論電氣自動化的發展趨勢與系統的應用
2017/6/19 15:27:46
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詳細介紹
作為現代先進科學技術方面的核心領域。依靠最先進的科學建立起來的電氣自動化工程控制系統在社會經濟的快速發展中起着不可替代的作用，它引領着現代化工業的前進方向，在工業生産中，電氣自動化控制系統能夠在減少勞動力成本和強度上起到很好的效果，并且能夠增強傳輸信息的有效性和實時性、提高檢測精确度，同時，電氣自動化控制系統能夠降低安全事故發生的概率，保證生産的安全。
一、電氣自動化工程控制系統的現狀
許多行業實行的自動化技術都離不開電氣化自動化的配合。在經曆了幾十年的發展之後，我國的電氣自動化技術已經取得了很好的成績。但同國際水平相比我國的電氣自動化技術仍然有着不小的差距。伴随着市場經濟的進一步成熟，電氣自動化市場中的競争對手越來越多，這不僅是挑戰，更是機遇。我國電氣自動化控制領域隻有結合自身的實際情況，充分發揮自身的優勢，才能在激烈的競争中占有一席之地。在電氣自動化工程的發展領域，人機界面已經成為了一種發展方向，因為它能夠靈活地控制并且容易集成，這些特性使其被越來越多的用戶接受。同時電氣自動化工程控制系統使用的标準系統語言使其維護更加容易進行。控制回路是為了保證主回路線路運行的穩定與安全，能夠實現某項控制功能的若幹個電子組件的組合的電氣設備之一。這種設備要有以下功能：(1)自動控制功能。對于電氣自動化控制系統，當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路以保障安全，使得具有自動控制功能的電氣操作設備成為必要設備。(2)保護功能。電氣設備在運行過程中會時常發生不可預知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設備與線路允許工作的範圍與限度，這就需要一套能夠檢測這些故障信号并對設備和線路進行自動處理的保護設備。(3)監視功能。對于控制系統中最重要的自變量電是肉眼看不見的，一台機器設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要借助傳感器的各項功能，設置各種視聽信号，對整個系統的實時變化做出監控。(4)測量功能。視聽信号隻能定性地表明各設備的工作狀态，具體的電氣設備的工作情況還需專業設備測量出線路的各種參數(如電壓、電流、功率和頻率的大小等)。
二、電氣自動化的發展曆程及影響因素
(一)電氣自動化的發展曆程。電氣自動化經曆了從無到有電氣自動化技術是随着智能控制、信息網絡、電子技術、的飛速發展與電子和信息技術緊密結合在一起的一門電氣工程應用技術學科直至發展到成熟的過程。20世紀50年代，電機電力等産品的出現催生了電氣自動化才有“自動化”一詞的說法。而繼電器和接觸器設定來完成事先安排好的判斷和邏輯功能其出現及應用使得機器可以按照人的意志實現的，促使了電氣自動化的發展變革。2O世紀60年代，現代控制理論開始出現，伴随着微型計算機在各個行業中的不斷的推廣與在專業上的實際應用，生産的過程最優化的控制與管理也使自動化進入到了一個全新自動化階段，電氣專業的自動化技術飛速地發展也使之發生了質的變化這也是由于自動控制與信息處理結合的結果所緻。
20世紀70年代，通訊的中級職稱論文現代化技術、微電子的科學技術以及IT電腦技術對象的發展使電氣自動化系統變為規模龐大和十分複雜的電氣系統，大量的難以解決的問題研究主要集中在現代控制理論範疇。圍繞這一系列問題的研究就産生了大規模的系統控制和複雜系統智能控制的自動化理論、方法以及手段，同時也促進了這門技術的全面革新，高級自動化系統主要是由現代通信科學技術、微型計算機技術以及人工智能技術所結合的成果體現，同時也對電氣自動化的進一步發展起到了積極的推動作用。
20世紀80年代以來，電氣自動化技術的發展極其迅速日臻成熟已經成為高新技術産業的重要組成部分極大地促進了人工智能、交通、醫學、航空航天、現代制造技術等技術的發展，這些技術被廣泛應用于農業、工業、國防等領域在國民經濟中顯示出越來越重要的作用。
(二)電氣自動化發展的主要影響因素
1.信息技術的決定性影響。信息技術是包括計算機、世界範圍高速寬帶計算機網絡及通訊技術，廣泛的講就是指人類開發和利用信息的一切手段這些技術手段主要目的是用來處理、傳感、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合體。
2.與物理科學的聯系更加緊密2O世紀的後半葉對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。固體電子學也主要是由于三極管的發明和大規模集成電路制造技術的發展，電氣自動化與物理科學間的緊密聯系與交叉仍然是今後電氣自動化的關鍵，并且将拓寬到微機電、生物系統、光子學系統。
3.現代技術的迅速發展。現代技術的飛速進步和分析方法勢必帶動着依賴現代技術的電氣自動化、設計方法的日新月異也将迅速發展起來。
三、電氣自動化技術應用方向
(一)電力系統自動化實時仿真系統的應用。該仿真系統在可提供大量實驗數據的前提下，還可多種電力系統的暫态及穩态實驗同步進行，還能用以協助科研人員測試新裝置，且多種控制裝置都能與其構成閉環系統，從而為靈活輸電系統及研究智能保護的控制策略提供了一流的實驗條件。電力系統數字模拟實時仿真系統的引進，方便了對電力系統負荷動态特性監測、電力系統實時仿真建模等方面進行深入研究，從而建成具備混合實時仿真環境的實驗室。
(二)綜合自動化技術與智能保護的應用。目前，國内的綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平，智能自動化保護技術領域的研究相對處于國際領先水平，研制的分層式綜合自動化裝置能夠适用于各種電壓等級電站。将國内外最新的人工智能、網絡通信、微機新技術、自适應理論、綜合自動控制理論等應用于電氣自動化保護裝置中，對電力系統自動化保護的新原理進行了研究，可以大大提高電力系統的安全水平，使得新型保護裝置具有智能控制的特點。
(三)電力系統中人工智能的應用。電力系統及其元件的故障診斷、運行分析、規劃設計等方面将模糊邏輯、專家系統以及進化理論應用到實際研究，并且結合電力工業發展的需要，開展了電力系統智能控制理論與應用的研究，同時也開展了在上述實用軟件研究的基礎上以提高電力系統運行與控制的智能化水平。
(四)電力系統配電網自動化技術。該技術采用的模型為最新國際标準公共信息模型，輸電網的理論算法采用與配網實際與高級應用軟件相結合，負荷預測時配合應用人工智能灰色神經元算法進行，最後進行潮流計算時采用配網遞歸虛拟流算法。電力系統配電網自動化技術取得了重大技術突破，主要表現在信息配網一體化、高級應用軟件、配網模型、中低壓網絡數字方面，最終，解決了載波在配電網上應用的路由、衰耗等技術難題，正是因為采用數字信号處理技術，才得以提高了載波接收靈敏度。
一、電氣自動化工程控制系統的現狀
許多行業實行的自動化技術都離不開電氣化自動化的配合。在經曆了幾十年的發展之後，我國的電氣自動化技術已經取得了很好的成績。但同國際水平相比我國的電氣自動化技術仍然有着不小的差距。伴随着市場經濟的進一步成熟，電氣自動化市場中的競争對手越來越多，這不僅是挑戰，更是機遇。我國電氣自動化控制領域隻有結合自身的實際情況，充分發揮自身的優勢，才能在激烈的競争中占有一席之地。在電氣自動化工程的發展領域，人機界面已經成為了一種發展方向，因為它能夠靈活地控制并且容易集成，這些特性使其被越來越多的用戶接受。同時電氣自動化工程控制系統使用的标準系統語言使其維護更加容易進行。控制回路是為了保證主回路線路運行的穩定與安全，能夠實現某項控制功能的若幹個電子組件的組合的電氣設備之一。這種設備要有以下功能：(1)自動控制功能。對于電氣自動化控制系統，當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路以保障安全，使得具有自動控制功能的電氣操作設備成為必要設備。(2)保護功能。電氣設備在運行過程中會時常發生不可預知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設備與線路允許工作的範圍與限度，這就需要一套能夠檢測這些故障信号并對設備和線路進行自動處理的保護設備。(3)監視功能。對于控制系統中最重要的自變量電是肉眼看不見的，一台機器設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要借助傳感器的各項功能，設置各種視聽信号，對整個系統的實時變化做出監控。(4)測量功能。視聽信号隻能定性地表明各設備的工作狀态，具體的電氣設備的工作情況還需專業設備測量出線路的各種參數(如電壓、電流、功率和頻率的大小等)。
二、電氣自動化的發展曆程及影響因素
(一)電氣自動化的發展曆程。電氣自動化經曆了從無到有電氣自動化技術是随着智能控制、信息網絡、電子技術、的飛速發展與電子和信息技術緊密結合在一起的一門電氣工程應用技術學科直至發展到成熟的過程。20世紀50年代，電機電力等産品的出現催生了電氣自動化才有“自動化”一詞的說法。而繼電器和接觸器設定來完成事先安排好的判斷和邏輯功能其出現及應用使得機器可以按照人的意志實現的，促使了電氣自動化的發展變革。2O世紀60年代，現代控制理論開始出現，伴随着微型計算機在各個行業中的不斷的推廣與在專業上的實際應用，生産的過程最優化的控制與管理也使自動化進入到了一個全新自動化階段，電氣專業的自動化技術飛速地發展也使之發生了質的變化這也是由于自動控制與信息處理結合的結果所緻。
20世紀70年代，通訊的中級職稱論文現代化技術、微電子的科學技術以及IT電腦技術對象的發展使電氣自動化系統變為規模龐大和十分複雜的電氣系統，大量的難以解決的問題研究主要集中在現代控制理論範疇。圍繞這一系列問題的研究就産生了大規模的系統控制和複雜系統智能控制的自動化理論、方法以及手段，同時也促進了這門技術的全面革新，高級自動化系統主要是由現代通信科學技術、微型計算機技術以及人工智能技術所結合的成果體現，同時也對電氣自動化的進一步發展起到了積極的推動作用。
20世紀80年代以來，電氣自動化技術的發展極其迅速日臻成熟已經成為高新技術産業的重要組成部分極大地促進了人工智能、交通、醫學、航空航天、現代制造技術等技術的發展，這些技術被廣泛應用于農業、工業、國防等領域在國民經濟中顯示出越來越重要的作用。
(二)電氣自動化發展的主要影響因素
1.信息技術的決定性影響。信息技術是包括計算機、世界範圍高速寬帶計算機網絡及通訊技術，廣泛的講就是指人類開發和利用信息的一切手段這些技術手段主要目的是用來處理、傳感、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合體。
2.與物理科學的聯系更加緊密2O世紀的後半葉對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。固體電子學也主要是由于三極管的發明和大規模集成電路制造技術的發展，電氣自動化與物理科學間的緊密聯系與交叉仍然是今後電氣自動化的關鍵，并且将拓寬到微機電、生物系統、光子學系統。
3.現代技術的迅速發展。現代技術的飛速進步和分析方法勢必帶動着依賴現代技術的電氣自動化、設計方法的日新月異也将迅速發展起來。
三、電氣自動化技術應用方向
(一)電力系統自動化實時仿真系統的應用。該仿真系統在可提供大量實驗數據的前提下，還可多種電力系統的暫态及穩态實驗同步進行，還能用以協助科研人員測試新裝置，且多種控制裝置都能與其構成閉環系統，從而為靈活輸電系統及研究智能保護的控制策略提供了一流的實驗條件。電力系統數字模拟實時仿真系統的引進，方便了對電力系統負荷動态特性監測、電力系統實時仿真建模等方面進行深入研究，從而建成具備混合實時仿真環境的實驗室。
(二)綜合自動化技術與智能保護的應用。目前，國内的綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平，智能自動化保護技術領域的研究相對處于國際領先水平，研制的分層式綜合自動化裝置能夠适用于各種電壓等級電站。将國内外最新的人工智能、網絡通信、微機新技術、自适應理論、綜合自動控制理論等應用于電氣自動化保護裝置中，對電力系統自動化保護的新原理進行了研究，可以大大提高電力系統的安全水平，使得新型保護裝置具有智能控制的特點。
(三)電力系統中人工智能的應用。電力系統及其元件的故障診斷、運行分析、規劃設計等方面将模糊邏輯、專家系統以及進化理論應用到實際研究，并且結合電力工業發展的需要，開展了電力系統智能控制理論與應用的研究，同時也開展了在上述實用軟件研究的基礎上以提高電力系統運行與控制的智能化水平。
(四)電力系統配電網自動化技術。該技術采用的模型為最新國際标準公共信息模型，輸電網的理論算法采用與配網實際與高級應用軟件相結合，負荷預測時配合應用人工智能灰色神經元算法進行，最後進行潮流計算時采用配網遞歸虛拟流算法。電力系統配電網自動化技術取得了重大技術突破，主要表現在信息配網一體化、高級應用軟件、配網模型、中低壓網絡數字方面，最終，解決了載波在配電網上應用的路由、衰耗等技術難題，正是因為采用數字信号處理技術，才得以提高了載波接收靈敏度。
