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电气自动化技术在电力系统中的实际应用

2020-07-14 388 上传者：管理员

摘要：文章研究电力系统中的重要组成部分，电气自动化相关技术的应用。电气自动化技术发展非常迅速且全面，并已进入十分成熟的研究阶段，在各行各业的应用十分广泛，是人类生产生活必不可缺的一部分。这篇文章首先描述了电气自动化相关技术的国内外研究情况与发展历史，然后对其现状与前沿技术的实现进行研究，最后对其以后发展的方向进行了分析。

关键词：
控制
电力系统
电气自动化
电网
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1、概述

电气自动化技术是科技发展逐渐现代化、自动化的主要研究领域，是现代自动科技的主要内容。依靠技术发展为工业创造更高效的产出方式是电气自动化研究的必然方向，从而达到确保如期实现全面小康的目标。对于电力系统来说，自动化技术的加入有助于减少大部分人工劳动的时间与消耗，并且有效提升计算测试的精准性和准时性的数据传递，从而能够为生产过程提供更高效的技术后备力量，同时可以尽量在最大程度内避免重大型事故的出现，保证工人与设备的安全工作。

经过上世纪的飞速进步，电气自动化技术在我国与国外均达到了长足的发展和全面应用实施，已经不断演变成低规格的电气自动化设备生产以国内中型企业为进货来源，中高规格电气自动化设备生产以国外公司为进货渠道，生产规模较大的则选择国外的中高规格电气自动化设备进行引进，而中小型生产规模选择国内的电气自动化设备引进的市场额分布。

2、电气自动化的发展历史

17世纪初，人类开始对静电相关的现象进行初步研究，1600年威廉·吉尔伯特（英国）在其著作《论磁》中对“电”的概念给出了初具系统化的说明[1]。同一时间斯蒂芬·格雷（英国）发现了绝缘体以及导体。杜菲（法国）是首个对静电相关的现象进行深层次研究的学者。1746年本杰明·富兰克林（美国）进行了经典的风筝实验，证明了电是一种自然界中真实存在的物理现象[2]。19世纪，关于“电”的物理实验与定论层出不穷，愈加完善，电磁理论等重要理论为电学的知识体系搭建了坚实的基础。随着研究的进一步深入，很多国家都设置了电气工程专业，专门培养电气自动化的人才。

中国对电气理论与电气自动化的研发也给予了充分支持。1908年，南洋大学堂率先开设了电机专科，其下包含电气工程专业，第一批专业化人才的培养为我国电气理论研究初次打下了基础。1930年，清华大学首次开设了电机系。新中国成立以后，工科性以及综合性大学不断创办，机电学院、自动化学院、电气工程专业等教育力量持续加码。

1958年，北京电力学院成立，这是国内第一所专门针对机电专业开展教学与研究的学院，学院内开设了包括电力系统、电力自动化等众多专业。20世纪60年代期间，我国计划专门教育电气专业的学术性研究生与博士生，哈尔滨工业大学的多名电力专业的研究生到北京电力学院进修更高学位。随着我国工业化进程不断提升，我国对电气工程学科以及电气自动化专业的建设给予了全力的支持，同时规定“电力系统及其自动化”正式成为博士学位学科。

3、电气自动化技术的实际应用

3.1 智能大型系统中

智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，它具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行[3]。其中变电站使用的智能自动化系统的应用最为广泛。我国现代电网中使用的电网智能化发展，大部分作为了电网智能系统的框架。在智能电网技术框架中通信技术占很大地位，因此在电网搭建中信息技术很重要，并且准确性需要达到一定标准。

3.2 在调度系统中

在调度系统中，电气自动化方法具有非常强大的应用，可以降低大量生产损耗，节省人力，资源利用率提高等。其具体应用有：工作站、变电站等，利用计算机网络和自动化技术开展自主调节，同时智能系统覆盖全部电网系统网络。在整套智能电网中，CPU是核心，对机器获得的信息进行分析处理，并将运算后的结果输送到某台机器，并对智能系统中机器的运转状况实时监控，给出有效的建议。

3.3 在电力网络中

电力网络中引入电气自动化技术，保证系统整体的安全可靠，提高经济效益和管理效能，有利于提高对电力网络的监控准确度，达到自动化代替传统的人监控，进而变电站运作能够更加高效与精确。变电站自动化就是在变电站常规二次系统中采用微机进行监控和完成部分管理任务，将变电站的二次系统提高到了一个新的水平[4]。变电站自动化智能系统是重要的电力工程应用，可以达到当前智能系统的运行要求，从而推动电力工程专业现代化，以及自动化发展。

3.4 在生产型工厂中

现代高容量的发电厂已经规定，发电厂的生产过程要自动化，并且采用智能系统控制进行监控，而其中绝大多数发电厂的机器都使用电机驱动，因此，智能自动化电气系统成为了这些电机、监控感应装置的监督和控制的头脑。所以，智能自动化电气系统的稳定性与准确性，对于发电厂生产的安全性与经济性起着非常重要的作用[3]。由于工厂用电的本身特点，如工作量大，安置稀疏等实际情况，这种情况所造成的隐患在发电厂所有的隐患中是有非常主要的诱因。另外，工厂所铺排的电路的连接和机器的缺陷常常发生突变，在很多情况下也往往会引起危险的发生。因为智能自动化电气系统的增多，尤其是监控模块的不断升级，大型生产工厂的电路可靠性提高，并完成相关的电气联锁目的渐渐成为生产中的常态。

4、电气自动化的发展前景

4.1 设计电气工程及其自动化智能平台

以提升电气工程及其自动化关键点的使用工厂为目标，减少工厂的生产损耗及负荷，应该以工厂的实际情况为导向，建设电气工程及其自动化的智能一体化系统，另一方面加速大部分工厂企业的扩大规模速度，从而为国民工业经济的飞速可靠发展提供所需的基础。而若要达到这些层面的多重标准，需要选择的基本要点有：对该生产领域有所了解的专业人员依据生产线与产品的实际情况设计具有针对性的方案，达到智能系统建造所要得到的基本效果。对智能系统在使用中所发生的消耗费用进行全面计算，减少智能系统产生细节缺陷所带来的可以避免的损失。按照不同工厂行业与形态的实际情况了解需求，强化智能系统的适应维度，从而有效降低电气工程及其自动化智能系统使用消耗成本。

4.2 设计工厂生产所需的通用网络系统

设计自动化智能一体化系统能够为许多生产状况的判断提供稳定而精准的参考数据，以此为基础对资源配置、机器调动、策略制定等重大问题进行决策，从点上支持不同层面上的数据传递效率与准确度长时间稳定在较高质量。因此在设计电气工程及其自动化通用网络时，设计师要对网络系统的核心模块、功耗占比、安全情况等进行重点详细调研与设计，以确定自动化智能一体化系统的合理和可靠。这种智能系统的频繁使用将会丰富社会工业数据库，使更多企业可以相互借鉴经验，互通有无。

4.3 创新驱动力不断提升

随着我国在科技方面的支持力度的持续提高，工厂对于自动化系统的应用和研究也水涨船高，多数开始自主研发针对于该工厂特殊情况的自动化系统，从而提高工厂生产设备的技术水平，慢慢靠近国外的较高端技术的应用水平，建造符合我国国情的电气自动化设备开发生态系统，最终完全达到自动化较高的系统设备的全自主开发。能够快速提升我国工业自动化生产的科技国力，为中国在国际社会中提升国际地位[5]。

4.4 提炼开发与运用的标准化流程

电气工程及其自动化智能系统的逐渐成熟并流程书面化，是国内科研人员努力的最终目标，因此，设计人员对流程的设计，对执行工人的培训是重要的一个环节。执行工人与设计人员作为智能系统的操作者与开发者，是对电气工程及其自动化智能系统的实践与实际使用的结果具有决定性意义。因此吸收高水平开发人员，在内部增强创新理念，就能够增强我国电气工程及其自动化的影响力和硬实力，而执行工人的培训质量能够对机器的使用效果造成比较大的偏差。综上所述，若要提升电气工程及其自动化技术的受益范围，最好的办法是建立一套执行工人培训与开发人员研发的标准化流程，从而可以确保每一个细节的准确与稳定。

5、结束语

当今情况下，不可再生资源的大规模开采，使一些自然资源，如煤炭、木材等出现了不可持续再生的结果，因此电气工程及其自动化的推进方向需要以效率、和谐、持续为目标原则。因此，在可持续发展原则的领导下，就要尽力维护效率、和谐、持续的底线，从而减少电气工程及其自动化生产所带来的浪费与污染。了解国外的电气工程及其自动化的发展现状和遇到的问题，从中寻找可以利用的地方，使我们的电气自动化发展之路变的更加畅通无阻。最后，在自由发展的市场经济体制下，为了增强硬实力与竞争力，应大力提倡技术创新与人才引进。

参考文献：

[1]泰和工作室.世界近代中期科学史[M].1996.

[2]毕尚,风华.百位世界杰出的科学家(上)[M].中国环境科学出版社,2006.

[3]黄飞.智能电网发展水平的综合评价研究[D].北京交通大学,2016.

[4]商国才.电力系统自动化[M].天津大学出版社,1999.

刘东芸.电力系统中电气自动化技术的应用研究[J].科技创新与应用,2020(21):179-180.