电气控制技术及其发展展望论文_田志强

电气控制技术及其发展展望论文_田志强

(国家电投集团内蒙古新能源有限公司 内蒙古 010090)

摘要:本论文从历史发展的角度,电气控制技术的发展,以及未来的发展空间,提出了一些改进措施,为电气控制技术在具体实例中应用打下基础。

关键词:电气控制技术 发展目标 功能差别

本文首先回顾控制技术和电气技术的发展历史。电气技术开始时沿着信息传送(弱电)和电能利用(强电)两个方向发展,现代电气控制的特点是以弱电控制强电,使两支洪流又汇合起来。电气控制的应用范围极广,从控制对象工艺过程上看,大体可分为电气传动控制和电气仪表过程控制两大部类,它们在控制规律上有许多相似之处。电气控制的目标是保证生产过程和产品质量的优化、节约能源、提高可靠性和自动化水平,是现代化生产中提高生产力的必要途径。

1 电气控制技术发展阶段

电气控制技术发展的周期相对较长,其发展的历史主要分为三个阶段,包括从手动化到自动化、从简单化到智能化、从逻辑化到网络化三个阶段的发展历程。

1.1 从手动化到自动化。电气控制技术发展的初始阶段是由手工控制的,然后随着技术的发展和创新,逐步走向了半自动化、自动化,主要表现在控制方法上从手动控制发展到自动控制,应该说,这一阶段是电气控制技术的一次技术革命性的变化,使得人力在这次技术革命中得到了解放,也为电气技术快速发展奠定了基石。

1.2从简单化到智能化。电气控制技术实现简单的自动化后,有时还是因为人为的操作,经常性地出现这样或者那样的失误,而且这种失误既是不可避免的,也是发生频率较高的,故此,技术专家们开始绞尽脑汁地研究更为先进的电气控制技术,于是就出现了智能化。不可否认的是,迈上智能化台阶后,出现的人为失误明显减少,而且机械或机器自我纠错的能力也是特别的强,从此,电气控制技术从控制功能的简单控制发展到智能化控制,实现了一次质的飞跃。

1.3从逻辑化到网络化。因为信息化和网络化在电气控制技术中的广泛应用。电气控制技术在控制操作上,已经从繁琐笨重的数据整理发展到了信息化高效、快捷处理,电气控制技术在控制原理上,也从单一的有触头硬接线逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统,体积小了但是本领却大了,用人数量少了,但是工作量越来越大了。

2 当前的国际水平

当前,标志着电气控制技术国际先进水平的问题,可以归纳为几个方面。

2.1 以电子计算机和其它电子装置为主要控制手段。

无论是电气传动控制,还是电气仪表过程控制,尽管它们在很长一段时间里采用着很不同的控制手段,到后来都找到了电子装置和电子计算机。这决不是偶然的巧合,这正是技术进步的结果。自晶体管问世以来,电子器件从分立元件发展到小、中、大、甚大规模的集成电路,韭在此基础上制成微处理机和微型计算机。在七十年代的十年中,元件的集成度越来越高,因而从四位机、八位机、十六位机发展到八十年代初的三十二位机,动态存储器的容量日益增大,指令平均执行时间日益缩短,而器件的成本则大幅度降低,从1974年以后的六年中,每个门的平均费用下降为原来的1%。八十年代将进一步实现系统集成化,即使操作系统、IJO处理功能等都作为集成化的对象,以减轻用户在软件上的负担。可以预计,微型计算机将会继续迅猛地发展。

2.2 以电力电子装置为弱电控制强电的媒介。

在各种电气控制设备中,能够实现弱电控制强电的关键是电力电子装置。如果说,计算机是现代化生产设备的大脑,那么电力电子装置就是支配手足动作的肌肉与神经。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆近十年来由于微电子制造技术的进步,给电力电子器件生产以极大的推动力,各种新型电力电子器件如雨后春笋,而且向着高电压、大功率、高动态参数和高可靠性的方向发展。表1提供几类主要电力电子器件规格的国际水平。

2.3 以自动控制理论和信息传输理论为电气控制技术的理论基础。

由无源或有源的线性电路构成的PID调节器在电气控制系统中已经沿用了四十多年,结构简单,能满足一般控制性能的要求,在理论和实践上都已经很成熟了。不少人曾尝试应用其它控制规律改善系统的性能,取得了一定的成果,但在控制器的复杂性上也付出了不小的代价。自从计算机用于炙时控制之后,提供了实现各种控制规律的方便,情况发生了根本的变化。举例来说,变结构控制在线性电路的基础上实现起来比较麻烦,用软件来实现就容易得多。计算机的高速运算能力使现代控制理论中较复杂的控制规律都能够得到实时的应用。

3 我国的现状与发展展望

从整体来看,我国自产电气控制装置的水平与国际先进水平相比大约落后二十年。具体分析一下,我们在控制软件设计和控制理论应用上都有一定基础,能力不是很弱,在理论研究的某些方面还有领先的成就,计算机和控制装置的硬件是我们主要的薄弱环节,其中根本的弱点在于元器件一大规模集成电路和新型电力电子器件。前者已经受到国家很大的重视,发展势头较大,而后者尚未得到足够的重视,只有本行业在努力。当前我国电力电子器件的生产水平与前面列出的国际水平相比可以看出其差距。此外,在设计方法上,基本上仍处于图板加计算器的状况,数字仿真与计算机辅助设计的应用不普遍。

4 电气控制技术发展趋势

4.1 向开放性趋势发展

单片机技术不断的发展和创新,使得电气控制系统软硬件技术也在不断的发展,尤其向开放性发展目前来看,新电气控制技术下的系统硬件设计不仅快捷、性价比高,其灵活性、可靠性也比较好,能为相关企业发展创造更多平台电气控制系统硬件技术的更新,使得电气控制技术升级开放性成了时代发展必然选择,尤其是网络化发展的今天。

4.2 向智能化趋势发展

随着科学技术不断的发展,以人工智能技术为主的神经网络、遗传算法、模糊逻辑等技术已经在电力系统中应用,相关应用研究也在不断的进行。目前来看,神经网络作为一种非线性映射,已经成为解决无法列出方程式或求解较难的线性问题关键技术。当输电线两边系统电势角呈现摆开状态时,很容易造成电阻短路。这时使用神经网络技术,就可以对其进行大量的故障样本训练并对训练进行分析,就能找出距离,保护故障以解决实际问题。其他人工智能技术在电气控制技术中也能发挥其作用。

4.3 向网络化趋势发展

网络化保护装置原理能将传统集中式母线保护分散成小同母线保护单元,并将其显示在不同回路保护屏上,以实现装置的保护在装置保护中,可以用计算网络将不同母线保护连接在一起,只要保护单元输入相应回路电量,就能从不同回路流量和计算机网络流量中获得回路电流量。此基础上的母线差别计算较小,能对故障和母线进行隔离用计算机网络来实现母线保护原理,与传统集中式母线保护原理相比,其可靠性更高当其中一个保护单元受到相应干扰或是出现误动时,相应保护单元能跳开回路,能最大限度的降低母线被切故障障率,因此,网络化技术在高压母线中使用效果较佳。

参考文献

[1] 王为晓,孙健.浅谈MXG-47S型采煤机电气设备与电气控制技术[[J].中国科技博览,2011(20).

[2] 刘祖茂.两种电气控制技术在电厂中的应用与分析[J].机电工程技术,2006.

[3] 徐雷.电气控制技术应用现状及其发展趋势研究[J].中国新技术新产品,2013(2).

[4] 姜明国.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].硅谷,2012,(6).

论文作者:田志强

论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期

论文发表时间:2017/7/17

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