张子堂 朱弘毅
塔里木大学 吉林建筑大学
摘要：随着当今世界电气化水平的提高，电气工程领域也成为各国专家学者关注的热点领域，在大学教育中也作为一级学科出现。目前各行各业的日常生活都离不开电能，电能的存在使当今社会的运转更加方便、快捷、清洁，小到日常生活中骑行的电动自行车、驾驶的电动汽车，大到工业生产中用到的重型电气设备，电能已经深入到这个快节奏发展的社会的骨髓之中。随着全球能源的短缺，煤炭、石油、天然气等化石资源枯竭，电能已经成为代替这些化石能源的有效能源，不仅能够满足当今经济社会发展的需求，还提供了一种可靠、清洁、低碳、环保的能源，同时也提高了人们对电力系统提供高质量电能的需求，自动化技术的采用使得电力系统能够高效、快速、高质量的满足用户需求。本文主要论述电气自动化技术在电气工程中的应用，以期为相关从业者提供借鉴。
关键词：电气自动化；电气工程；应用
1.电网调度自动化系统中的应用
1.1电网调度自动化系统的任务
与人体的中枢系统相似，调度功能协调整个系统各方面的平衡，以维持电网运行的稳定性，通过电能生产输送过程中不间断的调节与调控，实现系统各环节的协调、稳定、持续的运转，提升电力用户的电能服务质量。其任务包括以下四个部分：
（1）确保产品质量。首先需要确保系统中生产与消费的功率的平衡，尽量避免出现功率供大于求或供小于求得不稳定状态，使得系统频率接近额定值，各节点电压维持在相应电压等级附近，满足用户对高质量电力的需求。
（2）保证系统运行的经济性。发电厂地址的选择与布局合理、煤炭等一次能源的选取与输送方式、电力线路走廊与长度等这些电力系统规划设计对电力系统运行的经济性有很大影响，这些条件的合理选择能够提升电力系统的经济性，但是对于一个已经建成的电力系统，其系统运行过程中的经济性主要是由系统调度运行采取的方案决定。
（3）保证较高的安全水平。电力系统长期户外运行，存在一定发生事故的机率，根据引起事故机率因素的不同，可分为内部因素，例如：设备的内部隐患与人员操作运行水平欠佳等，外部因素，例如：自然环境、雷雨、风暴、鸟栖等自然“灾害”。电力系统事故的需要电力系统具备一定的抗事故冲击能力，其中调度水平的高低直接影响了一个系统的抗事故冲击能力，通常我们把提高抗事故能力也称作提升安全运行水平。调度工作在配置计算机后，具有海量数据处理能力，在负载改变的情况下能够实现预想事故实时解析。
（4）确保实施完善的事故处理方案。完善事故处理方案的实施是系统调度员在电力系统收到重大事故打击后需要采取的措施，在系统瘫痪后尽快的完成电力用户的电能供应的恢复，缩小事故损失的影响范围，对于不符合标准运行参数范围的设备，进行及早的处理，防患于未然。
1.2电力系统的分区、分级调度
配置自动化技术的调度又有自己的独特性，而整个电网又有巨大的覆盖范围，因此，我们通过分级实现两者的结合。调度系统的分级也需要结合系统整体的构成以及运行的不同，通常来说是按照电压的差异或架空电缆的不同进行区分。对于大型电力系统，我国一般将调度划分为三级。分级调度结构如图所示。
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2.变电站自动化系统中的应用
2.1变电所综合自动化系统的功能
变电站综合自动化系统本身的功能包括基本要素，实现这些基本要素的功能的系统称为子系统，所有子系统的组合构成变电站综自系统。
（1）监控子系统。监控子系统实现的是监视控制功能，具体应包括：量测信息的采集，例如采样值、计量电能等，人机接口功能，记录事件顺序，事故定位，事故波形录制，安全评估，信息分析处理，远程操控等。监控子系统是变电所综自系统的最基本的子系统。
（2）微机保护子系统。微机保护是在老式保护的基础上配置的微处理器中实现的，包括有：站所内电缆与主要装置的全部保护，按照作用可分为主要作用的保护与备用的保护，这些保护分散在变电所的各环节上，例如变电站的进线与出线、变电站出线处的母线汇流排、站所中的主变、进行功率方面补偿的设备等。
（3）集成控制电压与无功功率子系统。电网中的电压不可能一直保持在额定值，系统内的无功功率难以实现产生与消耗持平，因此需要系统的调节与控制，例如改变变压器变比、配置无功功率补偿装置等。电压无功综合控制子系统完成控制的基本目标。
（4）备用电源自投入以及减负载控频率子系统。电网中产生的有个功率不一定能够时刻满足客户的需求，在满足不了的情况下，系统的频率就会减小，通常通过去除负载来完成系统内的频率趋近于正常值的控制。
（5）数据传输子系统。变电所配置综自系统的情况中，包括了所内通信与所外通信，通信即完成数据传输的过程。所内通信即所辖范围内所有设备之间的数据传输和与上层的数据传输，主要完成各部分之间实现功能的数据交互功能；外部通信是指与上一级的EMS系统通信，能够将综自系统收录的采样值以及状态等信息向上发送至EMS，并接收其下发的序列控制命令，完成一次设备的控制，功能类似于RTU装置，相当于把综自系统整体看做一个具备基本功能的RTU。
2.2变电所综合自动化系统的结构形式
电脑、IP网络、控制手段以及微处理器等技术的更新，与变电站自动化系统的升级换代存在不可割裂的相关性。在这些高新技术的更新过程中，变电站综自系统在构架上发生变革，这也提升了系统的性能、效率以及稳定性。其结构形式按照国内外粽子系统的更新换代的历程，可分为分布结构、集中结构、分布式集中结构以及两者相结合的方式。
（1）集中式的结构形式
包括长距离的测量、状态告警、控制、调试等功能，通过将现场采集的变电所的电压、电流、功率等信息上送至主站的计算机，然后调度工作员根据应用界面显示内容，执行相应操作，完成对现场一次设备的控制与调节，其中所有数据信息都是经过集中的处理。
（2）分层式结构
依据数据交互的对象不同，站所系统中不同设备具有不同的交互层次，通常来说，我们将站所层次分成站所控制、间隔保护、处理等部分。其中间隔层次是保护、测控部分，通常根据一次设备断路器进行区分；站控层次一般为信息数据的中转站，完成信息采集处理上送等功能；变电所中站控计算机与保护装置、监控终端以及控制装置之间通过局域网连接通信。
（3）分布与集中结合的结构
两者结合的结构具有两者各自的优点，例如分散性高、模块化强等，工程中一般将装置组屏操作，需要大量的电缆，提升了造价。集成式的发展成了现在的发展方向，采用先进的通信、微机技术，将测控保护集成至每个电网原件，完成一体化发展。
参考文献：
[1]王东.自动化融合技术在电气工程中的应用[J].集成电路应用,2021,38(03):166-167.
[2]徐洪亮.电气工程自动化控制中PLC技术实施探究[J].现代工业经济和信息化,2021,11(02):94-95.