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科技與經濟的發展使得電氣自動化技術不斷更新,電力系統的規模不斷擴大,這些變化對我國電力系統提出了新要求:電力系統的調節形式有所變化。在先前著重強調安全高效、安全保護和自動化調節過程的基礎上,更加注重對電力系統容量的高要求,即在實現綜合化管理工作和加強經濟調節穩定性的基礎上,對電力系統的容量提出新要求,其單機容量至少要達到20萬千瓦。
1.2電氣自動化技術
電氣自動化技術大多運用于工業生產控制系統之中,是指在無需工作人員手動操作的情形下,利用機器設備的自動化完成加工生產,并在生產管理過程中完成產品質量檢測、自動處理產品信息、對實際情況分析判斷等。所有這些程序都不需要人工手動操作,全部采用機械自動化控制系統完成。由此可知,電氣自動化技術即指利用電氣設備控制生產順序、控制時間的技術,是與電氣工程和機械設備息息相關的內容。自動化系統的開發、調試、應用、維護與產品研發和電力技術的管理與應用對電氣自動化的要求越來越高。
2電氣自動化設計理念
2.1遠程監控式理念
遠程監控系統是一項高技術、高難度的新技術,是指利用電腦終端對其他各個地方的設備進行集中控制的技術。在電氣工程中運用這項技術,可以大幅度減少電纜使用量,節省安裝支出和材料使用的成本,還可以實現系統之間的組態靈活性和可靠性,獲取更高效益。但監控式對傳輸信號強度依賴性較高,電氣工程的通訊量通常較大,加之現場通訊速度較低,在信號較差時遠程監控式便會受到較大的限制。因此,遠程監控式設計理念更適合于系統控制范圍較小的情況,在全自動化電氣工程控制系統中并不適用。
2.2集中監控式設計理念
所謂集中化即指將所有的系統運行項目控制在一個系統中集中管理、運行,這種設計理念操作簡單、對控制站的要求較低、在系統運行與維護方面較為簡潔。單一分散的監控不管是在處理器安裝方面還是在電纜鋪設連接方面,都十分繁瑣,而且大量的單一電纜攪合在一起,處理器增多就會影響處理速度,使處理速度大為降低,這將導致投資成本增加,除此以外,系統的安全可靠性能也會受到影響。集中監控式設計理念在電氣工程中的實際應用,不僅可以減少投資成本支出,還可以進行統一管理、方便快捷,促進電氣工程的高效有序運行,滿足工作新要求,因此,集中監控式設計理念在電氣工程中應用較為廣泛。
2.3現場總線監控式設計理念
現場總線監控式技術在當前的電氣工程中應用最為廣泛,究其原因不外乎其高效性的特征。這項技術具有實踐性特點,是在大量應用實踐經驗基礎上不斷發展起來的,不同間隔采取不同的技術措施是這項技術能夠廣泛應用的重要原因。在具體的操作實踐中,主要的工作方式是現場安裝,同時不斷優化電纜連接技術,以能夠有效降低電氣工程中設備的投入成本。在優化電纜連接技術、降低設備成本的同時,還要盡量減少設備的隔離和端子柜的使用量,不僅可以降低成本,提高電氣工程的安全性、可靠性和有效運行,還可以增加運營效益。
3電氣自動化實現方式
3.1計算機自動控制、調節、操作的實現方式
利用計算機進行相關設備的操作,是在遵循調度方案的前提下,對能夠使電纜關閉的設備進行調節與控制,電力系統不僅能夠自主的、合理的利用現場控制命令,還能夠轉換和設置相關設備的運行方式,如電網的開和關,限制修改操作命令,各種整定值,報警信號復歸等。
3.2人機聯系的實現方式
人機聯系的實現方式是指電氣設備,包括鼠標、鍵盤、打印機等,通過電氣自動化系統的允許以后,為達到實時監控、調節與打印數據的目的而調動一切可利用的電氣設備來運行畫面并對定值不斷修改的方式。此外,這種實現方式是開發新的應用程序的絕佳方式,極其方便。但其缺點也顯而易見,操作人員只能通過操作成控制調節、監控電氣設備、設置參數值等簡單操作。
4電氣自動化在電氣工程中的實踐與應用
4.1在電氣管理中的應用
在電氣工程領域實現電氣自動化是高新技術走入各行各業的顯著表現,是高科技發展的代表,這一應用過程注重編程調試。在應用時采集相關流量、溫度、壓力等數據,并對這些數據分析檢測,發揮電氣自動化的輸出控制功能、技術處理功能,使設備的使用量和投資額大大降低,有效實現了設備控制的精度。對于電氣工程來說,在施工中應用電氣自動化技術能夠有效遏制工作人員弄虛作假、敷衍了事的情況發生。
4.2在電網調度中的應用
對于電網調度中電氣自動化的應用來說,其技術主要表現在應用性領域的界定,即指實現電氣系統局域網中電廠、變電站終端和下級調度中心三者之間的有效連接。在應用領域中,由網絡實現連接中心服務器、電網調度、打印設備、大屏顯示器等設備。在電網調度中,電氣自動化的實際應用不僅可以實時性評估電力系統的運行狀態,還可以對以電力負荷為基礎的預測采取及時調度策略。不僅可以保證電力系統的安全可靠運行,還可以對數據及時的收集整理分析和監控,以適應現代化市場的營銷需求。
4.3在分散測控系統中的應用
在這方面的應用主要以分層的結構實現,包括太網、工作站、數據通訊網和過程控制單元等四部分組成。工作站主要包括兩類,分別是工程師和運行員,是人機接口的主要負責人。過程控制單元是直接應用于生產的,其運行狀態主要通過設備的檢測實現,并能夠有效控制設備,以實現整個生產過程的連續性和過程的檢測、保護和控制。過程控制單元和工作站輸出的所有信息,發出的所有指令,都必須經由工作站運行員接受。工程師工作站的主要職能是負責實行必要的診斷與維護工作。
1.2電氣自動化技術電氣自動化技術大多運用于工業生產控制系統之中,是指在無需工作人員手動操作的情形下,利用機器設備的自動化完成加工生產,并在生產管理過程中完成產品質量檢測、自動處理產品信息、對實際情況分析判斷等。所有這些程序都不需要人工手動操作,全部采用機械自動化控制系統完成。由此可知,電氣自動化技術即指利用電氣設備控制生產順序、控制時間的技術,是與電氣工程和機械設備息息相關的內容。自動化系統的開發、調試、應用、維護與產品研發和電力技術的管理與應用對電氣自動化的要求越來越高。
2電氣自動化設計理念
2.1遠程監控式理念遠程監控系統是一項高技術、高難度的新技術,是指利用電腦終端對其他各個地方的設備進行集中控制的技術。在電氣工程中運用這項技術,可以大幅度減少電纜使用量,節省安裝支出和材料使用的成本,還可以實現系統之間的組態靈活性和可靠性,獲取更高效益。但監控式對傳輸信號強度依賴性較高,電氣工程的通訊量通常較大,加之現場通訊速度較低,在信號較差時遠程監控式便會受到較大的限制。因此,遠程監控式設計理念更適合于系統控制范圍較小的情況,在全自動化電氣工程控制系統中并不適用。
2.2集中監控式設計理念所謂集中化即指將所有的系統運行項目控制在一個系統中集中管理、運行,這種設計理念操作簡單、對控制站的要求較低、在系統運行與維護方面較為簡潔。單一分散的監控不管是在處理器安裝方面還是在電纜鋪設連接方面,都十分繁瑣,而且大量的單一電纜攪合在一起,處理器增多就會影響處理速度,使處理速度大為降低,這將導致投資成本增加,除此以外,系統的安全可靠性能也會受到影響。集中監控式設計理念在電氣工程中的實際應用,不僅可以減少投資成本支出,還可以進行統一管理、方便快捷,促進電氣工程的高效有序運行,滿足工作新要求,因此,集中監控式設計理念在電氣工程中應用較為廣泛。
2.3現場總線監控式設計理念現場總線監控式技術在當前的電氣工程中應用最為廣泛,究其原因不外乎其高效性的特征。這項技術具有實踐性特點,是在大量應用實踐經驗基礎上不斷發展起來的,不同間隔采取不同的技術措施是這項技術能夠廣泛應用的重要原因。在具體的操作實踐中,主要的工作方式是現場安裝,同時不斷優化電纜連接技術,以能夠有效降低電氣工程中設備的投入成本。在優化電纜連接技術、降低設備成本的同時,還要盡量減少設備的隔離和端子柜的使用量,不僅可以降低成本,提高電氣工程的安全性、可靠性和有效運行,還可以增加運營效益。
3電氣自動化實現方式
3.1計算機自動控制、調節、操作的實現方式利用計算機進行相關設備的操作,是在遵循調度方案的前提下,對能夠使電纜關閉的設備進行調節與控制,電力系統不僅能夠自主的、合理的利用現場控制命令,還能夠轉換和設置相關設備的運行方式,如電網的開和關,限制修改操作命令,各種整定值,報警信號復歸等。
3.2人機聯系的實現方式人機聯系的實現方式是指電氣設備,包括鼠標、鍵盤、打印機等,通過電氣自動化系統的允許以后,為達到實時監控、調節與打印數據的目的而調動一切可利用的電氣設備來運行畫面并對定值不斷修改的方式。此外,這種實現方式是開發新的應用程序的絕佳方式,極其方便。但其缺點也顯而易見,操作人員只能通過操作成控制調節、監控電氣設備、設置參數值等簡單操作。
4電氣自動化在電氣工程中的實踐與應用
4.1在電氣管理中的應用在電氣工程領域實現電氣自動化是高新技術走入各行各業的顯著表現,是高科技發展的代表,這一應用過程注重編程調試。在應用時采集相關流量、溫度、壓力等數據,并對這些數據分析檢測,發揮電氣自動化的輸出控制功能、技術處理功能,使設備的使用量和投資額大大降低,有效實現了設備控制的精度。對于電氣工程來說,在施工中應用電氣自動化技術能夠有效遏制工作人員弄虛作假、敷衍了事的情況發生。
4.2在電網調度中的應用對于電網調度中電氣自動化的應用來說,其技術主要表現在應用性領域的界定,即指實現電氣系統局域網中電廠、變電站終端和下級調度中心三者之間的有效連接。在應用領域中,由網絡實現連接中心服務器、電網調度、打印設備、大屏顯示器等設備。在電網調度中,電氣自動化的實際應用不僅可以實時性評估電力系統的運行狀態,還可以對以電力負荷為基礎的預測采取及時調度策略。不僅可以保證電力系統的安全可靠運行,還可以對數據及時的收集整理分析和監控,以適應現代化市場的營銷需求。
4.3在分散測控系統中的應用在這方面的應用主要以分層的結構實現,包括太網、工作站、數據通訊網和過程控制單元等四部分組成。工作站主要包括兩類,分別是工程師和運行員,是人機接口的主要負責人。過程控制單元是直接應用于生產的,其運行狀態主要通過設備的檢測實現,并能夠有效控制設備,以實現整個生產過程的連續性和過程的檢測、保護和控制。過程控制單元和工作站輸出的所有信息,發出的所有指令,都必須經由工作站運行員接受。工程師工作站的主要職能是負責實行必要的診斷與維護工作。
4.4在變電站中的應用傳統變電站為實現自動化實時監測功能,主要采用電磁裝置,而當今的全微機設備,技術先進使得電氣自動化裝置可以自動進行監視操作。在變電站中使用電氣自動化技術不僅可以加強變電站的監控功能,還能夠大幅度提高變電站的運行水平和效率。全微機設備的應用不僅可以實現監視畫面的屏幕化,還能夠使管理自動化。
在使用電氣自動化技術后,改變了以往電氣儀器(像儀表顯示器)的基本功能,而是在此基礎上拓寬其功能,完善其在電氣工程中的角色定位。例如在儀表管理過程中,在運用電氣自動化技術后,由最基本的功能:顯示溫度、壓力、流量等過度到自動化管理模式上,這種管理方式實現了電氣工程現場眾多變送器流量、信息、數據之間的轉換,提高了信息收集水平,有利于工程決策制定,改變了以往電氣工程低效、不精確的缺點,而且減少了后期維護工程量,使得成本得到大幅度降低。除此之外,在管理過程中,應對電氣工程整個施工信息、技術使用反饋信息等,這實現了對電氣工程從開始施工、技術運用、調試、后期維護、信息反饋等一整套指標的微機化管理,從而減少了其中弄虛作假、徇私枉法現象的發生。
2)電網調度管理
電網調度的時效性與安全性對一個國家整個電力系統的運行具有關鍵性作用,傳統的電網調度過程過于分散,不同部門之間相互分離,無法實現信息共享,使得電力分配與使用問題繁多。在其管理過程中,靈活運用電氣自動化技術從而建立了電網調度自動化技術系統,從打印設備的配置、工作站的組建、中心服務系統的運用以及合理將大屏幕顯示器的作用實現最大化發揮,在該調度自動化系統中,實現了變電站、發電廠與次級調度中心三者的聯系,使其成為一個整體,這方便了電氣自動化技術對電氣系統以及其運行過程的時時監督,對所收集的信息進行合理科學性評估,做好電力負荷的有效預測,同時,電氣自動化技術還應定期做好電網調度整個過程的信息采集、數據分析,并對其整個流程進行合理監控,從而保證電網運行的安全性與經濟性,使其發展目標與市場經濟相融合,并不斷借鑒吸收,實現新型化發展。
2應對電氣工程及其自動化發展問題的相關對策
2.1將電氣工程及其自動化的統一獨立平臺建立起來
如今的企業在電氣工程及其自動化的技術上一般情況下都是因企業而宜,企業不同,那么相應的電氣工程及其自動化的技術水平也會各異。這樣的話不僅會給企業帶來更高的經濟成本,同時還會對企業的長足發展產生阻礙作用。因此,企業中的相關技術人員必須要對技術環境這一難關加以突破,有計劃并且有步驟的對電氣工程及其自動化的方案設計出來。首先,在進行設計之前,專業的設計人員應該要研究設計的行業以及用戶特點,進而將開發目標確定下來。第二,對設計方案進行確定,方案必須要涉及到運行、實施以及維護等每個步驟的完成,除此之外,還需要提前預算好運行時間以及運行成本,必須將它們控制在企業運行范圍內[3]。同時還應該對終端客戶的不同需求以及商業項目的運行特點形成重視。第三,要做到將電氣工程及其自動化統一獨立的平臺建立起來,最終促使企業運行成本得到降低。
2.2將電氣工程及其自動化的通用網絡系統建立起來
系統建立起來有助于實現資源的優化配置,并且能夠保證企業之間可以安全以及準確的進行信息交流。任何一個企業都會包含企業管理、技術監管以及設備控制等諸多步驟,如果要將合理地將資源配置到這些步驟當中,就應該利用網絡將這些系統有機地聯系起來。通過有效的將電氣工程及其自動化的通用網絡系統建立起來,快捷并且高效的交換各個系統之間的數據,優化整個企業并促使其得到進一步發展。
2.3將電氣工程及其自動化的數據標準對接建立起來
信息的標準化對接得以實現主要依靠的是電氣工程及其自動化的數據,當然只有建立起數據標準對接,才能夠讓電氣工程及其自動化系統更加高效和安全的傳遞信息。因此,電氣工程及其自動化在不斷發展的過程中,必須要完美對接程序接口,進而減少工程開發費用及時間。
2CAD技術的應用及體現
CAD技術在電氣工程及其自動化中的應用具體體現在電氣設備的結構和設備之間連接情況的反映。CAD技術一般使用dwt模版進行繪圖,通過對標注、字體、線形和圖層的不同設置來體現不同結構之間的不同之處,同時,該技術也是確保繪圖清晰、準確和高效的基礎。比如,對于某種電氣設備的繪圖,CAD技術是通過調整比例的方式將其縮小、繪制出來,標注主要是對其中某些重要、可能會被忽視或者容易誤解的地方進行補充說明,以提供繪圖的精確性;字體的不同主要是反映設備的不同部位,比如最外面的一層通常較厚,為設備的外殼,對設備起到保護作用,因此字體一般較粗;線形的不同一般是對結構的解讀,比如在繪制角度方向時,部分內部結構的線條無法看見,為了與結構設計相符并更好地呈現結構特點,可以通過虛線予以表示,這樣既不會與實線所表示的結構混淆,又可以將內外部結構更好地表示出來;圖層是整個AutoCAD軟件中最為關鍵且最重要的設置,其具有很多屬性,比如圖名、顏色、線寬、線形等,不同的圖層需要對相應合格使用的參數進行特定設置,不用的圖層,顏色不可一樣,否則可能會對正在操作圖元的判斷造成影響。
3CAD技術應用帶來的積極影響
AutoCAD最早是在20世紀80年代由美國Autodesk公司研發出來的一組繪圖程序軟件包,后來受到廣泛歡迎,因此其技術也獲得深入研究,最終不斷完善,成為國際上較常使用的繪圖工具。AutoCAD具有良好的用戶界面,主要通過命令方式和交互菜單來執行各種操作。由于AutoCAD擁有多文檔設計環境,因此,即便是非計算機專業人員,也可以很容易學會相關操作并使用,同時在實踐過程中更熟練地掌握其各種應用、操作方法和快捷操作方式,進而不斷提高工作效率。CAD技術在電氣工程及其自動化中的應用為電氣工程的相關工作帶來了很多便利,具體包括以下積極影響:①CAD技術適應性較強,運行環境較多,對各種圖形顯示設備也有著較高的支持率,可以同時實現電氣設備的設計、繪制、修改和成圖,進一步為電氣工程的自動化發展創造了條件。②CAD技術具有完善的繪制功能,可以更加詳細地呈現出電氣設備的結構以及連接中的小細節,實現對電氣工程的全面覆蓋,為電氣工程的精細化提供了有力依據,相關安裝以及維護工作的質量依據效率均可以因此獲得提高。③CAD技術可以實現多種圖形格式之間的轉換,數據交換能力較強。在設備條件有限的情況下,CAD技術可以通過轉換格式的方式來支持相關工作的順利進行,克服了環境條件中的不利因素,適應能力較強。④功能全面。AutoCAD具有捕捉追蹤、極軸追蹤、對象捕捉和正交等繪圖輔助功能,為電氣設備圖形的繪制提供了便利。比如,正交功能可以讓繪制用戶更好地繪制水平、豎直直線;對象捕捉則可以幫助用戶精確拾取圖紙結構上的特殊點,以免出現偏差。⑤具有通用性和易用性。從AutoCAD2000開始,該軟件包又增加了更加強大的功能,比如局部加載和打開、標注功能的增強、新的對象捕捉功能、Internet驅動、多文檔設計環境和AutoCAD設計中心等,使設計功能更加完善。而以上這些功能都具有通用性和易用性,可以普及到電氣工程的設備圖紙中去,讓不同電氣設備可以使用統一的規范表示,實現了統一標準。
2電氣工程自動化設計的在線監測系統
電氣設備的狀態維修指當電氣設備處于某種狀態時,對其進行檢測、維修操作。而電氣工程自動化設計中的在線監測系統是對電氣設備狀態進行維修的關鍵性技術,操作人員能夠根據在線監測系統顯示的相關數據,判斷電氣設備是否處于正常狀態,繼而通知技術工作人員設計施工維修方案。在線監測系統的設計,要結合電網規劃的相關標準,主要集中在下述三個方面:
2.1雷擊監測
線路是電氣設備傳輸電壓的重要載體。如果輸電線路處于異常運行狀態,勢必會影響電能的供應狀態,阻礙電氣設備的持續運行。因此,電氣工程自動化狀態維修理念要充分考慮到雷擊因素,其在線監測系統也要顧及雷電災害。雷擊監測系統的設計,要參考電氣設備的實際結構。比如,使用常規雷擊監測方案,安裝避雷設備,從而使電氣設備免受雷擊,充分發揮其保護、監測的作用。
2.2環境監測
環境因素對連接線路、電氣設備等產生的影響也比較大。電氣設備缺乏有效的保護措施,便會在一定程度上增加設備故障的發生率。因此,環境監測系統的設計,要全面監測大氣濕度、溫度以及二氧化硫等指標,當這些指標影響電氣設備的正常使用性能時,環境監測系統便會將異常信號傳輸給監控中心,提醒技術工作人員及時采取維修措施,最大限度地保護電氣系統及設備的正常運行。
2.3絕緣監測
電氣設備是否具有良好的絕緣性能,對電力系統運行的安全性具有重要影響。因此,有必要對線路絕緣性實施在線監測,以便進行狀態維修。目前,我國大多數電網在建設過程中采用的絕緣監測系統是掛網運行的絕緣子,比如玻璃、瓷以及復合絕緣子,這幾類絕緣裝置的性能都會受到外界因素的影響而逐漸減弱。為絕緣元件配備在線監測系統,可在一定程度上確保電氣設備進行穩定作業。
3電氣工程自動化狀態檢修的常用技術
近年來,電網改造工程進行得如火如荼,電氣設備的功能也日益豐富,但也出現了更多的故障表現內容,不僅增加了維修難度,也增加了設備維修人員的工作量。隨著電力科技工作的不斷發展、進步,對電氣設備進行狀態維修有了更多的輔技術,并在一定程度上降低了故障檢修的難度,確保電力系統數據的傳輸更加穩定,大幅度提高了狀態檢修工作的質量以及效率。
3.1通信技術
如今,很多辦公建筑內部的電氣設備數量、型號以及種類等比較繁雜,維修難度很大。在線監測系統進行狀態維修操作時,需要將電氣設備的異常信號迅速傳達給監控中心,從而使維修工作人員盡快實施處理方案,比如采用CDMA系統、GMS或者GPS定位系統等傳輸數字。合理使用信息傳輸技術,能夠把電氣工程的實際運行狀態實時傳輸給監控中心的工作人員,使其充分做好實時監測工作。
3.2計算機技術
當傳感器捕捉到相關信號以后,維修人員對信號進行加工處理,通過選擇出具備最優價值的電氣設備感應信號,可確保對電氣設備的后期故障實施針對性的處理。一般情況下,信息處理技術需要借助計算機,利用計算機的數據處理功能,可徹底完成數據的收集、處理以及分析等多種工作。比如,借助計算機的服務器功能,可以對搜集的信息進行自動化處理。
3.3傳感技術
狀態維修時,獲取數據的主要手段之一便是傳感技術。維修人員在電氣設備上安裝傳感器,可以定期收集電氣設備的狀態信號,從而為故障判斷提供了有效的參考依據。除此以外,傳感技術還能夠擴大電氣設備的監測范圍,準確捕捉電氣工程建設區域的所有信號,從而有效提高辦公建筑自動化的質量以及運行水平。
2電氣工程及其自動化的應用
2.1電氣工程及其自動化技術在變電站的應用
電力設備運行的平穩、安全以及可靠是電氣工程及其自動化技術的基本保障,所以對電力設備進行在線監控、系統保護以及調動控制等措施是必不可少的,但是由于社會經濟的不斷發展,科學技術的不斷進步,變電站的電力設備也逐漸增多,并且電力設備之間的聯通方式也越來越復雜,為了確保電網的安全運行,電業部門,投入了大量的人力物力和資金,將電氣工程自動化技術引入到了變電站的設備控制之中,應用全微機化設備代替了原有的常規電磁式設備,應用計算機光纜或者電纜作為了電力信號電纜,使得變電站控制中心對變電站設備的控制變得快速而又安全。所以電氣工程及其自動化也成為了變電站建設過程中的重要組成部分,進而保證了變電站的自動化調控模式的高效率,所以對變電站實施自動化改造是必不可少的。
電氣工程自動化技術在電力系統方面的應用體現在對于電網調度方面。正是由于電氣自動化技術的應用才打破了傳統繼電器獨步天下的電氣保護的時代,進而進入了微機繼電保護的現代電力系統調度自動化時代。電網調度的自動化、計算機化是電網的發展趨勢也是智能電網時代的開端。正是由于電氣工程及其自動化技術的應用實現了站內設備的實時監控、并將站內全部資源組成一個局域網,可以隨意調用和控制,實現了站與站之間的通信和互聯,進而組成一個難以置信的龐大的電力系統調度網,并實現了發電廠、下級調度中心及變電站終端之間的有效的連接。
1.2在化工生產單位電廠分散測控系統中的應用
電氣工程及其自動化技術在化工單位中的應用主要采用分層分布結構,具體包括了現場儀表、傳輸線路、工程師站、通訊網絡及過程控制單元等。系統可以對整個生產過程進行實時和全過程監控,并對數據進行動態分析和處理,并驅動執行機構,實現對整個生產過程的檢測、保護、聯鎖、控制。操作人員通過后臺向遠方設備發出控制指令,實現對現場儀表的控制,并同時接收來自現場及其他工作站的各種信號和指令。
2電氣工程及自動化技術的發展方向
2.1低頻向高頻發展
隨著科技的發展及工業化程度的不斷加深。傳統單一頻率運行的自動化技術已經無法滿足現代工業發展需要。電氣工程技術也逐漸變得復雜化、多樣化,同時滿足節能環保要求。因此電器產品已不可能在僅僅的單一頻率運轉,而是逐漸實現可以隨意調節,以滿足不同負荷和環境下的要求。因此,我國工業生產從低頻向高頻生產階段發展是必然趨勢。
2.2充分地融合計算機技術
互聯網技術的發展,為現代社會帶來了巨大變化和飛躍。電氣工程技術隨著互聯網技術的發展也逐漸變的智能化、集成化。可以說電氣自動化技術與互聯網技術的融合給未來人類社會帶來質的飛躍,兩者的融合使電氣網絡的智能化成為可能。如今我們通常把電氣工程技術和互聯網技術結合的技術稱為微機技術。可以說微機技術的發展實現了生產過程數據的實時分析處理,同時大大節省了勞動力、降低工人勞動強度、改變人們的生活方式,實現了工業生產的自動化。
2.3開關設備智能化
伴隨著微機技術的發展,伴隨著開關設備也變得越來越智能化以實現自動控制系統的流暢運行。可以說智能化設備與微機技術共同奠定了未來智能電網的基礎。開關設備智能化指的是高低壓設備及其輔助裝置可以提供接口以方便與計算機網絡連接,從而實現自動控制。一次開關元件包括各類電器設備等,其中的智能監控單元包括輸出、監測、通信等重要模塊。開關設備的智能化是電氣工程技術發展的趨勢,在未來應用、運行等方面發揮著至關重要的作用。
2.4操作人員專業化發展
電氣工程技術的發展朝著自動化、智能化方向發展的同時,也對其操作人員提出了更高的要求。操作人員往往在設備運行時才進行相關技術培訓,而忽視了設備安裝時設備調試等各個環節發現的問題。因此也就失去了最佳掌握該技術的時機。因為自動化生產設備一旦調試完成,出現問題的幾率將會大大減小。如果不在調試期間熟悉設備,就很難更好的理解現代化技術。況且現代電氣工程技術是一門系統性綜合性技術,如果不從設備安裝環節、調試環節注重人員培養,就無法理解這些特定安裝的意義和作用。只有每個操作人員能輕松的對故障原因作出快速準確的判斷處理,才能減少生產過程中不必要的損失。
2.5其他方面的發展
隨著電力電子技術的發展,現代電氣工程技術已經由半控型時代全面進入全控型時代。并且現代電力電子器件無論從開關時間、性能穩定性等各個方面均有巨大進步。同時交流調整控制理論、矢量控制等各種理論百家爭鳴、百花齊放,使控制技術的發展也有了巨大飛躍。
2存在的主要問題
當前教學實踐環節存在的問題,可概括為散慢、膚淺和隨意。從面上看,實踐教學環節安排的比較松散,實踐過程銜接不緊,邏輯性也不強;實踐過程中說閑話的、從事其它活動的有不少人,這種現象稱就是“散”。從實踐安排的內容上看,缺乏一定的深度,實踐只在表面上打轉轉,對問題的本質觸及不多,這種現象稱就是“淺”。從實踐參與的主客體來看,有比較大隨意性:一是老師比較隨意。有的教師治學不嚴,放松對學生日常教學管理,對各種不良現象不問不管,聽之任之,管理、指導均不到位。二是學生隨意。有的學生缺乏必要的紀律約束,自由渙散,曠課、遲到經常發生。這種現象就是“隨意”。“散”、“淺”“、隨意”成了很多高校目前制約實踐教學的質量提高的主要問題。對廣東海洋大學電氣工程專業而言,前面這些問題雖然也有一點,但并不突出,該系專業教師都能認認真真對待每一次實踐環節,珍惜每一次給學生提高實踐技能的機會,甚至自己出錢找關系為學生聯系實習,但是巧婦難為無米之炊,該專業多年來一直缺乏實驗條件,建設專業實驗室投資較大,去生產單位也只能參觀不能動手實踐,這成了制約專業實訓開展的主要原因。
3解決辦法
3.1提高思想認識,重視實踐環節教學過程
在認識上重視學校實踐教學過程,這是深化實踐教學改革的關鍵。實踐教學需要相對的教學投入來保障,投入高,成本大,如果流于形式,不把實踐教學環節的內容落到實處,使其發揮應有的作用,既貽誤了學生,還造成教學資源的極大浪費,必須予以高度重視。
3.2加強實際培訓,提高指導老師技能實踐教師的能力直接影響著實踐的效果,教師只有對指導的方法、實踐的內容了如指掌,才能保證指導到位。目前很少有老師能做到這一點。因此需要組織實踐教師進行培訓,邀請專家開展講座,提高指導教師的技能,除此之外,新、老教師之間還要互幫互學、取長補短,老教師傳幫帶,新教師積極虛心學習,充分利用和發揮各自的優勢,建設一支專業技能強,作風過硬的專兼職實踐教師隊伍。
3.3加大經費投入,提高實踐教學工作量的比例
加大實踐教學的比例,改變傳統的實踐教學依附理論教學的觀念,創建有利于培養學生實踐能力和創新能力的實踐教學體系。作為從事教學多年的老師都懂得,一個老師既要指導學生實踐,還要保障學生安全,可謂是責任重大,但在實際的工作中,教師并沒有得到公平的待遇,導致教師進行實踐教學的積極性不高。要保證實踐教學教師隊伍的穩定,讓老師安心工作,必須要有相應的物質制度措施,提高其工作積極性。
3.4加強過程管理,進行必要的考核和監控
積極探索新的教學模式下教學管理的方法和體制,采取合理措施,加強對實踐教學的老師管理、現場管理;對實踐教學實施情況實行督導和過程監控,并要清楚認識設備的危險性,告知學生,對實施效果進行嚴格考核,確保各種措施實施到位。我們學校電氣工程及其自動化專業實訓采取指導教師責任制,這個專業特點是危險性較大,所以必須有安全責任到位的意識,必須樹立安全第一的原則。
3.5拓展實踐教學形式,強化校校合作辦學
校校合作辦學方案隨著社會進步和新科技革命的到來,普通高校教育的培養目標決定了學校必需和企業或者其它有實力的學校合作,校校合作是廣東海洋大學辦學改革的重要方向,也是大力發展實踐教育的必然要求。在校校合作和產教結合作為學校辦學重要性、必要性的趨勢下,能為校-校聯合辦學帶來一條新路,使全社會辦學互助,節約型辦學,共享型辦學。這學期該校有3周的專業實訓就采取了這個辦法。選擇華南理工大學電力學院作為該校的合作學校,原因有三個,一是華南理工大學電力學院是華南地區該專業辦學條件最好的學校,擁有一名院士和電氣工程專業博士后流動站,擁有設備齊全的實驗室;二是費用較低,不出省路費節約,住宿在對方學校學生宿舍,住宿費用也低廉,對方學校收的實訓費也在該校預算之內;三是地處廣州,學生可以利用這個機會利用實訓間隙走訪一些與專業相關的企業,因為從該校多年的就業數據統計,電氣工程及其自動化專業90%以上的學生都在珠三角工作。按照教學計劃安排和要求,在對方學校安排了電氣工程的三個實訓內容,包括電力系統穩態和暫態的過程實訓、電能計量和校核、綜合自動化動態模擬等內容,這些內容在廣東海洋大學均沒有實訓條件。學生充分利用這個機會,親自動手體驗電力系統主要生產環節的工作,實訓結束后都表示這次實訓真正是實訓,不虛此行。
過去傳統的控制器在進行工作的時候會遇到很多外界因素或者機器自身的問題的干擾,并且會對工作造成不良影響。但是人工智能技術在這方面的優勢則比較明顯。例如,人工智能技術不需要精確的動態模型,所以,即使模型設置的參數發生了變化,也不會對其造成太大的影響,而且其對環境的要求也不苛刻。所以,人工智能技術在其運行的過程中,可以不受不確定因素的影響,并且可以實現較為精準的自動化控制。
1.2人工智能技術產生的誤差小
人工智能技術在運行過程中基本不受到來自外界的影響,而且其本身的抗干擾能力就很強,所以,一旦提前對系統設定了參數,那么在操作過程中就不用擔心參數發生變動。這些參數在整個過程中會保持在一個值域之內,所以不需要擔心會有較大的差值,因此其工作效率也比較高。
2人工智能在電氣自動化中的應用
2.1智能控制和保護功能
2.1.1進行操作控制。
在進行操作的過程中,使用人員可以通過鍵盤或鼠標對隔離開關、斷路器等進行現場的或者遠程的控制,對勵磁電流進行精準的調整。除此之外,還能夠進行帶負荷操作和停機操作,對相關的人員的權限進行限制。
2.1.2對相關數據的收集和處理。
人工智能技術對所有開關量、模擬量數據進行實時的采集,而且根據先前設計好的要求進行定時批量的存貯以及整理等工作。設置和修改某些參數,及時地保護軟壓板的退投。
2.1.3對設備的管理。
人工智能在對電力系統進行管理的時候,可以對運行日志進行自動保存,并生成報表的存儲或打印、描繪系統運行曲線等。
2.1.4實行有效的監控。
智能技術能夠對模擬量與開關量進行全程同步的監測,當檢測過程發生異常時,則可以選擇多種模式進行報警,同時還可有序地記錄系統里的各項事件、在線分析負序量計算等。
2.1.5對畫面的顯示。
人工智能技術可以運用圖像生成軟件進行真實畫面模擬,可以對有關設備和整個系統的工作運行進行模擬,并且最終以畫面的形式顯現到屏幕上。
2.1.6進行故障錄波。
智能技術對故障波形的獲取具有良好的功能,在獲取的同時還可以做好相關的記錄,對模擬量故障及時地進行錄波和捕捉相關波形。
2.2智能信息檢索
作為人類智能的模擬理論而產生的新興技術方法,人工智能具有良好的信息檢索功能。其不僅可以對網絡中出現的較為模糊和不確定性的因素進行科學的換算以及推理,還可以根據信息檢索的結果提出一些切實可行的解決方案。人工智能技術的優勢還在于它可以將正確的指令精確無誤的傳達給各種機器,進而機器在接受到指令后能夠進行正確、正常的運轉,確保任務的完成。3.3提高電氣自動化性能,提高產品質量人工智能系統具有優越的條件,其模擬人類智能,并將人工智能技術中的遺傳算法投入到電器產品的應用中。利用人工智能技術,可以將產品的性能優化,假如可以科學合理地把人工智能技術運用到電氣自動化的控制中,那么電子自動化性能就會得到顯著的改善,電氣設備的運行效率也會被大大提高,電氣自動化控制的準確性便有所保障。這樣一來,就可以減少在電氣工程自動化中人力資源的使用,勞動成本也可以隨之降低,進而推進電氣工程事業的發展。此外,人工智能技術還可以在各種電器產品的會設計中輔助進CAD,使產品的開發周期得到有效縮短,并且能夠對提高CAD技術的開發和應用程度有很大的幫助,設計難度也會有所降低,產品的質量自然就會提高。
2.4電氣設備優化設計
有關電氣設備的優化設計工作是比較復雜的,需要結合多方面的理論知識,比如電磁場、電機電器、電路等相關知識,此外還需要豐富的設計經驗知識。過去的電氣產品設計效率很低,一般是因為缺乏相關的技術的支持,再加上工作量本身就很大,所以整個設計就顯得比較難,很少有科學合理的設計。但是如今計算機技術發展迅速,手工設計逐漸被計算機輔助設計(CAD)所代替,產品的開發周期縮短了,設計人員的設計產品質量和設計的效率也提高了,而且設計已經越來越趨于智能化和高效化。人工智能技術在電氣產品的優化設計應用中,主要有兩種方法,即專家系統和遺傳算法。其中,遺傳算法可以直接操作結構對象,對優化和自動獲取搜索空間、自行調整搜索的方向方面具有指導作用,而且采用先進的計算方法,計算結果很精確,因此在電氣產品的智能化優化設計中應用廣泛。而專家系統則不同,它是主要依據相關領域的一個或是多個專家所提供經驗與知識來進行工作的,它是一個對專家的決策過程進行模擬的過程,從而對需要人類專家處理的問題進行處理,這種方式也比較重要。當然,除此兩種方法還有很多其他方法,比如神經網絡、模糊邏輯等。