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摘要:电气自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,由于和人们的日常生活及工业生产密切相关,其发展十分迅速,现在已相对比较成熟。本文对我国现代的电气自动化发展方向,现状中的问题,以电气自动化产品的创新,对电气自动化系统平台统一化的理解,和人员操作全方面对未来我国的电气自动化事业做出研究,以供参考。
关键词:电气自动化;现状;发展;创新
一、我国电气自动化的现状
(一)电气自动化系统集成信息化
信息技术对电气自动化的渗透来自于两个方向:一方面是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。另一方面,信息技术横向扩展到电气自动化的设备、机器和系统中。随着微电子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。不仅包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/lntranet技术和多媒体技术在电气自动化领域有着广泛的应用前景。
(二)电气自动化系统维护简易
Windows NT和LE已经正在成为电气自动化控制的标准平台、语言和规范。在电气自动化领域,基于PC的人机界面已经成为主流,基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows作为操作系统平台使电气自动化系统更易于使用和维护。
(三)分布式控制分析
现场总线通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和PLC的CPU与位于现场的远程I/O站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来,并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。它是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。分布式控制意味着PLC、I/O模块和现场设备通过总线连接起来,将输入输出模块转换成现场检测器和执行器。
二、我国电力自动化研究方向
(一)变电站综合自动化与智能保护
该理论主要是将国外最新的综合自动控制理论、人工智能、自适应理论、网络通信、微机新技术等用于新型继电保护装置中,使新型继电保护装置具有了智能控制的特点,进而全面提升了电力系统的安全水平。通过对变电站自动化系统的多年研究,研究人员发现分层分布式变电站综合自动化装置可用于45kv~550kv的各种电压等级变电站。
(二)电力市场技术与理论
基于目前我国的电力市场发展的需要、经济发展状况以及电力工业技术经济的具体情况,我国电力部门做了以下工作:第一,对电力市场的运营模式进行了认真研究,并深入探讨和明确了电力运营过程中各步骤的具体流程和规则;第二,提出了符合我国现阶段电力市场运营模式的转运服务、期货交易等模块的具体算法和数学模型;第三,紧紧抓住当前我国电力市场运营中一些亟待解决的理论问题。
(三)电力系统分析与控制
对在线测量技术研究电力系统稳定控制理论与技术、实施相角测量、探讨电力系统的振荡机理和抑制方法、选择小电流接地的选线方法、电网调度的自动化仿真、研究发电机调速控制和跟踪同期技术、研究基于柔性数据收集和监控的电网故障诊断及恢复控制策略、电力负荷预测方法、电网故障诊断理论及技术等。在小波理论和非线性理论在电力系统中的应用方面,以及在电力市场条件下电力系统的控制与分析的新模型、新理论、新的实现手段和新算法进行了研究。
(四)配电网的自动化
在中低压网络数字电子载波和配网的模型以及高级应用软件、地理信息和配网一体化等方面取得了重大技术突破。其中,低压网络数字电子载波采用了DSP数字信号处理技术,大大提高了载波接收灵敏度,真正的解决了载波在配电网应用的衰耗和干扰等技术难题;高级应用软件及高级应用软件配网的模型将输电网的配网实际运行与理论算法结合起来,并采用了最新的国际标准公共信息模型。
三、电气自动化行业技术变革与行业革新
(一)技术变革可能会改变行业竞争格局。电气自动化是涉及到多个学科的交叉学科技术。电气自动化生产企业能否选择合理的技术研究路线,决定着未来在关键技术领域能否实现突破,保持在技术上的领先性。由于电气自动化的组成元件都含有较高的科技技术,很多生产企业在关键技术上都没有自主知识产权。因此,整个行业的竞争几乎完全是低端的价格竞争和渠道竞争,生产企业若在技术上得到革新和突破,企业将会成为整个行业的方向标。
(二)行业革新能力是竞争力的重要组成部分。生产企业只有不断地加大产品的研发投入,加快创新产品和升级产品的推出,才能为产品争夺更多的市场价机会,也才能维护好企业与客户之间长期稳定的关系,以保证人民币升值所带来的风险。企业增强竞争力的方式主要有两类:一是革新产品和服务,这能实现竞争力的突增;二是企业内部经营管理的改进,这能循序渐进提升企业整体竞争力。因此,企业在建立和维护竞争力时,要重视经营管理的改进,更应该重视产品革新能力。特别是对电气自动化这类产品,产品质量的可靠性和性能的优越性是企业竞争优势的重要来源,而这必须靠技术改进和产品革新来实现和维持,产品革新能力對电气自动化企业来说尤为重要,想要构筑企业竞争力的电气自动化生产企业必须将产品革新能力放在战略性位置。
(三)行业多方面关键技术尚待突破
电气自动化是一种传统产业,而又是深受科技发展影响的产业。我国目前已经成为全球电气自动化制造基地,行业内所有知名品牌都在中国生产制造,整个产业链的工艺水平已经积累了相当的高度,完全达到世界一流的领先水平,但产品档次相对较低。另外,国际上知名品牌的电气自动化生产企业纷纷向以中国大陆为中心的亚洲地区转移,并通过建立生产工厂的方式掠夺市场份额。因此,国内的生产企业只有在技术、人才、生产设备等方面不断突破,才能保证企业在市场中的地位。由此都可以看出,技术是生产企业站稳市场的关键环节,生产企业只有不断地进行技术革新和突破才能在战略上取得胜利。
目前,在我国电气自动化行业尚有七类主要的自动化产品还与国外产品存在着较大的差距,具体分别为:分散控制系统;可编程序控制器;核电控制系统及仪表集成;高精度智能压力/差压变送器;智能执行器;质量流量器;流程分析仪器及系统。这就为国内企业缩小差距,进一步提高自身产品的科技含量,研发与生产出更多更好的具有自主知识产权的自动化控制系统与产品,加大自主创新的发展力度,提供了更多、更大的空间。
四、未来行业发展的趋势有以下几点
(一)系统监控的综合化。由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化,可以做到组态灵活;计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成,为系统监控的综合化提供了必要的基础。当然,根据需求不同仍旧存在着先进程度不同和性能要求不同的船舶,但是单机单控的系统必将逐步向综合监控的系统过渡。因为采用综合监控的形式,可以构成双重或多重冗余,对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。
(二)系统的网络化。当前,数字化技术和总线技术应用已经相当成熟。现场总线是一种互联现场设备(或模块)与控制系统之间的双向数字通信网络。通常采用双层网,第一层为数据采集与传送网,第二层为控制网。为保证系统的可靠性,控制网络可采用冗余结构。网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作,提高工作效率是显而易见的。它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳,改善员工的工作场合。
五、结语
在全球经济一体化趋势下,电气自动化在国家经济和社会发展中占据越来越重要的地位之一,电气自动化系统逐步完善,实现系统与外界网络的连接,使系统信息能够进行综合处理能力与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。
关键词:电气自动化;现状;发展;创新
一、我国电气自动化的现状
(一)电气自动化系统集成信息化
信息技术对电气自动化的渗透来自于两个方向:一方面是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。另一方面,信息技术横向扩展到电气自动化的设备、机器和系统中。随着微电子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。不仅包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/lntranet技术和多媒体技术在电气自动化领域有着广泛的应用前景。
(二)电气自动化系统维护简易
Windows NT和LE已经正在成为电气自动化控制的标准平台、语言和规范。在电气自动化领域,基于PC的人机界面已经成为主流,基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows作为操作系统平台使电气自动化系统更易于使用和维护。
(三)分布式控制分析
现场总线通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和PLC的CPU与位于现场的远程I/O站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来,并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。它是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。分布式控制意味着PLC、I/O模块和现场设备通过总线连接起来,将输入输出模块转换成现场检测器和执行器。
二、我国电力自动化研究方向
(一)变电站综合自动化与智能保护
该理论主要是将国外最新的综合自动控制理论、人工智能、自适应理论、网络通信、微机新技术等用于新型继电保护装置中,使新型继电保护装置具有了智能控制的特点,进而全面提升了电力系统的安全水平。通过对变电站自动化系统的多年研究,研究人员发现分层分布式变电站综合自动化装置可用于45kv~550kv的各种电压等级变电站。
(二)电力市场技术与理论
基于目前我国的电力市场发展的需要、经济发展状况以及电力工业技术经济的具体情况,我国电力部门做了以下工作:第一,对电力市场的运营模式进行了认真研究,并深入探讨和明确了电力运营过程中各步骤的具体流程和规则;第二,提出了符合我国现阶段电力市场运营模式的转运服务、期货交易等模块的具体算法和数学模型;第三,紧紧抓住当前我国电力市场运营中一些亟待解决的理论问题。
(三)电力系统分析与控制
对在线测量技术研究电力系统稳定控制理论与技术、实施相角测量、探讨电力系统的振荡机理和抑制方法、选择小电流接地的选线方法、电网调度的自动化仿真、研究发电机调速控制和跟踪同期技术、研究基于柔性数据收集和监控的电网故障诊断及恢复控制策略、电力负荷预测方法、电网故障诊断理论及技术等。在小波理论和非线性理论在电力系统中的应用方面,以及在电力市场条件下电力系统的控制与分析的新模型、新理论、新的实现手段和新算法进行了研究。
(四)配电网的自动化
在中低压网络数字电子载波和配网的模型以及高级应用软件、地理信息和配网一体化等方面取得了重大技术突破。其中,低压网络数字电子载波采用了DSP数字信号处理技术,大大提高了载波接收灵敏度,真正的解决了载波在配电网应用的衰耗和干扰等技术难题;高级应用软件及高级应用软件配网的模型将输电网的配网实际运行与理论算法结合起来,并采用了最新的国际标准公共信息模型。
三、电气自动化行业技术变革与行业革新
(一)技术变革可能会改变行业竞争格局。电气自动化是涉及到多个学科的交叉学科技术。电气自动化生产企业能否选择合理的技术研究路线,决定着未来在关键技术领域能否实现突破,保持在技术上的领先性。由于电气自动化的组成元件都含有较高的科技技术,很多生产企业在关键技术上都没有自主知识产权。因此,整个行业的竞争几乎完全是低端的价格竞争和渠道竞争,生产企业若在技术上得到革新和突破,企业将会成为整个行业的方向标。
(二)行业革新能力是竞争力的重要组成部分。生产企业只有不断地加大产品的研发投入,加快创新产品和升级产品的推出,才能为产品争夺更多的市场价机会,也才能维护好企业与客户之间长期稳定的关系,以保证人民币升值所带来的风险。企业增强竞争力的方式主要有两类:一是革新产品和服务,这能实现竞争力的突增;二是企业内部经营管理的改进,这能循序渐进提升企业整体竞争力。因此,企业在建立和维护竞争力时,要重视经营管理的改进,更应该重视产品革新能力。特别是对电气自动化这类产品,产品质量的可靠性和性能的优越性是企业竞争优势的重要来源,而这必须靠技术改进和产品革新来实现和维持,产品革新能力對电气自动化企业来说尤为重要,想要构筑企业竞争力的电气自动化生产企业必须将产品革新能力放在战略性位置。
(三)行业多方面关键技术尚待突破
电气自动化是一种传统产业,而又是深受科技发展影响的产业。我国目前已经成为全球电气自动化制造基地,行业内所有知名品牌都在中国生产制造,整个产业链的工艺水平已经积累了相当的高度,完全达到世界一流的领先水平,但产品档次相对较低。另外,国际上知名品牌的电气自动化生产企业纷纷向以中国大陆为中心的亚洲地区转移,并通过建立生产工厂的方式掠夺市场份额。因此,国内的生产企业只有在技术、人才、生产设备等方面不断突破,才能保证企业在市场中的地位。由此都可以看出,技术是生产企业站稳市场的关键环节,生产企业只有不断地进行技术革新和突破才能在战略上取得胜利。
目前,在我国电气自动化行业尚有七类主要的自动化产品还与国外产品存在着较大的差距,具体分别为:分散控制系统;可编程序控制器;核电控制系统及仪表集成;高精度智能压力/差压变送器;智能执行器;质量流量器;流程分析仪器及系统。这就为国内企业缩小差距,进一步提高自身产品的科技含量,研发与生产出更多更好的具有自主知识产权的自动化控制系统与产品,加大自主创新的发展力度,提供了更多、更大的空间。
四、未来行业发展的趋势有以下几点
(一)系统监控的综合化。由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化,可以做到组态灵活;计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成,为系统监控的综合化提供了必要的基础。当然,根据需求不同仍旧存在着先进程度不同和性能要求不同的船舶,但是单机单控的系统必将逐步向综合监控的系统过渡。因为采用综合监控的形式,可以构成双重或多重冗余,对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。
(二)系统的网络化。当前,数字化技术和总线技术应用已经相当成熟。现场总线是一种互联现场设备(或模块)与控制系统之间的双向数字通信网络。通常采用双层网,第一层为数据采集与传送网,第二层为控制网。为保证系统的可靠性,控制网络可采用冗余结构。网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作,提高工作效率是显而易见的。它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳,改善员工的工作场合。
五、结语
在全球经济一体化趋势下,电气自动化在国家经济和社会发展中占据越来越重要的地位之一,电气自动化系统逐步完善,实现系统与外界网络的连接,使系统信息能够进行综合处理能力与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。