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淺談電力工程中電力自動化技術:電力工程中電氣自動化技術探析

摘要：隨著我國經濟的發(fā)展，電氣工程的發(fā)展水平越來越高，特別是電氣自動化技術，通過不斷創(chuàng)新與實踐，我國已大大提高了電氣工程自動化的程度。電氣工程通過把自動化技術和電子通信、網絡信息等技術結合在一起的方式，強化了自動化水平，還能降低資金的投入，提高人們生活水平，具有十分重要的意義。

關鍵詞：電氣工程；電氣自動化；技術

引言

電氣自動化在工業(yè)生產中的應用，標志著我國科技的進步，它是一項具有重大意義的科技成果，電氣自動化設備在工業(yè)生產中的應用，不僅改善了工人的勞動環(huán)境和勞動強度，而且提高了工業(yè)生產的效率，為企業(yè)增加了效益。在現(xiàn)代社會中，電氣自動化的應用越來越廣泛，推動了社會經濟的快速發(fā)展，但事物總是雙面的，電氣自動化在發(fā)展過程中也存在著一些問題，不過隨著科技地不斷進步和發(fā)展，電氣自動化的發(fā)展會迎來屬于它的春天。

一、電氣自動化特點

電氣自動化系統(tǒng)的設置，大部分是把電氣設備安裝于電動機或者配電室內，電氣自動化系統(tǒng)配件較多，而且處理信息量很大，如果發(fā)生技術的問題，很難開展維修工作。和傳統(tǒng)熱工體系比較，電氣自動化系統(tǒng)的操作和控制，一般控制的頻率較低，而且系統(tǒng)在正常運行時，可以間隔較長時間進行操作指令的。

電氣設備處于系統(tǒng)保護狀態(tài)下要求十分高，系統(tǒng)的運行、操作的速率也較快。在電氣自動化系統(tǒng)構造角度分析，電氣設備操作復雜，具有一定難度，不過，具有較強的邏輯規(guī)律?？梢砸M多種電氣自動化的監(jiān)控技術，例如：系統(tǒng)操作過程中，要保證兩臺系統(tǒng)互相不產生干擾，操作要具有獨立性，可以在科學的角度考慮，進行同步運行的機組電氣控制，保證操作系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。要從多方面的角度對電氣設備的特點進行考慮，進行控制體系構建的過程中，應以嚴謹態(tài)度進行系統(tǒng)結構的布設，盡可能的選擇性質有效控制方案，保持電氣自動化的控制系統(tǒng)可以安全的，高效的保持運行。

二、電力自動化技術的主要應用范圍

1、變電站及配電自動化的應用

變電站自動化技術是采用現(xiàn)代通信技術、先進的計算機技術、電子技術以及信息處理技術，實現(xiàn)對變電站的二次設備的重新組合和優(yōu)化設計，從而減少了人力資源的浪費，減低了變電站及配電站工作人員的工作強度，提高變電站及配電站人員的安全性及整個系統(tǒng)運行的有效性。不僅如此，變電站自動化技術還可以多層次、全方位地對多種電氣設備的運行狀況進行安全檢測以達到高效控制的目標。在實際的應用中，主要通過新型的設備代替以往的電磁式裝置從而使得現(xiàn)場的監(jiān)視操作更加智能化、可視化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。隨著對科學技術的應用以及監(jiān)控設備的更新，種綜合性的自動化監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高變電站運行的穩(wěn)定性，降低運行維護的成本，高質量輸電過程，經濟效益提高很多。

2、在電網調度中應用電氣自動化

隨著科技的發(fā)展和社會的進步，電氣自動化被廣泛地應用到很多領域當中，其中電氣自動化也廣泛地應用在電網調度中。電網調度是一個非常重要的工程，它具體指的是通過服務器來實現(xiàn)電的調度，而電氣自動化幫助電網調度實現(xiàn)了自動化。這種調度自動化系統(tǒng)表現(xiàn)出了比較強大的功能，主要表現(xiàn)為它可以很好地保障電網運行，這個功能的實現(xiàn)主要是依靠了電網運行過程中的經濟調度；同時電網調度自動化可以實現(xiàn)系統(tǒng)負荷情況的預測，這個功能的實現(xiàn)主要是依靠監(jiān)測和分析電力生產過程中的數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)負荷的預測能夠有效地保護系統(tǒng)，保障系統(tǒng)正常運行；而且電網調度自動化可以很好地、迅速地確定整個系統(tǒng)發(fā)生故障的地方，大大地提高了系統(tǒng)故障排除效率?？偠灾?，電網調度自動化是整個電力系統(tǒng)提高運行效率的有力保障。

3、在發(fā)電廠發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

在現(xiàn)代生活中，電跟人們的生活是密切相關的，電成為了人們生活中的不可或缺的生活用品，它的重要性不言而喻，這就意味著發(fā)電廠的重要地位。發(fā)電廠是整個電力系統(tǒng)運行的重要支撐，因此發(fā)電廠的安全運行和高效率運行是非常重要的，而在發(fā)電廠中通常采用發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)來保障發(fā)電廠的正常運轉，在發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)中，主要是通過以太網過程控制單元以及相應的數(shù)據(jù)通訊來實現(xiàn)發(fā)電廠的發(fā)散監(jiān)控，而且這種發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)一般采用分層結構。發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，它不僅可以監(jiān)視設備的實時運行狀態(tài)，這可以作為判斷設備有無存在故障的標志，這樣就能有效地提高發(fā)電廠設備的使用壽命，大大地改善了發(fā)電廠的效益。

三、在電力系統(tǒng)中應用電力自動化技術

1、在電力系統(tǒng)中應用光互連接技術

在電力系統(tǒng)的繼電保護裝置和自動控制的領域內應用光互連接技術。對傳統(tǒng)的基本技術要求能夠利用光互連技術呈現(xiàn)出來。比如說，打印報表、打印拓撲、記錄有關的數(shù)據(jù)、計算相關的內容、全方位地采集數(shù)據(jù)、自動化地分析和處理數(shù)據(jù)的功能。此外，還有狀態(tài)評估、分析電網、人機界面結合處理、高級應用和網絡建模的功能，通過該技術在電力系統(tǒng)當中的應用，能夠將更加精度的定位、更加清晰的畫面、更加靈活的操作技巧提供給電力工作人員，能夠將準確、及時的參考信息提供給有關的工作人員。之后技術人員能夠依據(jù)測量的內容，分析和處理有關的數(shù)據(jù)，方便調度工作者對電網能夠更加準確地進行判斷。同時，在對該技術進行使用的時候，能大大地提升工作的效率，電容性的負載不會對其帶來過大的影響，對電容的影響上能夠有效地進行屏蔽，在對電力系統(tǒng)的安全運行和穩(wěn)定性給予保證的前提下，還能夠將相關的技術支撐提供給繼電保護裝置。在電力系統(tǒng)當中應用光互連技術，對故障可以最大程度上予以防止，對設備正常運行造成的經濟損失上給予治理，將電力企業(yè)的經濟效益和社會效益在一定的程度上提升了上來。具有極強的抗電磁干擾的功能存在于光纖互聯(lián)技術、波導光互聯(lián)技術和自由空間互聯(lián)技術當中，并且地理環(huán)境也不會對其帶來影響，因此在電廠的自動化工程當中，該技術得到了非常廣泛的應用。

2、在電力系統(tǒng)中應用現(xiàn)場總線技術

全方位的通線網絡是現(xiàn)場總線技術的一大特征，不但控制中心的兩個場地的裝置和儀器存在于內部，具體的施工現(xiàn)場也包含在其中。在電力系統(tǒng)當中運用現(xiàn)場總線技術，它通過很多的設備和感應器，準確、及時地將電力系統(tǒng)需要的電壓、電流、電阻等主要的數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)奖旧淼目刂葡到y(tǒng)當中，有關的技術人員依據(jù)系統(tǒng)中的具體計算方法，整理和分析采集來的一些數(shù)據(jù)，最后把主機的指示命令向對應的操作設備傳遞。通過調整現(xiàn)場總線，能夠分散處理接受到的信息，能夠將之前的控制能力有效地向不同的計算機上進行分散，對單個計算機的負荷上能夠很好地予以降低，這就是現(xiàn)場總線技術的優(yōu)點所在。依據(jù)具體的經驗得出，在電力系統(tǒng)當中，該技術還能夠和前置機、上位機有效地結合起來，在完成整個系統(tǒng)控制功能的時候，只需要對現(xiàn)場的儀表進行控制就能夠完成工作。在電網調度的自動化中經常地運用現(xiàn)場總線技術，對變電站少人值班或者無人值班的要求上能夠很好地予以滿足，將事件的控制速度利用網絡能夠有效地提升上來，能夠運用現(xiàn)場設備的監(jiān)控控制有效地接收現(xiàn)場采集到的信息，Lonworks、CAN等是常用技術方式。

3、計算機自動化的應用

電氣自動化技術在電力工程中的應用主要是引入了計算機操作系統(tǒng)，通過微型計算機讓整個電力系統(tǒng)自動記錄、反饋電氣設施的實際工作情況。同時，對反饋信息進行的誤差判定。加強軟件的查找、分析、測算的應用，從而在電力工程中實現(xiàn)操作技術的使用性，更加便于電力工程的管理。在電氣自動化技術中還要注意對監(jiān)控方式、現(xiàn)場總線監(jiān)控進行設計。只有全面加強電氣設備的監(jiān)控信息及監(jiān)控方式，才能提高監(jiān)控系統(tǒng)的效率以及整個系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。

結束語

總而言之，電氣自動化跟人們的生活是密切相關的，并且它在電氣工程中發(fā)揮的作用是不可替代的，不過電氣自動化發(fā)展中存在的問題需要及時地解決，只有解決好存在的問題才能發(fā)揮出更大的作用?？偟膩碚f，電氣自動化的未來前景是很積極的，一定會進一步地改變人類的生活方式。

淺談電力工程中電力自動化技術:論述電力工程中電氣自動化技術

摘要：對于人類來說,電力資源是一種不可或缺的能源,與人們的日常生活息息相關。電力自動化系統(tǒng)應用領域廣泛，從上個世紀五十年代開始發(fā)展到今天，電力自動化系統(tǒng)從開始局限于單項自動裝置，到廣泛采用遠動通信技術裝設模擬式調頻裝置和經濟功率分配裝置，再到后來以計算機為主體的電網實時監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，電力自動化系統(tǒng)逐步邁入現(xiàn)代化發(fā)展的軌道。

關鍵詞：電氣工程；自動化技術；研究方向

引言：目前，我國的電氣自動化技術經歷了幾十年的發(fā)展之后，已經獲得了不錯的成績。隨著電力工程的發(fā)展，電力自動化程度將會越來越高，新一代的電力自動化技術，即智能電力自動化技術應運而生。電力自動化技術將電子技術以及網絡通信技術融為一體，在實現(xiàn)遠程監(jiān)控以及監(jiān)視管理方面發(fā)揮了很重要的作用，該專業(yè)培養(yǎng)具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業(yè)知識，受過電工電子，系統(tǒng)控制及計算機技術方面的基本訓練，具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力的高級工程技術人才。

1.電力自動化技術概述

電力自動化技術是將現(xiàn)代的電子技術、信息的處理技術以及網絡通信技術融為一體的基礎上，發(fā)展起來的綜合技術，是在電力工程的電力系統(tǒng)中實現(xiàn)遠程監(jiān)控以及監(jiān)視管理的有效地途徑[1]。電力自動化技術，為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供了良好的條件，并且隨著發(fā)展，電力系統(tǒng)也得到了更為優(yōu)質的服務。電力系統(tǒng)自動化技術的要求主要有： ①保證電力系統(tǒng)各部分的技術要求，以實現(xiàn)設備的安全以及經濟，并以設備的實際運行為主要的依據(jù)，保證操作人員實際的控制和協(xié)調；②盡量的利用電力自動化技術進行安全性能的改善，從而可以減少事故，并能夠節(jié)省人力，避免緊急事故的發(fā)生和發(fā)展；③還要對電力系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)以及參數(shù)進行檢驗、收集并對之進行處理，保證各系統(tǒng)的正常運行；④保證電力系統(tǒng)各部分的安全以及經濟。

2.電力系統(tǒng)自動化技術

2.1電網調度自動化

現(xiàn)代的電網自動化調度系統(tǒng)是以計算機為核心的控制系統(tǒng)，包括實時信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端，位于調度中心的部分稱為調度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計、自動發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優(yōu)機組開停計劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。

2.2變電站自動化

電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設備；二次設備數(shù)字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機屏幕化；運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

2.3發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS）

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）一般采用分層分布式結構，由過程控制單元（PCU）、運行員工作站（OS）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網絡（以太網）組成。

過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件組成。MCU 模件通過冗余的 I/O 總線與智能 I/O 模件通訊。PCU 直接面向生產過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數(shù)、設備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執(zhí)行機構，完成生產過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護等功能。 運行員工作站（OS）和工程師工作站（ES）提供了人機接口。運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運行操作人員提供監(jiān)視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設置和修改、系統(tǒng)診斷和維護等手段。

3.電氣自動化專業(yè)市場進展情況

一方面，現(xiàn)階段社會廣辦眾多工廠，電氣設備品種門類多樣，門類齊全，以業(yè)技術人員和維修人員需求數(shù)量驚人，以業(yè)人員的工資薪金也隨其以業(yè)人員的市場需求量上揚，而且電氣自動化專業(yè)精英人才目前我國社會上非常短缺，高精尖專業(yè)技能人才更是少之論文網又少，所以，電氣自動化專業(yè)有很好的很廣闊的進展前景，電氣自動化專業(yè)人才也隨之層出不窮地出現(xiàn)。培養(yǎng)出一批又一批電氣自動化專業(yè)高端精英人才是當前各大高校的重要進展課題。

另一方面，電氣自動化專業(yè)的科研人才也需大量培養(yǎng)，很多電氣產品尤其是尖端科學技術產品的研制和開發(fā)，需要很多有專業(yè)技能和革新能力的科研人才[2]，所以科研機構逐步在全國各地廣泛建立起來，專業(yè)科研人員隊伍力量逐漸壯大。因而電氣自動化專業(yè)市場進展很快。并且在整個社會經濟進展中有著舉足輕重的地位，市場進展情況廣闊[3]。

4.電力工程中電力自動化技術的應用

4.1現(xiàn)場總線技術在電力工程中的應用

現(xiàn)場總線技術是指在電力工程現(xiàn)場將智能的自動化裝置以及儀表控制設備進行連接，形成一體化的多向、串行、多站和數(shù)字化的信息網絡，從而可以將數(shù)字通信、控制、智能傳感器以及計算機等融為一體而形成的綜合性的技術。在電力工程中，現(xiàn)場總線技術被廣泛的應用，通過現(xiàn)場總線技術可以將變送器所控制的總的用電量收集后，將信號進行控制后集中到主控計算機上，然后根據(jù)數(shù)學模型進行計算進而做出判斷，并最終將指令發(fā)送到控制設備上，從而實現(xiàn)電力自動化技術的應用。現(xiàn)場總線技術在電力工程中的應用是通過分散電力工程中的控制功能，并配備相應的計算機進行被控設備的信息處理，將信息與計算機相連接后，便不需要實現(xiàn)整個現(xiàn)場的控制，只需對信息進行相應的調度即可。實踐證明，現(xiàn)場總線技術在電力工程中的應用，可以實現(xiàn)前置機與上位機的配合，可以從下方進行電力工程的控制，并且可以通過儀表進行控制，并最終實現(xiàn)高性能的電力系統(tǒng)的控制功能。在電力調度化技術日益發(fā)展的情況下，可以滿足數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的多樣化需求，并最終將電力系統(tǒng)中各個信息進行交換以及共享，實現(xiàn)電力工程的順利進行以及電力系統(tǒng)的日益完善[4]。

4.2主動對象數(shù)據(jù)庫技術在電力工程中的應用

數(shù)據(jù)庫技術在電力工程中的應用主要是用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視系統(tǒng)中，因此，這對系統(tǒng)的開發(fā)、繼承、封裝等都有很大的作用，引發(fā)了軟件技術的變革。主動對象數(shù)據(jù)庫技術在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應用和認可，并用來支持對象標準，因此與一般的關系數(shù)據(jù)庫相比，主動對象數(shù)據(jù)庫主要是對技術以及主動功能的技術支持，因此，在電力工程中也得到了廣泛的應用。主動對象數(shù)據(jù)庫是利用系統(tǒng)的監(jiān)視功能，對對象函數(shù)進行利用，從而可以實現(xiàn)電力工程中電力自動化的應用，隨著觸發(fā)機制的使用，數(shù)據(jù)庫監(jiān)視得到了很好的控制與實現(xiàn)，從而節(jié)省了數(shù)據(jù)寫入以及讀出的時間，還對數(shù)據(jù)管理功能充分的進行利用，并得到了技術上的保證。當前，我國的數(shù)據(jù)庫技術得到了很廣泛的應用，并且監(jiān)視系統(tǒng)也得到了很好的發(fā)展，電力自動化技術在電力工程以及日后的電力系統(tǒng)中并將得到更為完善的應用。

5.結語

總之，電力自動化技術在電力工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，在新技術的廣泛應用下，傳統(tǒng)的技術正在逐漸的被取代，從而更加促進了電力自動化技術的發(fā)展，新技術、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術界線逐漸模糊，各種原來看似不相關聯(lián)的技術會彼此融合和滲透，這必將推動著電力自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

淺談電力工程中電力自動化技術:電力工程中電氣自動化技術探析

摘要：電氣自動化是電氣信息領域的一門新興學科，但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產密切相關，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。已經成為高新技術產業(yè)的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防等領域，在國民經濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文中主要針對這類電氣自動化技術的一些發(fā)展趨勢進行探討。

關鍵詞：電力工程；電氣自動化；自動化技術

一、電力系統(tǒng)自動化技術

（一）變電站自動化。變電站自動化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設備；二次設備數(shù)字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監(jiān)視實現(xiàn)計算機屏幕化；運行管理、記錄統(tǒng)計實現(xiàn)自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現(xiàn)代化的一個重要環(huán)節(jié)。

（二）電網調度自動化 。電網調度自動化主要組成部分，由電網調度控制中心的計算機網絡系統(tǒng)、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網連結的，下級電網調度控制中心、調度范圍內的發(fā)電廠、變電站終端設備（如測量控制等裝置）等構成。電網調度自動化的主要功能是：電力生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負荷預測、自動發(fā)電控制（省級電網以上）、自動經濟調度（省級電網以上）并適應電力市場運營的需求等。

（三）發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS ） 。過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（ MCU）和智能I /0模件組成。MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數(shù)、設備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執(zhí)行機構，完成生產過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護等功能。

運行員工作站（0S）和工程師工作站（ ES）提供了人機接口。 運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運，行操作人員提供監(jiān)視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設置和修改、系統(tǒng)診斷和維護等手段。

二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉矩脈動問題。

但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發(fā)出噪聲。為了解決這個問題，一種方法是提高開關頻率，使之超過人耳能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關斷，開關損耗很大。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。

1986 年美國威斯康星大學 Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進行轉換的‘硬開關’，其開關損耗較大，限制了開關在頻率上的提高。而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉換，即工作在所謂的‘軟開關’狀態(tài)下，從而使開關損耗降低到零。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

三、當前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術向前發(fā)展的重要熱點技術

（一）電力一次設備智能化 。常規(guī)電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規(guī)二次設備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。

電力一次設備智能化主要問題是電子部件經常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標準等技術問題。

（二）電力一次設備在線狀態(tài)檢測 。對電力系統(tǒng)一次設備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數(shù)進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養(yǎng)周期，提高設備的利用率，為電力設備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術，開展在線狀態(tài)檢測技術研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術難度大，專業(yè)性強， 檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產品還需一定時日。

（三）光電式電力互感器。電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標準數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大；信號動態(tài)范圍小，導致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變；互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發(fā)達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。

四、結語

眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經濟各個部門，隨著我國科技技術的發(fā)展，電氣自動化技術也隨之提高。

淺談電力工程中電力自動化技術:有關電力工程中電氣自動化技術探析

摘要：我國電氣自動化專業(yè)最早開設于 50年代，一開始名稱為工業(yè)企業(yè)電氣自動化，后來雖然經歷了多次專業(yè)性的調整，但由于其專業(yè)面寬，適用性廣，所以到如今一直很受歡迎，據(jù)教育部門最新公布的本科專業(yè)設置目錄中，它屬于工科電氣信息類。本文中主要針對這類電氣自動化技術的一些發(fā)展趨勢進行探討。

關鍵詞：電力工程 電氣自動化 自動化技術

1、全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管

50 年代末出現(xiàn)的晶閘管標志著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用于直流和交流傳動控制系統(tǒng)。隨著交流變頻技術的興起，相繼出現(xiàn)了全控式器件 CTR、 GTO 、P-MOSEFT等。這是第二代電力電子器件。由于目前所能生產的電流/電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用范圍。

GTR 的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項參數(shù)影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較復雜，難以掌握。

GTO 是一種用門極可關斷的高壓器件，它的主要缺點是關斷增益低，一般為 4～5，這就需要一個十分龐大的關斷驅動電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為 Zv ～ 4.5v ， 開通 di/d t 和關斷 dv / dt 也是限GTO推廣運用的另一原因，前者約為 500A /us ，后者約為 500V /u s ，這就需要一個龐大的吸收電路。

由于GIR 、GTO 等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進廠新一代具有高輸人阻抗的 MOS 結構電力半導體器件的一切。功率 MOSFET 是一種電壓驅動器件，基本上不要求穩(wěn)定的驅動電流，驅動電路只需要在器件開通時提供容性充電電流，而關斷時提供放電電流即可，因此驅動電路很簡單。它的開關時間很快，安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是P - MOSFET 的通態(tài)電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓P - MOSFET 造成了很大困難。

IGBT和MGT 這一類復合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在器件的復合化的同時，模塊即把變換器的雙臂、半橋乃至全橋組合在一起大規(guī)模生產的器件也已進入實用。在 模塊化和復合化思路的基礎卜，其發(fā)展便是功率集成電路 PIC （Powerl，lntegratcd Cirrrrcute），在PIC，不僅主回路的器件，而且驅動電路、過壓過流保護、電流檢測甚至溫度自動控制等作用都集成到一起，形成一個整體，這可以算作第四代電力電子器件。

2、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉矩脈動問題。

但是PWM 逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發(fā)出噪聲。為了解決這個問題，一種方法是提高開關頻率，使之超過人耳能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導通或關斷，開關損耗很大。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。

1986 年美國威斯康星大學 Divan 教授提出諧振式直流環(huán)逆變器。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進行轉換的‘硬開關’，其開關損耗較大，限制了開關在頻率上的提高。而諧奪式直流環(huán)逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉換，即工作在所謂的‘軟開關’狀態(tài)下，從而使開關損耗降低到零。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

3、交流調速控制理論日漸成熟

1971年，德國學者F，Blaschke 闡明了交流電機磁場定向即矢量控制的原理，為交流傳動高性能控制奠定了理論基礎。矢量控制的基本思想是仿照直流電動機的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來，分別加以控制。這種解耦，實際上是把異步電動機的物理模型設法等效地變換成類似于直流電動機的模式，這種等效變換是借助于坐標變換完成的。它需要檢測轉子磁鏈的方向，且其性能易受轉子參數(shù)，特別是轉子回路時間常數(shù)的影響。加上矢量旋轉變換的復雜性，使得實際的控制效果難于達到分析的結果。

4、通用變頻器開始大量投入實用

一般把系列化、批量化、占市場量最大的中小功率如 400KVA 以下的變頻器稱為通用變頻器。從產品來看，第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU ，第二代為高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或雙 16 位CPU 進行控制，采用了磁通補償器、轉差補償器和電流限制拄制器.具有挖土機和“無跳閘”能力，也稱為“無跳閘變頻器”。這類變頻器！目前占市場份額最大。第三代為高動態(tài)性能矢量控制型。它采用全數(shù)字控制，可通過軟件實現(xiàn)參數(shù)自動設定，實現(xiàn)變結構控制和自適應控制，可選擇U/F頻率開環(huán)控制、無速度傳感器矢量控制和有速度傳感器矢量控制，實現(xiàn)了閉環(huán)控制的自優(yōu)化。從技術發(fā)展看，雖然電力半導體器件有GTO、GTI、IGBT，但以后兩種為主，尤以 IGBT為發(fā)展趨勢：變頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAs （ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用單片機控制動技術而得以提高。

5、單片機、集成曳路及工業(yè)控荊計算機的發(fā)展

以 MCS-51為代表白8位機雖然仍占主導地位，但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產的 PIC系列單片機及CMS97C系列單片機等正在推廣，而且單片機的應用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機的優(yōu)勢另外，單片機的開發(fā)手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的（- 語言、PL/ M語言。在集成電路方面，需要重點說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時基電路在自動控制系統(tǒng)中運用很廣。在電機控制方面，還有專用于產生 PWM 控制信號的 HEF4752、 TL494、E4520 和 MA818 等應用也相當廣泛。在邏輯電路方面，值得注意的是用專用芯片（ASIC）進行邏輯設計。 ASIC （ Appilca-，tion Specific L ntegrated Circuit）中有編程邏輯陣列 PLD （ Programrnable Logic Device ）。 PLD力現(xiàn)有四種類型的器件： PROM 、FPLA 、PAL、GAL 。GAL是PAL的第二代產品，它可以在線電擦洗，與TTL兼容，有較高的響應速度，有可編程的保密位等優(yōu)點。這些特點使得 GAL在降低系統(tǒng)造價，減少產品體積和功耗，提高可靠性和穩(wěn)定性及簡化系統(tǒng)設計，增強應用的保密性方面有廠‘闊的發(fā)展產景，特別適合新產品研制及 DMA控制和高速圖表處理，其上述交流的控制最終用工業(yè)控制計算機完成。

6、結束語

眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經濟各個部門，隨著我國科技技術的發(fā)展，電氣自動化技術也隨之提高。

淺談電力工程中電力自動化技術:電力工程中電氣自動化技術探析

摘 要：在電力工程中，電氣自動化技術是一項較為重要的技術環(huán)節(jié)，有必要對電力工程中電氣自動化技術進進行研究，分析其應用優(yōu)勢。

關鍵詞：電力工程；電氣自動化技術；趨勢

前言

電氣自動化是電氣信息領域的一門新興學科，但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產密切相關，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。已經成為高新技術產業(yè)的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防等領域，在國民經濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。電氣自動化是電力工程重要的組成部分，在社會生產中發(fā)揮著重要作用。

一、電氣工程以及電氣自動化的概念電氣工程（Electrical Engineering，簡稱EE）是當今高新技術領域中舉足輕重的關鍵學科之一，更是現(xiàn)代科學研究領域中的熱門學科。最成功的例子就是電子通信技術的巨大進步推動了以計算機網絡為中心的信息時代的蓬勃發(fā)展，并且在根本上改變了人們的工作和生活模式。從某些層次上來講，電氣工程的發(fā)達程度甚至可以代表一個國家的科技進步水平。電氣自動化（Electrical Automation）的專業(yè)全稱一般為電氣工程及其自動化，其應用范圍涉及各行各業(yè)，小到電氣開關的設計，大到科技航天的研究，到處都有它的身影。電力的發(fā)展是促進生產和提高人們生活水平的重要物質基礎，隨著電力應用的不斷發(fā)展和深化，新時代背景下的電氣自動化進程成了國民經濟和人民生活現(xiàn)代化的重要標志。

二、電氣自動化技術在電力工程中的作用1、電氣自動化幫助科研人員開展實時仿真工作 使用電氣化驅動技術，可以在更大程度上實現(xiàn)暫時狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)的同步存在，這使得同步實驗成為了可能。為系統(tǒng)運行提供了大量的精確數(shù)據(jù)，增加了實驗的精準度。在這種仿真的環(huán)境中，工作人員可以進行更多的電力裝置測試，有助于幫助科研人員建立起一個混合型的實時仿真實驗室。2、實現(xiàn)了電力服務的智能化 當今時代，幾乎每個行業(yè)都離不開電力的使用，失去電力系統(tǒng)的支持，許多行業(yè)將陷入癱瘓的境地。電力的廣泛使用對電力系統(tǒng)的安全性和自動化程度都提出了極高的要求。電氣自動化相關技術是電力系統(tǒng)智能化的重要組成部分，能夠幫助工作人員更精確地進行系統(tǒng)運行設計工作，并能代替人力做到更精確的系統(tǒng)運行故障分析。這種智能化的控制方式，使得電力系統(tǒng)的運行更加高效準確。這種高度安全的自動化運行體系，使電力系統(tǒng)的服務能力邁上了一個新的臺階。

三、電力工程中電氣自動化技術

1、電網調度自動化

電網調度自動化主要組成部分，由電網調度控制中心的計算機網絡系統(tǒng)、工作站、服務器、大屏蔽顯示器、打印設備等，其主要是通過電力系統(tǒng)專用廣域網連結的，下級電網調度控制中心、調度范圍內的發(fā)電廠、變電站終端設備（如測量控制等裝置）等構成。電網調度自動化的主要功能是：電力生產過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控電網運行安全分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力負荷預測、自動發(fā)電控制（省級電網以上）、自動經濟調度（省級電網以上）并適應電力市場運營的需求等。

 2、變電站自動化傳統(tǒng)的變電站使用人工操作，從監(jiān)視到最后信息回饋均是由人工完成，設備均使用電磁裝設置，其數(shù)據(jù)的記錄、整理以及管理均是人工造作，且對變電站的監(jiān)視沒有全局性的直觀監(jiān)視，需要通過人工一個個方面監(jiān)視之后將其整合之后才能實現(xiàn)全局監(jiān)視。為了跟上現(xiàn)代化的自動化步伐，通過利用電氣自動化在電氣工程中使用能夠使變電站實現(xiàn)自動操作，取代人工操作，降低操作人員的工作量，同時能夠減少一部分的人員投入，實現(xiàn)電氣工程的整體效益的顯著提高。通過實現(xiàn)變電站的自動化功能，除了實現(xiàn)自動運行代替人工操作外，還能夠將傳統(tǒng)的電磁裝置全部利用微機將其取代，并且能夠利用計算機的視頻、圖畫顯示功能，將變現(xiàn)站的監(jiān)視的所有情況通過計算機屏幕直觀的顯示出來，仍工作人員在較短時間內就能夠掌握全局，并通過計算機已記錄并整理好的數(shù)據(jù)分析變電站可能存在的問題或者有力的發(fā)展動向等，及時采取相應的回應措施，從而提高其運行效率。變電站是電氣工程中非常重要的一部分，因此利用電氣自動化技術對其進行技術的更新和創(chuàng)造有力與整個電氣工程的運行。

3、發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS ）

過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（ MCU）和智能I /0模件組成。MCU模件通過冗余的I /0總線與智能FO模件通訊。PCU直接面向生產過程，接受現(xiàn)場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數(shù)、設備狀態(tài)的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執(zhí)行機構，完成生產過程的監(jiān)測、控制和聯(lián)鎖保護等功能。運行員工作站（0S）和工程師工作站（ ES）提供了人機接口。 運行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運，行操作人員提供監(jiān)視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設置和修改、系統(tǒng)診斷和維護等手段。

四、重要熱點技術

1、電力一次設備在線狀態(tài)檢測

對電力系統(tǒng)一次設備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數(shù)進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養(yǎng)周期，提高設備的利用率，為電力設備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術，開展在線狀態(tài)檢測技術研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術難度大，專業(yè)性強， 檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產品還需一定時日。

2、電力一次設備智能化

常規(guī)電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規(guī)二次設備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。電力一次設備智能化主要問題是電子部件經常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標準等技術問題。

五、電氣工程中電氣自動化應用的優(yōu)勢1、 電氣工程中電力設備的在線監(jiān)測優(yōu)勢隨著變壓器、短路器以及發(fā)電機等這些一次設備的應用，往往需要對其中關鍵的參數(shù)進行不間斷的實時監(jiān)測，這就要求監(jiān)視設備不但能夠反饋在線運行狀態(tài)，同時也能夠對設備的一些重要的參數(shù)變化趨勢進行分析和預測，并判斷設備中發(fā)生故障的原因，以縮短設備的保養(yǎng)周期，延長設備的實際使用期限，同時也為電力設備的實時狀態(tài)檢修提供了必要的保障。2、 電氣自動化應用下電氣工程中電力設備的智能化一般情況下，電力系統(tǒng)中的一次設備與二次設備的安裝地點之間都要有一定的間隔，一般要求相隔幾十米，有的甚至是要求幾百米遠，兩者之間使用強信號電力電纜與大電流控制電纜來連接。在進行一次設備的結構設計時，往往要先考慮實現(xiàn)常規(guī)的二次設備的功能，這樣做顯然能夠節(jié)約大量的電力信號電纜和控制電纜。

六、結束語

當今社會是一個信息化社會，隨著高新技術的不斷發(fā)展，對電力工程中電氣自動化技術的要求也越來越高，電氣自動化技術必須堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，只有這樣才能在具有活力的高科技領域中應用比較廣的技術。