电气工程与其自动化存在问题与解决措施探析

摘要：电气自动化用于工业控制系统，利用继电器、感应器等电气元件实现顺序、时间控制。它将外界环境变化反馈到内部，改变输出量，实现稳定生产的目的。本文分析了电气自动化的现状，对于如何应对其存在的问题提出了自己的见解，以期能为后来需要者提供借鉴。
关键词：电气工程；自动化；问题；措施
经全球化济发展，外资、合资企业涌入我国，这些企业技术新、起点高，大量设备需用电气自动化。与此同时，众多大中型企业为提高产品质量增加竞争力而进行技术改造，引进先进设备，机电一体化设备越来越多。现场总线技术、plc控制技术、计算机集散控制技术、变频技术、微电子技术等新知识在各行业中用得越来越多。

一、电气自动化发展

1、全空型电力电子开关

晶闸管标志着运动控制的开始，作为第一代电子电力器件至今仍被使用。交流变频技术的出现使得相继出现了全控制式器件如GTR等，这是电力电子器件第二代；IGBT和MGT这些复合型电力电子器件称为第三代器件；功率集成电路如PIC是第四代电力电子器件。

2、低频发展到高频电路

电力电子器件的发展引发变换器电路换代。当用于普通晶闸管时，直流传动变换器主要是整流相互控制，交流变频传动则是交—直—交变频器。电力电子器件发展到第二代，PWM变换器使用增多。PWM变换器提高功效，减少高次谐波对电网的影响，解决电动机在低频区转矩脉动问题。但PWM缺陷也不少，所以就有了电路从低频向高频发展。

3、交流调速控制理论

交流电机磁场定向远离的提出成为以后发展的基石。而在1985年德国鲁德大学教授提出直接转矩控制思想，将其推放到弱磁调速范围。这一新颖的控制思想，控制结构简单眀了，信号处理物理概念明确，是一种新型高静动态性能的交流调速方法。

4、通用变频器投入使用

经历了第一代普通功能型U/F控制型、第二代高功能型U/F控制型和第三代高动态性能适量控制型变频器后，通用变频器也投入使用。

5、单片机的发展

原来主导的MCS-51的8位机功能简单，指令集短，它被适合大批量生产的PIC系列单片机替代。PIC单片机可靠性、保密性都比较高。

二、新时期配电系统综合自动化面临的问题

1、配电管理问题及措施

2.1.1 监测评价电能质量。市场对电能质量的关注迫使配电公司建立有效电能质量监测。建立一套专门监测系统花费较大，运行维护费用也较高，势必增加供电企业成本。理想情况是把监测电能质量作为一项配电系统综合自动化功能，开发出配电SCADA系统和分析软件，系统分析各电能质量问题。信息通道、数据库系统共用，实现对电能质量经济效益在线监测和分析。供电公司通过监测信息检验电能质量和采取的措施。
2.1.2 改进部分高级应用分析软件适应电力市场，真正实用化。由于推行分时电价、峰谷电价及实时电价，尤其是需求侧竞价实行后，负荷随机性增大，负荷预测难度增加，负荷预测软件要做好适应工作。传统无功优化是满足电压约束下网损最小为目标，市场环境下，电压调整及无功优化涉及用户供电质量，不同供电质量配电电价不同，优化以收益最大化为目标。电力市场环境下网络重构及故障恢复也以收益最大为目标。
2.1.3 加强系统集成化、功能综合化建设。降低供电成本须打破各单项自动化工程独立、功能重叠弊端，集成配网自动化系统信息，重组综合功能特点。实现CIS系统与SCADA系统一体化设计、融合CIS系统、可靠性管理系统、线损管理系统及生产MIS系统，实现配电管理系统一体化。

2、用户自动化问题及措施

2.2.1零售竞争电力市场开放零售竞争，要求电网运营商具备相应技术手段管理配电网络阻塞，而自动化系统将最为经济有效。
2.2.2 具有实时电价、分时电价信息发布、结算功能。采用实时电价、分时电价调整用户及系统负荷，提高容量负载率，降低电网运行成本。实时电价、分时电价须相应技术支持，可将实时电价、分时电价信息发布与结算作为配电综合自动化的基本功能，提高自动化综合效益。

3、配电自动化问题及措施

2.3.1 高度可靠快速的变电站、馈线自动化系统。保障终端用户供电可靠，自动化系统要能够正确判断故障，隔离恢复故障。加大自动化系统投资，增加可靠快速开关及控制装置，减少用户停电次数和时间。同时，配电网故障中断部分负荷供电，应快速识别重要客户，优先保障电力供应。
2.3.2 为适应市场环境竞争，需加强SCADA系统功能，特别是重要用户监控要能够准确、灵敏、可靠。否则会给配电公司带来较大损失，损失包括用户停电的直接损失和社会影响的间接损失。
2.3.3 实现GIS与SCADA一体化设计，达到二者数据、功能、界面一体化，实现GIS自动提取SCADA属性数据和网络结构和SCADA系统向GIS提供配电实时运行数据。
2.3.4 可扩展综合型配电自动化终端。电力市场监测电能质量，实时电价信息发布，实现综合信息采集控制，减少现场终端数量，降低系统复杂性，采用功能可扩展的综合型配电自动化终端。该终端除具有通常功能外，还能监测电能质量、发布电价实时信息、故障录波及仪表部分功能。

三、电气工程及自动化建设探讨

1、设计原则

争取能够做到最大程度上满足生产工艺和机械对电气控制要求，常以执行原件动作节拍表、工作循环图、检测元件状态表等形式表现出来，如有调速要求，还需给出调速技术指标。其他指标如启动、制动、转向、保护、照明等则应根据生产需要做好考虑；满足控制要求后，设计方案应经济简单；妥善处理电气与机械。生产机械多是机电结合来实现控制要求，从工艺要求、结构复杂性、制造成本、使用维护方便等方面处理好二者关系；使用维护方便、制造美观；确保安全、可靠使用；合理选用电器元件。

2、电气自动化控制系统思想

3.

2.1集中监控方式

此种监控方式运行维护方便，控制站防护要求不高，设计容易。但其主要将系统各功能集中在一个处理器处理，处理器任务繁重，速度受影响。全部电气设备进入监控，监控对象大增，主机冗余下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆干扰影响系统可靠性。同时，断路器联锁和隔离刀闸操作闭锁采用硬接线，隔离刀闸辅助接点不到位，设备无法操作。这种接线二次接线复杂，查线不便，增加维护量，还有查线或传动中接线复杂而操作失误的发生。
3.

2.2远程监控方式

远程监控可以有效的节约电缆、节约材料、节省安装费用、组态灵活、可靠性高等优点。但是，各现场总线通讯速度不高，而电气部分通讯量又较大，这种方式只适合于小系统监控，不适合全厂电气自动化构建。
3.

2.3现场总线监控方式

现场总线、因特网等计算机网络技术在变电站综合自动化中已广泛应用，且积累大量经验，智能化电气设备发展较快，都为网络控制系统在发电厂电气系统中的应用奠定了基础。现场总线监控使系统设计针对性更强，不同间隔有不同功能，可以根据间隔进行设计。除了远程监控的优点外，还最大程度上减少了隔离设备、I/0 卡件、端子柜、模拟量变送器等。就地安装智能设备，通过通信线与监控系统连接，节省大量控制电缆，节约投资和安装维护工作量。另外，相对独立的装置功能，装置间仅有网络连接，网络组态灵活，系统可靠性增强，如有装置故障仅影响对应元件，不会导致系统瘫痪。为此，现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统发展方向。

3、电气自动化发展趋势

电气自动化发展趋势应是开放化、分布式、信息化。开放化是系统结构与外界借口，实现外界与系统网络连接；分布式能确保网络中每个智能模块独立工作，分散系统危险；信息化则是综合处理系统信息，与网络技术结合实现网络管控自动一体化。
四、结论
电气自动化企业要不断发展高新技术，开创电气自动化新局面。在结合本地区部门电气自动化的基础上，全面把握“科学发展观”内涵和实质，以人为本寻找差距，转变发展观念，让我国电气自动化进一步实现现代化、

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国际化和全球化。
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