电气自动化的发展现状及前景分析

电气自动化的发展现状及前景分析

集成化、智能化和综合化，以及故障时迅速自动反应是电气自动化的显著特征。随着科学技术的发展，电气自动化系统在现实生活中的应用越来越广泛。文章对我国电气自动化技术的功能与特点进行阐述，分析电气自动化发展现状，然后提出电气自动化发展的前景与方向。

标签： 电气自动化;现状;前景

前言：

电气工程是研究电磁现象、规律及其应用的科学技术，其是以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术，包括电力系统及其自动化、电器与电机及其控制技术、高电压与绝缘技术、电工新技术、电力电子技术等多个领域。电气自动化水平是社会经济发展程度的重要指标，电气自动化的高新技术可以降低人工操作的劳动强度，提高检测的准确度，有效的避免生产安全事故，为现代企业的生产过程提供了技术保障。目前，我国电气自动化取得了较高的发展成就，随着科学技术水平的不断提高，这种技术将会取得更好的成就。

1、电气自动化的系统的主要功能和特点

1.1、电气自动化系统的主要功能

电气自动化系统的功能有很多，但是从其功能的地位和作用来看主要有以下几点：第一，发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作，其主要是用于保护发变

组、厂高变以及控制励磁变压器的运行，减少无故障率;第二，发电机励磁系统作为控制系统的主要组成部分，它的作用是控制启励和灭磁，能够根据需要切换控制方式，通过切换起到增磁和减磁的目的。第三，可以实现对高压厂用电源和厂用电压快切装置状态的实时监控，保证供电的稳定性和电压符合生产要求;第四，能够实现对低压厂用电源实时监控，并能够控制畅通低压设备的自投装置的运行。

1.2、电气自动化系统给的主要特点

电气自动化系统的设计思路主要有三种，即集中监控模式、远程监控模式和现场总线监控模式，这三种模式虽然技术要求不同，适用的领域也不相同，但是有其共同的特点：第一，具有人性化的操控方式。随着计算机和多媒体技术的应用，现在电气自动化系统的操作页面更加直观，所有的操作功能和按钮能在显示屏上直观的看出来，在操控过程当中各种指示灯寿命长、信号准、可靠性强。由于现在多使用中央计算机管理系统，在处理信息的过程中具有动态协调和信息存储的功能，极大的方便了系统的使用和操控。第二，系统使用和操控更加安全和稳定，现在电气自动化控制系统设计当中对不同的控制方式进行了区分，如小功率采用直接启动的控制方式，大功率采用星形或三角形启动控制的方式，还有的采用变频调速控制的方式等等，这些多元化的控制方式不仅能够实现精确控制的目标，更是保证电气自动化控制系统的安全与稳定，保证了系统的使用安全。

2、我國电气自动化技术发展现状

2.1、平台开放式发展

OPC（OLE for Process Control）技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代

的作用。

现在的自动化控制系统多采用分布式计算机进行监控。在一些大的系统中，需要监控的数据过多，很难保证监控的安全可靠，故现在多采用多台计算机进行监控。各计算机的所显示的监控对象不同，但所需监控的各个数据应传输到每台计算机上，每台计算机上只显示其中一项或几项，万一其中一台计算机出现故障，其它计算机也可临时做替代，检测该项数据。上位机主要对现场的运行状态进行监控，看是否在上下限值范围之内，超过范围则负责报警。若需要动作，则由上位机向下位机传输动作信号。下位机只负责接收上位机的信号，并做出判断，进行动作。上位机和下位机之间一般是通过以太网或其它通讯方式进行连接。

2.2、IEC61131标准使得编程接口标准化

目前，世界上有200多家PLC厂商，近400种PLC产品，不同产品的编程语言和表达方式各不相同，IEC61131使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC61131同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。结构化的编程方式使得程序更易管理，也提高了代码的使用效率，缩短了程序编程的周期。

2.3、交流调速控制系统

交流调速的理论最早是由德国科学家最先提出来的。交流电机推广时，其各项性能都非常优越，在工业上十分实用，但唯一缺点就是调速比较困难，特别是在一些需要精确转速的场合，交流电机很难达到要求，只能直流电机。但直流电机容易损坏，还要定时更换电刷。工业多使用的是交流电，为了某个直流电机还得单独配送直流电，十分不便。交流

调速方法的使用很大程度上解决了这一难题，现在交流调速多采用直接控制转矩的方法，控制精确，可靠性高，虽然还是无法与直流电机的调速性能相比，但也使交流电机的应用场合更加广泛。

2.4、DCS与现场总线控制系统

在传统的工厂内，通常有一个控制间或控制柜，在主控制器周围集成模拟量的输入、输出，数字量的输入、输出，然后通过电缆线将各个点与现场设备连接。常用的DCS系统如图1所示。这种控制方式施工量大、占地面积大、容易出错，并且可扩展性不高。现场总线是一种串行总线，只需要两根通讯线。可以在主控室内放一台或者几台电脑，将车间内的生产设备、仪表、电机等设备都挂在这两根线上，通过CAN或TCP/IP等协议与电脑进行通讯，将车间内需要检测的数据集中到一点，需要控制设备的控制方式也都集中到一台电脑上。这种控制方式就是集散控制方式（DCS），该控制方式操作简单、施工量小、准确且性能高等特点，在现代化的工业控制中得到了广泛的应用。

3、电气自动化在电力系统中的应用

3.1、现场总线和分布式控制系统的应用

现场总线（Profibus、FF、Interbus等）是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。它通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和PLC的CPU与位于现场的远程I/O站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来，并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着PLC、I/O模块和现场设备通过总线连接起来，将输入输出模块转换成现场检测器和执行器。3.2、开关控制

在工业自动化生产过程中，电气设备占据着主导地位，全控型的电力电子开关慢慢取代半控型的晶闸管。随着交流变频技术的发展，GTO、GTR、MOSEFT等全控电力电子器件相继出现。虽然全控电力电子开关的出现，给电气设备的控制带去了很大的方便，而MOSEFT这种具有较高输入阻抗且为MOS结构的半导体电力控制器件，虽然克服了GTO、GTR较大控制电流的困难，但由于受其通态电压随其额定电压的增大而成倍增加这一性质的限制，MOSEFT电子器件的更新和研究出现较大的局限和巨大的挑战。故而电力电子开关的研究，趋向于较小控制电流，低损耗，低成本和精确度高的半导体电子器件。

3.3、变电站系统的电气自动化

传统变换电路主要采用低频变换，这种变换电路因其变换速度相对较慢和功率因素低的劣势，逐渐被功率因素高、变换速度快的PWM高频变换器电路取代。然而这种变换器电路由于其电流电压的谐波分量在电动机的转子上发挥了作用，造成巨大噪声，其主要解决方式便依赖于提高开关频率，但电力电子器件长期在高电压和高电流情况下工作会经常导通或断开，导致开关损耗特别严重。

3.4、電网控制自动化

电网，即电力系统的专用广域网联结，电网自动化控制和调度主要包括发电厂控制、传输线路的控制、终端设备的控制。其主要内容在于：电力系统运行过程的实时数据采集、系统运行的全程监控、分析判断线路是否运行安全、检测线路运行负荷、监测估计电路运行状态。由于大规模生产的需要，电力系统的线路越发趋向复杂化，这也给人工控制带来了很大的困难，自动化的监测。

4、我国电气自动化技术发展趋势

4.1、电气自动化系统的统一性

电气工程自动化的统一性是促进这种技术发展水平提高的基础。这可以有效实现相关产品的周期性规划与设计、产品精确测试以及试行、产品的开机以及调试、产品的运行与维护，这样能够节省产品设计到产品生产完工之间所需要的资金以及时间。对电气工程的自动化实行统一管理，最重要的是能够达到客户的实际要求，并将电气工程的开发系统从电气工程的运行系统中解放出来。

4.2、技术更新更加频繁

随着我国经济发展进入快速时期，国家对科技研究的投入力度加大，大力培养科研人才，推动科技创新。电气自动化技术的创新极大的依赖与电子与信息技术的更新，电气自动化技术的研究者们会不断吸收其他领域的成果，同时提高自身的创新能力，增加设计的技术含量，研究出更多更先进的电气自动化装备，满足日益复杂的工业与生活需求。如通过一个电脑终端对所有其他地方的设备进行控制的远程监控技术，它的应用够使电气工程大量减少电缆成本支出、材料购买以及人工安装费用等方面支出，使电气工程实现少投入高产出的高效益生产模式。

4.3、通用性提高

现在的电气自动化技术大多只是应用于某一方面，例如工业上，一般只应用于生产部门，并且是独立操作，外界无法干预。将来企业在规划网络时，要考虑将办公网络与生产控制网络进行连接，这样管理部门可更方便的进行生产管理，生产部门的数据也可方便的传输给办公部门进行分析保存。

4.4、实现数字化与自动化的有机结合

电气自动化和信息技术的结合所产生的典型代表形式为数字化技术。这是一种富含自动化创新经验，并且有效实现信息动态、高分辨率表现的重要措施。将这些信息与地球空间信息整合，建立一个科学精确的数字化地球，将各种信息存储在计算机系统内，与网络有机结合。例如现在的很多虚拟仿真软件就可以代替一些现场的控制器，节约成本、操作方便、不易出错。电气自动化技术与计算机的联系日益加深，是电气自动化技术未来发展的重要趋势。

5、结束语

电气自动化技术的应用极大地促进了我国的经济和社会的各项发展。但随着经济技术的不断发展以及人们生活生产中需求的不断提升，电气工程市场竞争也会越来越激烈，为了经济利益的最大化和生产便捷化，电气自动化的研究和创新仍然势在必行，我们必须吸取先进的经验和技术，不断进行技术革新。

参考文献：

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[2]陈伟.浅析电气自动化在电气工程中的应用[J].科技与企业杂志，2013（1）.

[3]周亚峰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（6）：313～314.