浅谈电力工程中电力自动化技术

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浅谈电力工程中电力自动化技术:电力工程中电气自动化技术探析

摘要：随着我国经济的发展，电气工程的发展水平越来越高，特别是电气自动化技术，通过不断创新与实践，我国已大大提高了电气工程自动化的程度。电气工程通过把自动化技术和电子通信、网络信息等技术结合在一起的方式，强化了自动化水平，还能降低资金的投入，提高人们生活水平，具有十分重要的意义。

关键词：电气工程；电气自动化；技术

引言

电气自动化在工业生产中的应用，标志着我国科技的进步，它是一项具有重大意义的科技成果，电气自动化设备在工业生产中的应用，不仅改善了工人的劳动环境和劳动强度，而且提高了工业生产的效率，为企业增加了效益。在现代社会中，电气自动化的应用越来越广泛，推动了社会经济的快速发展，但事物总是双面的，电气自动化在发展过程中也存在着一些问题，不过随着科技地不断进步和发展，电气自动化的发展会迎来属于它的春天。

一、电气自动化特点

电气自动化系统的设置，大部分是把电气设备安装于电动机或者配电室内，电气自动化系统配件较多，而且处理信息量很大，如果发生技术的问题，很难开展维修工作。和传统热工体系比较，电气自动化系统的操作和控制，一般控制的频率较低，而且系统在正常运行时，可以间隔较长时间进行操作指令的。

电气设备处于系统保护状态下要求十分高，系统的运行、操作的速率也较快。在电气自动化系统构造角度分析，电气设备操作复杂，具有一定难度，不过，具有较强的逻辑规律。可以引进多种电气自动化的监控技术，例如：系统操作过程中，要保证两台系统互相不产生干扰，操作要具有独立性，可以在科学的角度考虑，进行同步运行的机组电气控制，保证操作系统的安全性、稳定性及可靠性。要从多方面的角度对电气设备的特点进行考虑，进行控制体系构建的过程中，应以严谨态度进行系统结构的布设，尽可能的选择性质有效控制方案，保持电气自动化的控制系统可以安全的，高效的保持运行。

二、电力自动化技术的主要应用范围

1、变电站及配电自动化的应用

变电站自动化技术是采用现代通信技术、先进的计算机技术、电子技术以及信息处理技术，实现对变电站的二次设备的重新组合和优化设计，从而减少了人力资源的浪费，减低了变电站及配电站工作人员的工作强度，提高变电站及配电站人员的安全性及整个系统运行的有效性。不仅如此，变电站自动化技术还可以多层次、全方位地对多种电气设备的运行状况进行安全检测以达到高效控制的目标。在实际的应用中，主要通过新型的设备代替以往的电磁式装置从而使得现场的监视操作更加智能化、可视化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。随着对科学技术的应用以及监控设备的更新，种综合性的自动化监测系统能够提高变电站运行的稳定性，降低运行维护的成本，高质量输电过程，经济效益提高很多。

2、在电网调度中应用电气自动化

随着科技的发展和社会的进步，电气自动化被广泛地应用到很多领域当中，其中电气自动化也广泛地应用在电网调度中。电网调度是一个非常重要的工程，它具体指的是通过服务器来实现电的调度，而电气自动化帮助电网调度实现了自动化。这种调度自动化系统表现出了比较强大的功能，主要表现为它可以很好地保障电网运行，这个功能的实现主要是依靠了电网运行过程中的经济调度；同时电网调度自动化可以实现系统负荷情况的预测，这个功能的实现主要是依靠监测和分析电力生产过程中的数据，对系统负荷的预测能够有效地保护系统，保障系统正常运行；而且电网调度自动化可以很好地、迅速地确定整个系统发生故障的地方，大大地提高了系统故障排除效率。总而言之，电网调度自动化是整个电力系统提高运行效率的有力保障。

3、在发电厂发散监控系统中的应用

在现代生活中，电跟人们的生活是密切相关的，电成为了人们生活中的不可或缺的生活用品，它的重要性不言而喻，这就意味着发电厂的重要地位。发电厂是整个电力系统运行的重要支撑，因此发电厂的安全运行和高效率运行是非常重要的，而在发电厂中通常采用发散监控系统来保障发电厂的正常运转，在发散监控系统中，主要是通过以太网过程控制单元以及相应的数据通讯来实现发电厂的发散监控，而且这种发散监控系统一般采用分层结构。发散监控系统发挥着重要的作用，它不仅可以监视设备的实时运行状态，这可以作为判断设备有无存在故障的标志，这样就能有效地提高发电厂设备的使用寿命，大大地改善了发电厂的效益。

三、在电力系统中应用电力自动化技术

1、在电力系统中应用光互连接技术

在电力系统的继电保护装置和自动控制的领域内应用光互连接技术。对传统的基本技术要求能够利用光互连技术呈现出来。比如说，打印报表、打印拓扑、记录有关的数据、计算相关的内容、全方位地采集数据、自动化地分析和处理数据的功能。此外，还有状态评估、分析电网、人机界面结合处理、高级应用和网络建模的功能，通过该技术在电力系统当中的应用，能够将更加精度的定位、更加清晰的画面、更加灵活的操作技巧提供给电力工作人员，能够将准确、及时的参考信息提供给有关的工作人员。之后技术人员能够依据测量的内容，分析和处理有关的数据，方便调度工作者对电网能够更加准确地进行判断。同时，在对该技术进行使用的时候，能大大地提升工作的效率，电容性的负载不会对其带来过大的影响，对电容的影响上能够有效地进行屏蔽，在对电力系统的安全运行和稳定性给予保证的前提下，还能够将相关的技术支撑提供给继电保护装置。在电力系统当中应用光互连技术，对故障可以最大程度上予以防止，对设备正常运行造成的经济损失上给予治理，将电力企业的经济效益和社会效益在一定的程度上提升了上来。具有极强的抗电磁干扰的功能存在于光纤互联技术、波导光互联技术和自由空间互联技术当中，并且地理环境也不会对其带来影响，因此在电厂的自动化工程当中，该技术得到了非常广泛的应用。

2、在电力系统中应用现场总线技术

全方位的通线网络是现场总线技术的一大特征，不但控制中心的两个场地的装置和仪器存在于内部，具体的施工现场也包含在其中。在电力系统当中运用现场总线技术，它通过很多的设备和感应器，准确、及时地将电力系统需要的电压、电流、电阻等主要的数据和信息传输到本身的控制系统当中，有关的技术人员依据系统中的具体计算方法，整理和分析采集来的一些数据，最后把主机的指示命令向对应的操作设备传递。通过调整现场总线，能够分散处理接受到的信息，能够将之前的控制能力有效地向不同的计算机上进行分散，对单个计算机的负荷上能够很好地予以降低，这就是现场总线技术的优点所在。依据具体的经验得出，在电力系统当中，该技术还能够和前置机、上位机有效地结合起来，在完成整个系统控制功能的时候，只需要对现场的仪表进行控制就能够完成工作。在电网调度的自动化中经常地运用现场总线技术，对变电站少人值班或者无人值班的要求上能够很好地予以满足，将事件的控制速度利用网络能够有效地提升上来，能够运用现场设备的监控控制有效地接收现场采集到的信息，Lonworks、CAN等是常用技术方式。

3、计算机自动化的应用

电气自动化技术在电力工程中的应用主要是引入了计算机操作系统，通过微型计算机让整个电力系统自动记录、反馈电气设施的实际工作情况。同时，对反馈信息进行的误差判定。加强软件的查找、分析、测算的应用，从而在电力工程中实现操作技术的使用性，更加便于电力工程的管理。在电气自动化技术中还要注意对监控方式、现场总线监控进行设计。只有全面加强电气设备的监控信息及监控方式，才能提高监控系统的效率以及整个系统稳定性、可靠性。

结束语

总而言之，电气自动化跟人们的生活是密切相关的，并且它在电气工程中发挥的作用是不可替代的，不过电气自动化发展中存在的问题需要及时地解决，只有解决好存在的问题才能发挥出更大的作用。总的来说，电气自动化的未来前景是很积极的，一定会进一步地改变人类的生活方式。

浅谈电力工程中电力自动化技术:论述电力工程中电气自动化技术

摘要：对于人类来说,电力资源是一种不可或缺的能源,与人们的日常生活息息相关。电力自动化系统应用领域广泛，从上个世纪五十年代开始发展到今天，电力自动化系统从开始局限于单项自动装置，到广泛采用远动通信技术装设模拟式调频装置和经济功率分配装置，再到后来以计算机为主体的电网实时监控系统的出现，电力自动化系统逐步迈入现代化发展的轨道。

关键词：电气工程；自动化技术；研究方向

引言：目前，我国的电气自动化技术经历了几十年的发展之后，已经获得了不错的成绩。随着电力工程的发展，电力自动化程度将会越来越高，新一代的电力自动化技术，即智能电力自动化技术应运而生。电力自动化技术将电子技术以及网络通信技术融为一体，在实现远程监控以及监视管理方面发挥了很重要的作用，该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，受过电工电子，系统控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。

1.电力自动化技术概述

电力自动化技术是将现代的电子技术、信息的处理技术以及网络通信技术融为一体的基础上，发展起来的综合技术，是在电力工程的电力系统中实现远程监控以及监视管理的有效地途径[1]。电力自动化技术，为电力系统的平稳运行提供了良好的条件，并且随着发展，电力系统也得到了更为优质的服务。电力系统自动化技术的要求主要有： ①保证电力系统各部分的技术要求，以实现设备的安全以及经济，并以设备的实际运行为主要的依据，保证操作人员实际的控制和协调；②尽量的利用电力自动化技术进行安全性能的改善，从而可以减少事故，并能够节省人力，避免紧急事故的发生和发展；③还要对电力系统的整体数据以及参数进行检验、收集并对之进行处理，保证各系统的正常运行；④保证电力系统各部分的安全以及经济。

2.电力系统自动化技术

2.1电网调度自动化

现代的电网自动化调度系统是以计算机为核心的控制系统，包括实时信息收集和显示系统，以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。信息收集和显示系统具有数据采集、屏幕显示、安全检测、运行工况计算分析和实时控制的功能。在发电厂和变电站的收集信息部分称为远动端，位于调度中心的部分称为调度端。软件系统由静态状态估计、自动发电控制、最优潮流、自动电压与无功控制、负荷预测、最优机组开停计划、安全监视与安全分析、紧急控制和电路恢复等程序组成。

2.2变电站自动化

电力系统中变电站与输配电线路是联系发电厂与电力用户的主要环节。变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，扩大对变电站的监控功能，提高变电站的安全运行水平。变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制，其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备；二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆；操作监视实现计算机屏幕化；运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。

2.3发电厂分散测控系统（DCS）

发电厂分散控制系统（DCS）一般采用分层分布式结构，由过程控制单元（PCU）、运行员工作站（OS）、工程师工作站（ES）和冗余的高速数据通讯网络（以太网）组成。

过程控制单元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件组成。MCU 模件通过冗余的 I/O 总线与智能 I/O 模件通讯。PCU 直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。 运行员工作站（OS）和工程师工作站（ES）提供了人机接口。运行员工作站接收PCU发来的信息和向PCU发出指令，为运行操作人员提供监视和控制机组运行的手段，工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。

3.电气自动化专业市场进展情况

一方面，现阶段社会广办众多工厂，电气设备品种门类多样，门类齐全，以业技术人员和维修人员需求数量惊人，以业人员的工资薪金也随其以业人员的市场需求量上扬，而且电气自动化专业精英人才目前我国社会上非常短缺，高精尖专业技能人才更是少之论文网又少，所以，电气自动化专业有很好的很广阔的进展前景，电气自动化专业人才也随之层出不穷地出现。培养出一批又一批电气自动化专业高端精英人才是当前各大高校的重要进展课题。

另一方面，电气自动化专业的科研人才也需大量培养，很多电气产品尤其是尖端科学技术产品的研制和开发，需要很多有专业技能和革新能力的科研人才[2]，所以科研机构逐步在全国各地广泛建立起来，专业科研人员队伍力量逐渐壮大。因而电气自动化专业市场进展很快。并且在整个社会经济进展中有着举足轻重的地位，市场进展情况广阔[3]。

4.电力工程中电力自动化技术的应用

4.1现场总线技术在电力工程中的应用

现场总线技术是指在电力工程现场将智能的自动化装置以及仪表控制设备进行连接，形成一体化的多向、串行、多站和数字化的信息网络，从而可以将数字通信、控制、智能传感器以及计算机等融为一体而形成的综合性的技术。在电力工程中，现场总线技术被广泛的应用，通过现场总线技术可以将变送器所控制的总的用电量收集后，将信号进行控制后集中到主控计算机上，然后根据数学模型进行计算进而做出判断，并最终将指令发送到控制设备上，从而实现电力自动化技术的应用。现场总线技术在电力工程中的应用是通过分散电力工程中的控制功能，并配备相应的计算机进行被控设备的信息处理，将信息与计算机相连接后，便不需要实现整个现场的控制，只需对信息进行相应的调度即可。实践证明，现场总线技术在电力工程中的应用，可以实现前置机与上位机的配合，可以从下方进行电力工程的控制，并且可以通过仪表进行控制，并最终实现高性能的电力系统的控制功能。在电力调度化技术日益发展的情况下，可以满足数据以及系统的多样化需求，并最终将电力系统中各个信息进行交换以及共享，实现电力工程的顺利进行以及电力系统的日益完善[4]。

4.2主动对象数据库技术在电力工程中的应用

数据库技术在电力工程中的应用主要是用于电力系统的监视系统中，因此，这对系统的开发、继承、封装等都有很大的作用，引发了软件技术的变革。主动对象数据库技术在电力系统得到了广泛的应用和认可，并用来支持对象标准，因此与一般的关系数据库相比，主动对象数据库主要是对技术以及主动功能的技术支持，因此，在电力工程中也得到了广泛的应用。主动对象数据库是利用系统的监视功能，对对象函数进行利用，从而可以实现电力工程中电力自动化的应用，随着触发机制的使用，数据库监视得到了很好的控制与实现，从而节省了数据写入以及读出的时间，还对数据管理功能充分的进行利用，并得到了技术上的保证。当前，我国的数据库技术得到了很广泛的应用，并且监视系统也得到了很好的发展，电力自动化技术在电力工程以及日后的电力系统中并将得到更为完善的应用。

5.结语

总之，电力自动化技术在电力工程中发挥着越来越重要的作用，在新技术的广泛应用下，传统的技术正在逐渐的被取代，从而更加促进了电力自动化技术的发展，新技术、新理论的应用使一些概念不断被更新和修正，传统的技术界线逐渐模糊，各种原来看似不相关联的技术会彼此融合和渗透，这必将推动着电力自动化系统的不断发展和变化。

浅谈电力工程中电力自动化技术:电力工程中电气自动化技术探析

摘要：电气自动化是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。本文中主要针对这类电气自动化技术的一些发展趋势进行探讨。

关键词：电力工程；电气自动化；自动化技术

一、电力系统自动化技术

（一）变电站自动化。变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，扩大对变电站的监控功能，提高变电站的安全运行水平。变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制，其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备；二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆；操作监视实现计算机屏幕化；运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。

（二）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、大屏蔽显示器、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。

（三）发电厂分散测控系统（DCS ） 。过程控制单元（PCU）由可冗余配置的主控模件（ MCU）和智能I /0模件组成。MCU模件通过冗余的I /0总线与智能FO模件通讯。PCU直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。

运行员工作站（0S）和工程师工作站（ ES）提供了人机接口。 运行员工作站接收PCU发来的信息和向PCU发出指令，为运，行操作人员提供监视和控制机组运行的手段，工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。

二、变换器电路从低频向高频方向发展

随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

但是PWM 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题，一种方法是提高开关频率，使之超过人耳能感受的范围，但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断，开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。

1986 年美国威斯康星大学 Divan 教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。

三、当前电力系统自动化依赖IT技术向前发展的重要热点技术

（一）电力一次设备智能化 。常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离，互相间用强信号电力电缆和大电流控制电缆连接，而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现，省却大量电力信号电缆和控制电缆，通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“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。

（二）电力一次设备在线状态检测 。对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的重要运行参数进行长期连续的在线监测，不仅可以监视设备实时运行状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，判断有无存在故障的先兆，从而延长设备的维修保养周期，提高设备的利用率，为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术，开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展，但由于技术难度大，专业性强， 检测环境条件恶劣，要开发出满意的产品还需一定时日。

（三）光电式电力互感器。电力互感器是输电线路中不可缺少的重要设备，其作用是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值，以便用仪表直接测量。其缺点是随电压等级的升高绝缘难度越大，设备体积和质量也越大；信号动态范围小，导致电流互感器会出现饱和现象，或发生信号畸变；互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口。因此不少发达国家已经成功研究出新型光电式和电子式互感器，国际电工协会已了电子式电压、电流互感器的标准。国内也有大专院校和科研单位正在加紧研发并取得了可喜成果。目前主要问题是材料随温度系数的影响而使稳定性不够理想。另一关键技术是，光电互感器输出的信号比电磁式互感器输出的信号要小得多，一般是毫安级水平，不能像电磁式互感器那样可以通过较长的电缆线送给测控和保护装置，需要在就地转换为数字信号后通过光纤接口送出，模数转换、光电转换等电子电路部分在结构上需要与互感器进行一体化设计。在这里，电磁兼容、绝缘、耐环境条件、电子电路的供电电源同样是技术难点之一。

四、结语

众所周知，电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各个部门，随着我国科技技术的发展，电气自动化技术也随之提高。

浅谈电力工程中电力自动化技术:有关电力工程中电气自动化技术探析

摘要：我国电气自动化专业最早开设于 50年代，一开始名称为工业企业电气自动化，后来虽然经历了多次专业性的调整，但由于其专业面宽，适用性广，所以到如今一直很受欢迎，据教育部门最新公布的本科专业设置目录中，它属于工科电气信息类。本文中主要针对这类电气自动化技术的一些发展趋势进行探讨。

关键词：电力工程 电气自动化 自动化技术

1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管

50 年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件，在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。随着交流变频技术的兴起，相继出现了全控式器件 CTR、 GTO 、P-MOSEFT等。这是第二代电力电子器件。由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同，各种器件各有其应用范围。

GTR 的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响而变化和热容量小、过流能力低等问题，使得人们把主要精力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路上，这也使得电路比较复杂，难以掌握。

GTO 是一种用门极可关断的高压器件，它的主要缺点是关断增益低，一般为 4～5，这就需要一个十分庞大的关断驱动电路，且它的通态压降比普通晶闸管高，约为 Zv ～ 4.5v ， 开通 di/d t 和关断 dv / dt 也是限GTO推广运用的另一原因，前者约为 500A /us ，后者约为 500V /u s ，这就需要一个庞大的吸收电路。

由于GIR 、GTO 等双极性全控性器件必须要有较大的控制电流，因而使门极控制电路非常庞大，从而促进厂新一代具有高输人阻抗的 MOS 结构电力半导体器件的一切。功率 MOSFET 是一种电压驱动器件，基本上不要求稳定的驱动电流，驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流，而关断时提供放电电流即可，因此驱动电路很简单。它的开关时间很快，安全工作区十分稳定，但是P - MOSFET 的通态电压降随着额定电压的增加而成倍增大，这就给制造高压P - MOSFET 造成了很大困难。

IGBT和MGT 这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时，模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在 模块化和复合化思路的基础卜，其发展便是功率集成电路 PIC （Powerl，lntegratcd Cirrrrcute），在PIC，不仅主回路的器件，而且驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起，形成一个整体，这可以算作第四代电力电子器件。

2、变换器电路从低频向高频方向发展

随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

但是PWM 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题，一种方法是提高开关频率，使之超过人耳能感受的范围，但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断，开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。

1986 年美国威斯康星大学 Divan 教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。

3、交流调速控制理论日渐成熟

1971年，德国学者F，Blaschke 阐明了交流电机磁场定向即矢量控制的原理，为交流传动高性能控制奠定了理论基础。矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制。这种解耦，实际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式，这种等效变换是借助于坐标变换完成的。它需要检测转子磁链的方向，且其性能易受转子参数，特别是转子回路时间常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难于达到分析的结果。

4、通用变频器开始大量投入实用

一般把系列化、批量化、占市场量最大的中小功率如 400KVA 以下的变频器称为通用变频器。从产品来看，第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU ，第二代为高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或双 16 位CPU 进行控制，采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器.具有挖土机和“无跳闸”能力，也称为“无跳闸变频器”。这类变频器！目前占市场份额最大。第三代为高动态性能矢量控制型。它采用全数字控制，可通过软件实现参数自动设定，实现变结构控制和自适应控制，可选择U/F频率开环控制、无速度传感器矢量控制和有速度传感器矢量控制，实现了闭环控制的自优化。从技术发展看，虽然电力半导体器件有GTO、GTI、IGBT，但以后两种为主，尤以 IGBT为发展趋势：变频器的可靠性、可维修性、可操作性即所谓的RAs （ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用单片机控制动技术而得以提高。

5、单片机、集成曳路及工业控荆计算机的发展

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（- 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、E4520 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 （ Appilca-，tion Specific L ntegrated Circuit）中有编程逻辑阵列 PLD （ Programrnable Logic Device ）。 PLD力现有四种类型的器件： 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厂‘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。

6、结束语

众所周知，电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各个部门，随着我国科技技术的发展，电气自动化技术也随之提高。

浅谈电力工程中电力自动化技术:电力工程中电气自动化技术探析

摘 要：在电力工程中，电气自动化技术是一项较为重要的技术环节，有必要对电力工程中电气自动化技术进进行研究，分析其应用优势。

关键词：电力工程；电气自动化技术；趋势

前言

电气自动化是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。电气自动化是电力工程重要的组成部分，在社会生产中发挥着重要作用。

一、电气工程以及电气自动化的概念电气工程（Electrical Engineering，简称EE）是当今高新技术领域中举足轻重的关键学科之一，更是现代科学研究领域中的热门学科。最成功的例子就是电子通信技术的巨大进步推动了以计算机网络为中心的信息时代的蓬勃发展，并且在根本上改变了人们的工作和生活模式。从某些层次上来讲，电气工程的发达程度甚至可以代表一个国家的科技进步水平。电气自动化（Electrical Automation）的专业全称一般为电气工程及其自动化，其应用范围涉及各行各业，小到电气开关的设计，大到科技航天的研究，到处都有它的身影。电力的发展是促进生产和提高人们生活水平的重要物质基础，随着电力应用的不断发展和深化，新时代背景下的电气自动化进程成了国民经济和人民生活现代化的重要标志。

二、电气自动化技术在电力工程中的作用1、电气自动化帮助科研人员开展实时仿真工作 使用电气化驱动技术，可以在更大程度上实现暂时状态和稳定状态的同步存在，这使得同步实验成为了可能。为系统运行提供了大量的精确数据，增加了实验的精准度。在这种仿真的环境中，工作人员可以进行更多的电力装置测试，有助于帮助科研人员建立起一个混合型的实时仿真实验室。2、实现了电力服务的智能化 当今时代，几乎每个行业都离不开电力的使用，失去电力系统的支持，许多行业将陷入瘫痪的境地。电力的广泛使用对电力系统的安全性和自动化程度都提出了极高的要求。电气自动化相关技术是电力系统智能化的重要组成部分，能够帮助工作人员更精确地进行系统运行设计工作，并能代替人力做到更精确的系统运行故障分析。这种智能化的控制方式，使得电力系统的运行更加高效准确。这种高度安全的自动化运行体系，使电力系统的服务能力迈上了一个新的台阶。

三、电力工程中电气自动化技术

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、大屏蔽显示器、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、变电站自动化传统的变电站使用人工操作，从监视到最后信息回馈均是由人工完成，设备均使用电磁装设置，其数据的记录、整理以及管理均是人工造作，且对变电站的监视没有全局性的直观监视，需要通过人工一个个方面监视之后将其整合之后才能实现全局监视。为了跟上现代化的自动化步伐，通过利用电气自动化在电气工程中使用能够使变电站实现自动操作，取代人工操作，降低操作人员的工作量，同时能够减少一部分的人员投入，实现电气工程的整体效益的显著提高。通过实现变电站的自动化功能，除了实现自动运行代替人工操作外，还能够将传统的电磁装置全部利用微机将其取代，并且能够利用计算机的视频、图画显示功能，将变现站的监视的所有情况通过计算机屏幕直观的显示出来，仍工作人员在较短时间内就能够掌握全局，并通过计算机已记录并整理好的数据分析变电站可能存在的问题或者有力的发展动向等，及时采取相应的回应措施，从而提高其运行效率。变电站是电气工程中非常重要的一部分，因此利用电气自动化技术对其进行技术的更新和创造有力与整个电气工程的运行。

3、发电厂分散测控系统（DCS ）

过程控制单元（PCU）由可冗余配置的主控模件（ MCU）和智能I /0模件组成。MCU模件通过冗余的I /0总线与智能FO模件通讯。PCU直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。运行员工作站（0S）和工程师工作站（ ES）提供了人机接口。 运行员工作站接收PCU发来的信息和向PCU发出指令，为运，行操作人员提供监视和控制机组运行的手段，工程师工作站为维护工程师提供系统组态设置和修改、系统诊断和维护等手段。

四、重要热点技术

1、电力一次设备在线状态检测

对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的重要运行参数进行长期连续的在线监测，不仅可以监视设备实时运行状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，判断有无存在故障的先兆，从而延长设备的维修保养周期，提高设备的利用率，为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术，开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展，但由于技术难度大，专业性强， 检测环境条件恶劣，要开发出满意的产品还需一定时日。

2、电力一次设备智能化

常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离，互相间用强信号电力电缆和大电流控制电缆连接，而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现，省却大量电力信号电缆和控制电缆，通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“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。

五、电气工程中电气自动化应用的优势1、 电气工程中电力设备的在线监测优势随着变压器、短路器以及发电机等这些一次设备的应用，往往需要对其中关键的参数进行不间断的实时监测，这就要求监视设备不但能够反馈在线运行状态，同时也能够对设备的一些重要的参数变化趋势进行分析和预测，并判断设备中发生故障的原因，以缩短设备的保养周期，延长设备的实际使用期限，同时也为电力设备的实时状态检修提供了必要的保障。2、 电气自动化应用下电气工程中电力设备的智能化一般情况下，电力系统中的一次设备与二次设备的安装地点之间都要有一定的间隔，一般要求相隔几十米，有的甚至是要求几百米远，两者之间使用强信号电力电缆与大电流控制电缆来连接。在进行一次设备的结构设计时，往往要先考虑实现常规的二次设备的功能，这样做显然能够节约大量的电力信号电缆和控制电缆。

六、结束语

当今社会是一个信息化社会，随着高新技术的不断发展，对电力工程中电气自动化技术的要求也越来越高，电气自动化技术必须坚持可持续发展的原则，只有这样才能在具有活力的高科技领域中应用比较广的技术。