电气自动化在电气工程中融合运用的分析

李鹏飞

（东营市人民医院，山东东营 257091）

1 引言

在电力领域当中，面向智能化、自动化的电气工程已经成了主要的发展方向，我国现代电力企业应当紧跟社会时代发展的步伐，在电力工程当中合理运用电气自动化技术，利用电气自动化技术实现对电力工程的自动化管理、集中化管理，这对于保证整个电力系统的运行稳定性是尤为重要的。

2 电气工程与电气自动化技术概述

2.1 电气工程概述

电气工程与电能生产之间存在着密切的联系，电气工程主要应用于电能的生产、传输及管理，如电力系统运行、电网结构设计、电气设备设计与运行等。在电力领域当中，电气工程是尤为重要的组成部分。同时，伴随着现代社会发展对电力能源的需求不断扩增，电力系统的运行压力不断提升，而若想保证电力系统稳定地运行，就必须对电气工程提出更为严格的要求。现如今，电气设备的容量大幅度提升，这就使得现代社会居民的用电需求能够得到进一步满足，但容量的扩增将会导致电气设备的运行稳定性受到影响，故而为了保证电气设备运行的稳定性，就必须加强对电气工程的管理，促使电力企业能够在保证供电质量的同时，能够正常使用电气设备[1]。

2.2 电气自动化技术概述

电气自动化技术是一门综合技术，其融合了电子技术、网络技术及电气工程专业相关知识，在电气工程领域当中应用极为广泛。在电气工程领域当中，电气自动化技术主要应用于电力系统的运维当中，其能够为电力系统提供良好的监控、维护与管理能力，从而保证电力系统安全、高效、稳定地运转。电气自动化技术应用于电气工程的特点主要体现在电力系统运行数据的收集、分析与整理方面，促使电力企业能够直观、全面、实时地掌握电力系统的实际运行状况，同时将整理好的数据信息反馈给相关工作人员，相关工作人员便可根据电力系统的运行数据判断电力系统中是否存在运行故障问题，并根据对数据信息的分析判断故障原因及故障点，从而及时制订针对性的解决方案。由此可见，电气自动化技术在电力工程中的应用特点主要体现在电气工程运行及生产中的信息处理方面[2]。

2.3 电气自动化技术在电气工程中的应用优势

首先，在电气工程中融入电气自动化技术能够保证电力系统的运行稳定性，同时能够合理地调控电力系统的运行状态，避免在电力运输过程中存在电力能源浪费的现象，以实际的电力需求为基准，以保证电力企业的经济效益。其次，电气自动化技术能够提高电力工程的维护与检修的质量，能够快速、准确地发现电力系统当中存在的运行故障，避免故障进一步扩散而导致整个电力系统的正常运行受到影响，从而保证电力系统运行的安全。最后，电气自动化技术能够帮助电力工程实现自动化控制，利用自动化技术代替部分人力劳动，减少人力控制过程中存在的工作失误现象，这对提升电气工程的管理效率与质量是尤为重要的。

3 电气自动化在电气工程中的融合运用

3.1 在继电保护装置上的融合运用

继电保护装置是电力系统的核心设备，其能够实现在电力能源生产、传输的过程中对电力系统提供保护。实际上，在电力系统运行的过程中，主要的工作设备包括一次设备和二次设备。一次设备主要提供监控功能，是保证电力系统正常运转的重要设备，而二次设备的主要功能则是为电力系统提供保护功能的设备，而继电保护装置则属于电力系统的二次设备[3]。继电保护是电力系统“三大防线”中的第一大防线，在其中融入电气自动化技术能够实现的功能包括以下3 个方面：第一，故障元件切除功能。当电力系统出现运行故障时，继电保护装置能够快速识别故障问题、故障原因及故障点，并锁定故障元件，将其从电力系统当中切除，避免故障元件损害相邻元件，从而避免故障进一步扩散，同时也能够保证故障元件不会受到进一步的损害。第二，能够有效缩短停电时间。采用智能通信设备实现对通信系统的创新与优化，促使通信系统更快速、更高效、更便捷地传递信息，而在此基础下融入继电保护装置能够快速传递故障信息，当电力系统出现故障导致停电时，继电保护装置能够快速对电力系统故障点进行分析与处理，且在处理完成之后，采取预定措施快速恢复供电，大幅度缩短停电时间。第三，实现自动与手动联合进行故障检测。实际上，虽然在继电保护装置中融入了电气自动化技术，但并不是所有的检测与故障分析问题均需要依靠电气自动化技术来完成，当存在一些电气自动化技术无法处理的故障时，继电保护装置将会发出预警信号，提醒相关工作人员电力系统中存在故障问题，而此时，继电保护装置会结合电力系统的实际运行情况及元件的危害程度对电力系统进行延时控制，避免继电装置出现误动的问题而影响电力系统运行的稳定性。

在继电保护装置上融合运用电气自动化技术主要从以下几方面进行：

首先，可增设瓦斯保护装置。若电力系统出现短路故障时，短路电流将会产生热量，而此时热量将会传递到电力系统的变压器当中，变压器的油箱将会产生热化学反应，在热化学反应的过程中将会产生气体，在内外压差的作用下气体将会产生运动，瓦斯保护装置则是利用气体的运用对电力设备提供保护。图1 为瓦斯保护原理图。

图1 瓦斯保护原理图

当内部气体为250~300 cm3时，轻瓦斯动作于发生信号；当内部气体为0.7~1.2 m/s 时，动作于跳闸。

其次，可增设变压器的过电流保护。电流保护装置主要安装于电源侧，当电力系统存在过电流问题时，将会触发变压器两端的断路器，而此时，断路器将会跳闸，将变压器从电力系统当中脱离。变压器的过电流保护能够及时探测出电力系统中的短路电流，并自发地对变压器提供保护。图2 为过电流保护装置原理图。

图2 电流保护装置原理图

3.2 在监控设计中的融合运用

在电气监控系统当中融入电气自动化技术能够进一步扩增监控的范围及功能，能够更好地掌握电力系统的实际运行状况，这对于保证电力系统的运行安全是十分重要的。总体而言，在电气监控系统当中融入电气自动化技术主要实现的是对发电机-变压器组、高压厂用工作及备用电源、主厂房内低压厂用变压器、辅助车间低压厂用变压器、PC 至MCC 电源设备、单元程控电动机、保安电源、直流系统及交流不停电电源等的控制，通过电气自动化技术与DCS 控制系统的融合应用进一步提升电气监控系统的管理能力。DCS 控制系统是一种以计算机技术为基础的集散控制系统，其能够实现分散控制、集中管理，能够实现对电气设备的自动控制。对于发电机-变压器组而言，主要是将DCS 控制系统与电气自动化技术向融合，从而实现对断路器、隔离开关等一次设备的管理；对于高压厂用工作及备用电源而言，主要是对变压器及变压器自动保护装置进行监督，且能够实现对设备运行状况数据信息的采集；对于主厂房内低压厂用变压器而言，主要是对保护装置、设备状态运行信号进行管理，同时对设备的运行环境进行监控，并对6 kV 和380 V 侧断路器进行控制。

电气监控系统的监控功能主要包括数据采集与处理、监控与报警、控制和操作、控制切换及人机接口管理。数据采集主要是对电力系统的运行数据进行那个收集，通过I/O 测控单元进行事件、故障、状态信息的采集，通过电气自动化技术的融合，能够帮助电气监控系统实现定时采集、越线报警、追忆记录等功能，通过分析收集到的数据，能够对电力系统的有功电度和无功电度进行分析，根据PT 好CT 二次变比脉冲分析电度脉冲量。监控与报警功能主要是根据对电气设备运行参数的收集，分析电气设备的运行状态，并将电气系统的运行状态利用LCD 液晶显示器呈现给相关工作人员，相关工作人员可在LCD 显示器上对指定设备进行运行状态的跟踪监控。操作和控制包括单元控制室控制和后备手动控制，单元控制室操作人员利用DCS 控制系统给电气监控系统下达操作指令，包括断路器的启闭、接触器的启闭、电源切换等，而DCS 控制系统板根据指令对断路器、接触器及电源进行操作。后备手动控制的功能主要包括状态显示、操作权限限制、标牌功能、信息提示功能、数据输入功能及操作记录功能等。

此外，电气监控系统的通信主要是利用以太网实现，利用一台通信网关将电气控制系统以太网与DCS 控制系统以太网连接在一起，实现电气控制系统与DCS 控制系统的信息传递，图3 为电气控制系统与DCS 控制系统的连接示意图。

图3 电气控制系统与DCS 控制系统的连接示意图

4 结语

综上所述，电力企业若想保证自身的可持续发展，就必须在电气工程当中合理地融入电气自动化技术，利用电气自动化技术对数据信息自动收集、分析与处理的功能加强对电力系统的保护与监控，从而保证电力系统的运行安全。电气自动化技术在电气工程当中主要应用于继电保护装置与电气监控系统，在继电保护装置中，可利用瓦斯保护装置、过电流保护装置实现对整个电力系统的保护；在电气监控系统当中，利用以太网实现与DCS 控制系统的连接，从而实现对电力系统各设备的运行监控与管理。