电气工程中自动化技术运用分析

摘要：本文主要阐述了电力系统中的自动化技术和电力系统自动化依赖lT技术发展的重要技术，并对加强电气工程自动化系统的人性化设计进行了探讨。

关键词：电气工程；自动化技术；应用

中图分类号：F407.6 文献标识码：A

随着国民经济的发展，人们对电力的需求越来越大。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。

一、电力系统中的自动化技术

1、电网调度自动化

电网调度自动化主要组成部分，由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏幕显示器、打印设备等，其主要是通过电力系统专用广域网连结的，下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备（如测量控制等装置）等构成。电网调度自动化的主要功能是：电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制（省级电网以上）、自动经济调度（省级电网以上）并适应电力市场运营的需求等。

2、变电站自动化

自动化技术应用于变电站的主要目的是确保变电站的运营安全，提高变电站工作效率，加强对变电站的监控，逐步取代掉人工监视和人工操作，它是建立在变电站自动控制技术和变电站应用信息处理、传输技术基础之上的。它能够对于变电站内运行的各种电气设备进行全方位、24 小时实时监视。特点有：实现记录统计与运行管理的自动化，将电力信号电缆尽量以光纤或者计算机电缆来进行替代，实现操作监视的计算机屏幕化，将常规的电磁式装置用全微机化设备进行代替。变电站的自动化技术是电网调度自动化的重要组成部分，不单单可以满足变电站的运行，而且还是电力现代化生产的不可或缺的部分。

3、发电厂分散测控系统（简称DCS）

发电厂分散测控系统绝大多数都是采用分层分布结构，由高速数据通讯网（以太网）、运行人员工作站（OS）、过程控制单元（PCU）、工程师工作站（ES）等部分组成，过程控制单元（PCU）是其中最为重要的部分，可接受现场变送器、脉冲量、开关量、电气量、热电偶、热电阻等信号，可直接应用于生产过程，它是由能可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O 模件构成，在运算处理之后可实现生产过程的联锁监测、联锁控制、联锁保护等。运行人员工作站（OS）和工程师工作站（ES）能够提供了人机接口，同时为电气设备维修工程师提供系统诊断、系统维护、系统组态设置等手段。数据的采集、处理、监控都采用微型计算机来完成，机组的监控水平得到了大幅度的提升，也提高了人机交互界面；无论是进口的机组，还是国产的大型机组，基本都安装了协调控制系统；在很多电厂的自动装置设备都是采用数字化仪表来进行显示控制，而不再是过去那种传统的机械式仪表，这些措施都将我国的电厂热工自动化技术推向到了一个新的高度。

4、配电自动化

配电自动化与调度自动化相比，规模要小的多。配电自动化目标在于实现电力系统经济运行、减轻运行人员的劳动强度、为用户提供优质服务、提高供电的可靠性、改进电能质量等，是一项综合信息管理系统，集合了设备管理技术、数据传输技术、计算机技术、现代控制技术等为一体。

配电自动化在美国、英国、加拿大等一些发达国家已有了多年的运行经验，并且有向纵深性发展的趋势，如人工智能、光纤通信、大规模地形显示等。目前我国的配电自动化技术主要使用了配电管理+ 集中监控模式的配电自动化、集中监控模式的配电自动化、就地控制的馈线自动化模式，且使用了分布式总体结构，通过网络将子站和主站联在一起，形成统一的配电自动化系统。

二、电力系统自动化依赖lT 技术发展的重要技术

1、电力一次设备智能化

通常情况下，电力一次设备与二次设备的安装地点相隔几十米甚至几百米远，相互间由大电流控制电缆与强信号电力电缆连接。与之不同的是，电力一次设备智能化在设计一次设备结构时，将常规的二次设备部分或者全部功能直接实现，节省大量控制电缆和电力信号电缆，常常简称做一次设备自带保护与测量功能。例如目前常见的“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。

电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰，关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。

2、电力一次设备的在线检测

对例如汽轮机、发电机、开关、断路器、变压器等电力一次设备的重要运行参数实行不间断的实时监测，不但能够监视设备在线运行状态，还可以分析相关重要参数的变化趋势，判断是否存在发生故障的可能性，进而延长设备的保养周期，提高其利用率，也为该电力设备从定期检修向状态检修过度提供了充足的保障。

3、光电式电力互感器

按照一定的比例关系把输电线上的大电流数值和高电压降低到标准值是电力互感器的重要作用。但其缺点也不容忽视，即：电压等级越高，绝缘难度越大，且设备的质量和体积也越大；互感器输出的信号不能与微机化计量及保护设备直接接口；其信号的动态范围较小，电流互感器达到饱和状态甚至引起信号畸变的几率越大。与此同时，新研制的光电式电力互感器也存在不少技术难题，其输出的信号有限，电磁绝缘、兼容、耐环境程度以及电子电路的供电电源等是其面临的主要技术难题，也是光电式电力互感器的未来主攻方向。

4、适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置

电力系统采用光电互感器技术后，与之相关的二次设备，如测控设备，继电保护等装置的结构与内部功能将发生很大的变化。首先省去了装置内部的隔离互感器、A/D 转换电路及部分信号处理电路，从而提高了装置的响应速度。但需要解决的重要关键技术是为满足数值计算需要对相关的来自不同互感器的数据如何实现同步采样，其次是高效快速的数据交换通信协议的设计。

三、加强电气工程自动化系统的人性化设计

1、文化因素

我们在对电气工程自动化系统进行设计时，应该表现出与技术进步和时代精神的与日俱进，满足电厂的功能需求，符合电厂的企业文化特征。

2、美学因素

在进行电气工程自动化系统设计的时候，应该基于人性化设计的角度来进行研究考虑，对人的触觉、听觉、视觉等审美情趣进行充分的考虑。

3、人机工程学因素

应该采用多学科的方法，如心理学、生理学、人体力学、人体测量学等来提供人体机能特征参数，研究人体特征和结构，为电气工程自动化的设计提供人性化的要求。

4、环境因素

对光照、音响、湿度、温度及其他物理因素采用人性化设计的理念来进行分析，让人具有舒适感和安全感。

5、可靠性因素

人们接受及信赖的基本条件就是电气工程自动化系统的可靠性。高可靠性的电气工程自动化系统，重点是要体现出系统对人性的关怀，增加对于人的安全的考虑，其次才是考虑电气工程自动化系统的使用寿命、可用率系统性能。

四、结束语

如今，电网建设及改造的快速发展对配电网自动化水平的要求甚高。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，其应用既减轻了变电站值班员的劳动强度，也提高了电力运行的安全程度。总之，在电力系统的经济、安全运行中，电网调度自动化系统已然而且将会越来越占着举足轻重的地位。