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摘要
本文闡述了國內(nèi)電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀，并結(jié)合國外的一些新發(fā)展，對其發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞
電氣自動(dòng)化 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢
1 電氣自動(dòng)化概述
電氣自動(dòng)化運(yùn)用電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制，以計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序控制，并且通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制電力系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)功能。其明顯特征是集成化、智能化和綜合化、故障反映迅速自動(dòng)化。
電氣自動(dòng)化范圍較廣，包括配電自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化。配電自動(dòng)化包括配電系統(tǒng)全部硬件設(shè)施和控制流程，通過輸電、配電和用電實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化流程。變電站自動(dòng)化通過饋電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和管理。而饋電自動(dòng)化方面，則是高度集成化，除了常規(guī)的遙測、遙信和遙控，包括自動(dòng)重合閘、饋線故障監(jiān)測、電能質(zhì)量等監(jiān)測，還集成了斷路器監(jiān)視功能，逐步發(fā)展成為智能化開關(guān)。
2 電氣自動(dòng)化發(fā)展史
伴隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動(dòng)化已走出了工廠，并且在辦公、交通等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
(1)全控型電力電子開關(guān)時(shí)期。在上個(gè)世紀(jì)五十年代晶閘管出現(xiàn)，標(biāo)志了運(yùn)動(dòng)控制新紀(jì)元的開始。繼后出現(xiàn)了交流變頻技術(shù)和全控制式器件GTR等，即電力電子器件第二代。第三代器件包括IGBT和MGT這類復(fù)合型電力電子器件。而第四代器件則由功率集成電路PIC構(gòu)成。
(2)電路低頻向高頻發(fā)展。隨著電力電子器件的更新，變換器電路也隨之改變。在普通晶閘管時(shí)期，整流控制主要由直流傳動(dòng)變換器完成。交流變頻傳動(dòng)由交-直-交變頻器完成。在第二代時(shí)期，PWM變換器得到廣泛的應(yīng)用。PWM技術(shù)可以提高工作效率，并且減少高次諧波對電網(wǎng)的影響，可以改善電動(dòng)機(jī)低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。
(3)交流調(diào)速理論發(fā)展。德國學(xué)者F99Blasche提出了交流電機(jī)磁場定向遠(yuǎn)離市，并得到德國大學(xué)教授Depenbrock的繼承和發(fā)展。教授D繼F99Blasche提出了直接轉(zhuǎn)矩控制思想，并將它推廣到了弱磁調(diào)速范圍。這一控制思想具有結(jié)構(gòu)簡單、思想新穎、信號處理物理概念明確的特點(diǎn)，屬于高靜動(dòng)態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。
(4)通用變頻時(shí)期。通用變頻器是一種系列化、批量化和占市場量最大的中小功率變頻器，經(jīng)歷了由普通功能型U/F控制型到高功能U/F型再到高動(dòng)態(tài)性能適量控制型的發(fā)展過程。
(5)單片機(jī)發(fā)展。由于占主導(dǎo)地位的MCS-51單片機(jī)的8位機(jī)功能簡單，指令短小，后來就有了適合大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)的推廣和使用，其可靠性和保密性都非常高。
3 國內(nèi)電氣自動(dòng)化現(xiàn)狀
3.1 平臺(tái)開放式發(fā)展
OPC技術(shù)的出現(xiàn)，Microsoft Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用和IEC61131的頒布，為電氣技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。基于PC技術(shù)的人機(jī)界面已成為主流趨勢，而基于PC技術(shù)的控制系統(tǒng)具有靈活和易于集成特點(diǎn)也正在被廣泛的采納和應(yīng)用。
3.2 現(xiàn)場總線和分布式控制技術(shù)
現(xiàn)場總線是一種串行的連接智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸分支結(jié)構(gòu)的通訊總線。包括位于中央控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)、監(jiān)視控制軟件和PLC的CPU以及位于現(xiàn)場的遠(yuǎn)程的I/O站、智能儀表、低壓斷路器和變頻器等構(gòu)成，中央控制室和現(xiàn)場通過一根串行電纜連接，并且將這些現(xiàn)場設(shè)備的大量信息采集傳輸?shù)街醒肟刂剖摇６畔⒒夹g(shù)的發(fā)展必將導(dǎo)致基于網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的發(fā)展。
3.3 IT技術(shù)與電氣自動(dòng)化
市場需求的發(fā)展促進(jìn)了電氣自動(dòng)化和IT技術(shù)平臺(tái)的融合，信息技術(shù)對工業(yè)的影響主要分兩個(gè)方面：一是縱向滲透管理層;二是橫向擴(kuò)展到自動(dòng)化的設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)中。其中，信息技術(shù)縱向滲透能夠幫助企業(yè)對當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存取，提高管理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作效率。橫向，信息技術(shù)已滲透到了產(chǎn)品的全部層面，包含傳感器和執(zhí)行器，也包含控制器和儀表。
4 國外電氣自動(dòng)化發(fā)展新方向
法國ICC技術(shù)又稱用戶通信接口試驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)讀表、停電控制和遠(yuǎn)程管理功能，并且能夠幫助廣大用戶群眾實(shí)時(shí)明白電價(jià)，為用戶實(shí)現(xiàn)用電優(yōu)化管理提供了條件。優(yōu)化用電是指用戶根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)制度，合理選著自己的用電設(shè)備和用電時(shí)間段，或者是在不同時(shí)間段用部分設(shè)備。
意大利開發(fā)了家庭用電智能助理，借助用戶的電視機(jī)實(shí)現(xiàn)供電信息實(shí)時(shí)顯示和控制，便于供電服務(wù)信息隨時(shí)查詢。這不僅便利了居民的生活，同時(shí)便于供、用雙方互動(dòng)，供方可以記住此平臺(tái)向用戶發(fā)布各類通知，并且?guī)椭梅竭M(jìn)行節(jié)能降耗方案建議，用方不僅可以得到實(shí)時(shí)的電價(jià)信息和供電服務(wù)，還可以從中節(jié)約用電，減少經(jīng)濟(jì)消耗。這種功能的實(shí)現(xiàn)還可以節(jié)能減耗，保護(hù)環(huán)境。
西班牙和法國共同研發(fā)的系統(tǒng)，可以幫助家庭優(yōu)化電能應(yīng)用和管理，它借助部分咨詢配置機(jī)和用電能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對用戶提供最優(yōu)配置建議和削峰填谷功能。它可以根據(jù)不同用戶的生活習(xí)慣和要求，為不同用戶提供既優(yōu)化經(jīng)濟(jì)又舒適滿意的用電建議。
國外這些先進(jìn)、人性化的設(shè)備代表了現(xiàn)代電氣自動(dòng)化實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化和管理功能發(fā)展的方向，這可以改進(jìn)供電可靠性和電能質(zhì)量，還可以對用戶的供電服務(wù)質(zhì)量，在未來高科技社會(huì)中將有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性和良好的社會(huì)綜合效益。
5 電氣自動(dòng)化發(fā)展趨勢
未來電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢具有分布式、開放式和信息化三大特點(diǎn)。分布式是指能夠確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)智能的模塊都能夠獨(dú)立工作的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠完成系統(tǒng)危險(xiǎn)分散的功能;開放化是指系統(tǒng)具有與外界聯(lián)通的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接功能;信息化則是指系統(tǒng)信息具有綜合處理能力，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管理控制一體化。
(1)系統(tǒng)監(jiān)控綜合化�，F(xiàn)代電氣設(shè)備逐步向通用化、模塊化及系列化發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)組態(tài)靈活特點(diǎn)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的全部功能都能夠通過屏幕軟件按鈕直接完成，系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化得到很大提高。采用綜合化監(jiān)控，能夠完成雙重或者多重的冗余，可以為系統(tǒng)改善和可靠性提高做出貢獻(xiàn)。
(2)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。為了提高系統(tǒng)的可靠性，控制網(wǎng)絡(luò)大多采用冗余結(jié)構(gòu)，能夠完成數(shù)字化和高效自動(dòng)化代替繁瑣復(fù)雜的人工操作，大大提高了工作效率，減輕了工作人員的工作量，改善了工作人員的工作環(huán)境。同時(shí)，高度自動(dòng)化還能夠減少頻繁操作，減少誤操作率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。
(3)系統(tǒng)人性化。伴隨交互式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，供用雙方信息互動(dòng)更為方便。通過人性化、自動(dòng)化的電氣自動(dòng)裝置，供方能夠?qū)崟r(shí)明白用方信息，為用方提供更加實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全的用電建議，也可以更多的掌握用戶用電信息，為系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供數(shù)據(jù)。用方可以借助高科技的技術(shù)，更加詳細(xì)的明白自己的用電情況，結(jié)合供方信息，改善個(gè)人生活舒適度，提高生活經(jīng)濟(jì)性。
6 結(jié)語
電氣自動(dòng)化技術(shù)雖然已廣泛應(yīng)用，并深入到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，但它仍然在不斷革新和發(fā)展。在市場競爭越來越激烈的形勢下，為了在經(jīng)濟(jì)上取得利益，我們必須積極吸取先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)創(chuàng)造條件。
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