出现的故障现象实施及时诊断与故障处理。

（三）主动对象数据库技术在电力工程中的应用

主动对象数据库技术属于电力工程自动化技术的关键组成部分，它在很大程度上推动了电力工程涉及的数据统计、管理控制、数据共享等方面的创新[8]。对于主动对象数据库而言，针对对象提出了相应的标准，需要在特定时间和环境下，当出现某一事件后第一时间执行相关指令，进一步提升数据自动化管理水平。该处理方式更加便捷，当提前预设条件符合时可以及时进行处理。另外，主动对象数据库技术面向的是整个电网，开展条件为综合统计和单独统计数据信息，以有关电网的统计数据为预设条件信息，当电网处于运行状态时，相关数据达到触发条件或引发了触发事件后便第一时间执行相关指令，有效防止人工作业造成的迟滞性。

（四）自动化补偿技术在电力工程中的应用

对于电力工程来说，过去很长一段时间以来都是采用低压无功补偿技术，实施补偿的主要方式为对三相电容器以及单一信号予以采集，但对单相负荷用户来说，这一方式的应用极易导致三相负荷不平衡的问题出现，进而导致欠补或者过补的问题[9]。利用自动化补偿有机结合动态补偿与固定补偿，把分相补偿和三相补偿联系起来，有效适应负荷变化，确保补偿准确性。

（五）变电站及配电自动化技术在电力工程中的应用

自动化技术从宏观上来说主要涉及电子技术、通信技术、信息处理技术以及网络技术等，属于一种综合性较强的技术，其最终目标是为了对二次设施予以优化整合，有效减少人工成本，降低作业人员的工作负担，促进变配电站的安全稳定运行，保障整个电网能够处于可靠的状态[10]。与此同时，自动化技术还能够从各个不同角度对相关电气设备的实际运行情况予以常态化监测，从而让现场监控朝着智能化以及可视化的方向迈进。变电站自动化不单单可以确保运行操作目标的顺利实现，也能够促进电网调度自动化水平提升，属于电力生产的关键组成部分。随着未来科技的不断更新和各种先进设备的普及应用，更多智能化的监测系统必然会得以普及应用，可以进一步保障变电站的安全稳定运行，不断减少运维成本，优化输电质量。

对于现阶段的电力系统而言，未来的发展规划是着手构建更加科学完善的配电管理系统，借助于网络平台来对110KV及以下配电系统的智能化管控，促进电力系统自动化管理水平的显著提升，加强对各类电气设备的监测与保护[11]。除此之外，对继电保护处理数据而言，SCADA也应当把数据整合于计算机共享平台，以实现高效运行，实现经济效益的最大化。近年来，现代生产生活对电力系统的安全稳定运行提出了新的要求，在推进电力自动化的过程中，还应当对电力系统相关部门资源予以科学配置，通过打造信息传输共享平台，把数据采集和配电系统紧密联系起来，让自动化系统功能更加全面，协调好信息通信以及数据传输等环节的关系，在此基础上严格遵循统筹管理和功能下放的要求，促进电力工程自动化控制水平持续提升。

（六）电气自动技术在电网调度中的应用

其实，电网工程这一系统非常复杂，与之相关的工程一旦正式开始建设则涉及的数据会非常多，而过去所采用的人工查询方式在成本的投入上比较高，且花费的时间、人力也很多。对于这一难题，就需将电气自动化技术所具备的数据收集功能发挥出来。借助该技术能够第一时间收集数据，并对其进行分类和整理，从而提供方便快捷的查询方式给数据需求者，让相关人员更高效地开展工作。且从整体层面上来说，电力电气自动化技术的性能相对安全，能够让电网工程安全建设的多项需求得到满足。借助该技术能够让工作人员的紧张状态得到缓解，并辅助电网调度人员随时掌握现场情况，及时发现异常并报警，确保自动化管理的顺利实现，避免由于没有及时发现问题而扩大损失[12]。电网调度的自动化管理流程如图2所示。

（七）电气自动化在诊断设备故障上的应用

电气自动化技术一方面能够确保电力工程智能化、自动化的顺利实现，另一方面也可针对电力工程中的设备故障做出诊断检测，使之性能状态保持最佳[13]。一旦电气自动化技术监测到危险性超过设定阈值后，便会发出信号给管理人员，让其立即做出处理。一些相对先进的自动化设备在出现故障时，甚至能够自动处理，这一类故障诊断上的电气自动化技术能够及时找出相关故障，并确保准确性，确保电力系统运行的安全性。而因为电力设备具有很多类型，故电气自动化技术的相关性能也处于不断优化之中。比如，在对电力系统进行监测、排查过程中，自动化系统做出判断决策的一项重要前提就是设备正常数值和状态，具有合理性更高的应用监测，且电气自动化设备还可记录、保存智能化的故障数据，从数据方面支撑之后的人工处理；一旦监测数值在正常数值范围以上，那么自动化系统便会发出警报，并自动制定应急方案，便于顺利诊断相关设备。电气化技术不但有助于电力设备实时监测、分析故障，还可设备处于正常运行状态时提前对一些故障做出诊断。针对电力设备的实际运行数值和正常数值，电气自动化技术可进行对比，进而判断其是否会影响到电力设备，并以实际要求为基础调大或调小部分数值，从而使电力设备的运行一直处于一个稳定状态。

五、结语

综上所述，近年来我国电力事业持续发展，电力需求量不断增加，电力行业应当紧跟时代发展，尽快推动自身的改革与创新，主动探索应用各种先进的科学技术，确保电力工业的持续健康发展。依托于电力自动化技术，利用现代通信技术与计算机网络技术，不单单可以促进电力工程安全性与稳定性的提升，还可以有效降低其成本，促进经济效益进一步增加，有效满足日益增长的用电需求。所以本文针对该课题进行了深入浅出的论述，以期能够为助推我国电力工业稳健发展略微发挥绵薄之力。

参考文献

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作者单位：天津市宁河区宁东盛源电力工程有限公司