电气工程及其自动化技术的应用分析

摘 要：电气自动化技术作为从电气工程技术发展出来的并与电子与信息技术紧密结合起来的一门电气工程应用技术学科。近年来，随着我国经济的不断增长，电气自动化技术在国民生产中各个部门和领域已得到了广泛应用。本文针对电气工程中自动化技术的发展和运用，进行了简要分析。

关键词：电气工程、自动化技术、电气自动化、现状、应用

中图分类号：F407.6文献标识码： A 文章编号：

1、电气工程及其自动化技术概述

电气工程及其自动化是以电磁感应定律、基尔霍夫电路定律等电工理论为基础，研究电能的产生、传输、使用及其过程中涉及的技术和科学问题。电气工程中的自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。电气工程及其自动化技术主要以控制理论、电力网理论为基础，以电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。

控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学。它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能，以达到预期的控制目的。控制理论是在现代数学、自动控制技术、通讯技术、电子计算机、神经生理学诸学科基础上相互渗透，由维纳等科学家的精炼和提纯而形成的边缘科学。它主要研究信息的传递、加工、控制的一般规律，并将其理论用于人类活动的各个方面。将控制理论和电力网理论相结合，应用于电气工程中，有利于提高社会生产率和工作效率，节约能源和原材料消耗，同时也能保证产品质员，改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动，改进生产工艺和管理体制。

2、电气工程及其自动化技术的发展历史分析

2.1全控型电力电子开关

晶闸管虽然是第一代电子电力器件,但仍沿用至今；随后全控制式器件相继出现在交流变频技术之后，这是电力电子器件的第二代器件；复合型电力电子器件IGBT和MGT这一类可以称为第三代器件；最后，第四代电力电子器件是功率集成电路,PIC。

2.2低频电路发展为高频电路

电力电子器件的发展，导致变换器电路换代，但是用于普通晶闸管时,直流变换器主要是整流相互控制,交流变频传动则是交流—直流—交流变频器。当PWM变换器发展到第二代电力电子器件时，采用也相应增多。在其发展过程中，PWM存在很多缺陷,所以有了低频向高频发展的电路。

2.3投入使用的通用变频器

在经历了第一代功能型U/F控制类型、高功能型第二代U/F型和高动态性能的变频器之后，通用变频器正式投入使用。

3、电气工程中自动化技术运用分析

3.1电网调度自动化

（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，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，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。

3.2发电厂自动化

（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。

3.3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在变电站中的广泛应用，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包括变电站的自动测量、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。

3.4配电自动化

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。

4、电气工程自动化技术的发展热点及其趋势分析

4.1电力一次设备的在线检测

对汽轮机、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渡提供了充足的保障。

4.2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。

4.3先进管理和控制软件的应用

当前，计算机控制系统在国内电场中已得到了广泛的使用，并极大的促进了电厂自动化技术的发展。然而，计算机控制系统的潜能并没有被完全发掘，为此，我们应吸取国外先进的技术经验，积极开发出适合我国电力行业所需的先进管理和控制软件，以充分发挥当前计算机控制系统的功能。

4.4单片机、集成电路及工业控制计算机的发展

以MCS-51为代表白8位机虽然仍占主导地位，但功能简单，指令集短小，可靠性高，保密性高，适于大批量生产的PIC系列单片机及CMS97C系列单片机等正在推广，而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外，单片机的开发手段也更加丰富，除用汇编语言外，更多地是采用模块化的C语言、PL／M语言。在集成电路方面，需要重点说明的是集成模拟乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制系统中运用很广。在电机控制方面，还有专用于产生PWM控制信号的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等应用也相当广泛。

在逻辑电路方面，值得注意的是用专用芯片(ASIC)进行逻辑设计。ASIC中有编程逻辑阵列PLD。PLD有四种类型的器件：PROM、FPLA、PAL、GAL。GAL是PAL的第二代产品，它可以在线电擦洗，与TTL兼容，有较高的响应速度，有可编程的保密位等优点。这些特点使得GAL在降低系统造价，减少产品体积和功耗，提高可靠性和稳定性及简化系统设计，增强应用的保密性方面有广阔的发展产景，特别适合新产品研制及DMA控制和高速图表处理，其上述交流的控制最终用工业控制计算机完成。

5、结束语

在科学技术突飞猛进的今天，重视电气工程以及自动化技术的研究是非常必要的。近年来，随着经济的发展，以及科学技术的不断进步，电气自动化技术必将向着更为先进的方向发展，在各个领域的应用也将越来越广泛，很大程度上促进了我国国民经济的增长。我们要积极关注并吸收国内外先进的技术优势，根据实际，开拓新理论、新技术的运用思路，为我国的电气工程自动化技术的运用和发展做出应有的贡献。

参考文献：

[1]徐东海.浅谈电气工程中自动化技术的运用[J].中国新技术新产品,2010(24).

[2]郑丽娜.浅谈电气自动化技术的应用[J].科学与财富,2012(3).

[3]解乃嘉.电气工程中自动化技术的运用[J].科技资讯,2011(33).

[4]陈洪峰.国内电气自动化发展状况与趋势[J].科技创新导报,2009(01).