电器工程及自动化论文大全11篇

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1.1故障诊断

电气工程设备的工作时间长，难免会发生故障，由于电气设施故障的非线性、复杂性及不确定性，一旦发生故障，往往需要大量的时间排查故障，效率低、准确率低。而智能化技术能够有效解决这一问题。在故障发生前，一般仪器会出现一些人们很难发现的预兆，通过实时监测仪器状态，在出现异常时及时报警并提示故障位置，在故障真正发生前避免故障，能够在极大程度上减少维修时间。电气工程中常常通过分析变压器中渗漏油分解出来的气体进行故障诊断，确定故障发生的范围，并通过各种手段逐步缩小范围，从而确定故障位置并提示派遣人员及时检修。同时，智能化装置可以记录故障问题，为以后的故障诊断提供参考，使故障诊断更加安全可靠。

1.2智能控制

智能控制能够在很大程度上实现电气工程及其自动化的控制过程自动化，实现无人化管理和远程管理，提高管理的高效性。尤其对于一些高危险、高难度的工作，如高压控制，智能控制是必不可少的。相对于传统的控制器，智能控制器的灵活性更好，更易调节。传统的控制器在设置时需要精确考虑控制对象的动态方程，而实际涉及到的控制环境往往很复杂，存在很多不确定因素。但是智能控制不存在这方面问题，因为其在设计时并不涉及控制对象的模型。并且智能化控制器可以根据对响应数据（如鲁棒性变化、响应时间、下降时间）的分析随时调整系统，调整后智能控制器的性能会大大提高，调整的过程并不需要专业人士在场，这样就减少了大量的人力。以风力发电厂智能化升压站系统为例。智能化升压站系统通过对过程层和间隔层设备升级，将一些模拟量和开关量数字化，有效运用光纤设备，实现间隔层和过程层的通信。站控层由系统主机、工作站、VQC等设备组成，是全站监控、管理、调度中心。系统通过智能化控制，自动完成信息的采集、测量、控制、保护等功能，相比于传统的升压站系统在效率、有效性等方面有很大的提高。

1.3优化设计

电气设备的设计工作相当繁琐，需要综合运用成套设备、电路、电机与电气、电磁场、变压器等学科的知识，并结合过去的设计经验。传统的设计方式根据经验和实验，手工完成设计，方案的达标率非常低，修改难度大，成本高，产品的开发周期也很长。应用智能化技术能够有效提高设计产品的质量，缩短开发周期。智能化技术在这方面的应用主要有专家系统和遗传算法。其中，专家系统依据该领域的专家提供的知识经验，建立数据库，在决策前模拟专家决策过程，做出合理决策，该技术比较前沿，目前尚处于研发阶段，尚未得到大量应用。遗传算法是一种借鉴进化论的随机化搜索方法，被广泛运用于信号处理、组合优化、自适应控制等领域，在电气设计产品的优化上性能优越。

1.4PLC技术

PLC（可编程逻辑控制器）具有高可靠性和抗干扰能力，广泛应用于自动控制领域。在一些大型的电力企业的辅助系统中，PLC已经代替了一般的继电控制器。PLC技术使用内存，用程序方式存储控制逻辑，并用半导体电路实现。PLC技术的应用实现了供电系统的自动切换，用软继电器取代了实物器件，使供电系统更加安全可靠。并且，它能使用复杂的工作环境，具有良好的发挥性能，稳定性强。

2．智能化技术在电气工程及其自动化中的应用前景

2.1优势分析

智能化技术在电气工程及其自动化中相比于传统的控制系统有巨大优势。传统的自动控制系统需要建立控制模型，运用数学方法分析，建立动态方程，但由于系统的复杂性，在实际应用中往往会出现无法预料的问题，很难达到预期的效果。智能化系统可以从根本避免不可控因素，提高工作的效率。智能化技术可以实时监控系统，通过监测响应时间、下降时间等对系统进行实时调节，使系统性能大大提高。因此，智能化系统比传统的控制器更能适应实际工作环境。另外，智能化技术拥有很强的一致性。在输入不同的数据时具有同样可靠的估计能力，有广泛的适用性。

2.2性能方向

速度、精度及效率是电气工程及其自动化的关键指标。在电力系统中采用智能高速处理器芯片，同时采用交流数字伺服系统，能够改善电力系统的动态特性和静态特性，提高系统的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系统和数控系统这两个方面。对于群控系系统，必须按照生产流程的具体要求设计系统，使系统能够发挥最大的作用，完成信息流和物料流的动态调控。对于数控系统，其强大的可裁剪性和覆盖面可以满足客户的具体要求。

2.3功能方向

在功能方向上，主要包括设计用户图形界面、可视化计算、多媒体技术方面的发展。目前的操作系统一般都采用图形界面，具有良好的人机交互性。在智能化系统中采用图形化界面，通过窗口和菜单实现编程、图像显示、图像模拟、仿真等功能，能够降低操作者的门槛，方便非专业人士操作。通过可视化技术，信息的表达不再是呆板的文字和数据。将数据转化成图表，能方便操作者分析数据，也可以高效地处理和解释数据。同时，采用无图纸设计、虚拟样机技术等技术，将可视化和虚拟环境相结合，能够更加有效地提高产品质量、缩短产品开发周期。多媒体技术一般是将声音、文字、图像、视频等融合在一起传输，如果将多媒体技术应用于智能化系统，可以更加综合化、智能化地处理信息，能带来很大的经济效益。

2.4体系结构

通过集成化、模块化、网络化实现智能化技术在体系结构方面的发展和完善。可以使用高集成度的处理器、大规模集成电路FPGA、CPLD等提高软硬件运行速度。器件的高度集成化能够提高电路密度，减小器件体积，更加方便安装和使用。将智能化技术模块化，各模块之间通过接口通信，这样有助于技术的标准化和集成，也可以运用模块的增减将智能化产品分级别销售。将智能化系统联网使得人们能够对系统进行远程监控，随时掌握系统状况，使电气工程的控制不受地域限制。也可以实现在一台设备上控制其他设备，进行编程等操作。对于较小的电力系统，远程控制能够节约电缆的增加数，材料以及安装费用，并且可靠性高、灵活性强；但是在通讯量大的系统中远程控制会比较困难。

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2电气工程及其自动化的应用

2.1电气工程及其自动化技术在变电站的应用

电力设备运行的平稳、安全以及可靠是电气工程及其自动化技术的基本保障，所以对电力设备进行在线监控、系统保护以及调动控制等措施是必不可少的，但是由于社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，变电站的电力设备也逐渐增多，并且电力设备之间的联通方式也越来越复杂，为了确保电网的安全运行，电业部门，投入了大量的人力物力和资金，将电气工程自动化技术引入到了变电站的设备控制之中，应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式设备，应用计算机光缆或者电缆作为了电力信号电缆，使得变电站控制中心对变电站设备的控制变得快速而又安全。所以电气工程及其自动化也成为了变电站建设过程中的重要组成部分，进而保证了变电站的自动化调控模式的高效率，所以对变电站实施自动化改造是必不可少的。

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2电气工程及自动化技术在智能建筑中的重要应用

2.1TN-S和TN-C-S系统的应用

TN-S系统是能够严格区分保护地接线PE和中性线N的低压配电系统，采用保护线地线PE加上三相四线的一种接地系统，能够达到保护智能建筑系统中所有设备的路线，也能达到预警、防静电、机房交换机等功能目的。TN-C-S系统主要由TN-C和TN-S2个接地系统组成，这2种系统的分界面主要在PE线与N线的连接点上，其安全性极高，是智能建筑的一个重要接地系统，能够有效提高住宅用户的安全性。

2.2楼宇控制系统的应用

智能建筑的楼宇控制系统主要有排水、照明、通风和消防监测等系统，且这些系统都是和用户的生活密切相关，智能建筑楼宇若能实现控制系统自动化，则能够大幅提高各项系统的运行效率。比如，用户最能感受到的照明系统中的智能开关，能够准确的控制灯的开关，根据实际需求利用照明，能够最大程度节约能源，且其监控系统还能自动检测，不必安排人员进行夜间巡灯值班。再比如，智能建筑中的消防检测系统，能够提供应用在线监测，利用传感器技术，实现自动监测，自动传输数据和报警数据的自动发送，能够第一时间掌握智能建筑的实际动态，进而实现第一时间将火灾隐患扼杀在摇篮中。

2.3通信自动化系统的应用

智能建筑的核心是智能化，而智能建筑的智能化的核心就是通信自动化系统，因此在智能建筑的电气工程设计中必须要实现通信系统的自动化。通信自动化系统的主要功能就是调整和处理智能建筑内外各种语言、图像、文字和数据之间的通信。这样就能将智能建筑的用户建立局域网，进行办公区内的计算机和其他外部设备之间的联接，实现电子数据的业务交换，这就能够满足用户对这一方面的一定需求。另外，卫星通信系统的引入，更加实现了国际信息间的联系，更是起到了零距离的作用，这样将可以更加有效形成较为完善的智能建筑网络体系，实现全球资源的实时共享。

2.4办公自动化系统的应用

智能建筑一般为项目比较大，其需要处理的事情也比较多，这就需要不少的人力、财力和物力，这无形之中就增大了成本。但若能实现办公自动化，那么将能有效降低成本。办公自动化就是利用先进的科学技术，逐步将人的部分办公业务活动物化到设备当中，促使这些设备和办公人员形成人机信息处理系统。其目的就是最大程度地利用信息资源，提高劳动生产效率和工作质量，并帮助提供决策依据。在具体的办公室中，主要以计算机为中心，利用打印机、传真机、复印机、电子信箱等现代化办公及通讯设备，广泛、全面和迅速地收集、整理和加工成能够使用的信息，从而为科学管理和进行决策提供服务和支持。因此，办公自动化系统的建立，能实现自动分析、采集信息，实现提供各种优化方案，协助决策者能够做出正确决定。

3电气工程及自动化技术在智能建筑中应注意问题及智能化展趋势

3.1电气工程及自动化技术在智能建筑中应注意问题

电气工程及自动化技术在智能建筑中还有很多应注意的问题，例如屏蔽接地、防雷接地、安全保护接地和静电接地及直流接地等技术。其中，安全保护接地主要是因为智能城市中会安装很多金属设备，这些设备的内部又带有很多导电线，如果导电线上的绝缘层能够破坏，就特别容易出现漏电现象，这就将导致安全事故发生。因此，系统中的金属设备都需要安装安全接地装置，四线降低电阻和防止电流外泄。直流接地，特别是现代信息技术和城市化快速发展的今天，在智能建筑中，通信设备和各种计算机技术被广泛应用。这些系统都需要微电。因此，为保证让电子设施能够正常运行，系统就需要一个稳定的电压、电源和基准点位。

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2我国电气工程自动化技术的特征与应用分析

2.1我国电气工程自动化技术特征分析

电气工程自动化技术作为一种集合了自动化、信息化与智能化的技术手段，其在实际中的应用实现不仅能够有效的提升电气工程的施工建设质量效率，更是对于降低电气工程施工建设成本，推动电气工程事业建设的大发展有着积极的作用和价值意义。需要注意的是，与其他工程领域中所应用实现的自动化技术不同，电气工程自动化技术由于受到电气工程自身的领域特征限制与作用影响，在实际建设应用中所实现的自动化技术不仅包含有计算技术信息技术和各种电子电力技术、通讯建设技术，而且电力调度以及电网建设、改造等方面的自动化要求也比较高，因此，对于促进自动化技术自身的发展提升也有着重要的积极作用和意义。此外，电气工程自动化技术在新能源的开发应用上，也表现出相对较高的自动化建设与发展要求，这也是电气工程自动化技术与其他自动化技术之间较为突出的区别特征。最后，在电气工程施工建设中，其自动化技术不仅能够实现电气工程施工建设的远程监控操纵与集中控制，而且具有现场总线监控的作用功能，在实际建设中能够借助计算机设备通过中央处理器系统，对施工建设现场与施工过程进行监督控制，以促进电气工程及其施工建设的改进提升。

2.2我国电气工程自动化技术的应用与发展

根据电气工程施工建设中自动化技术的实际推广与应用情况，主要体现在发电自动化与配电自动化、变电自动化、电网运行调度自动化四个方面。发电自动化是指发电厂在发电运行中通过各种自动化技术与系统应用实现发电量的自动控制，比较常见的发电自动控制系统主要包括自动电压控制以及自动发电量控制、发电运行中的动力机械自动运行控制等技术系统。根据我国发电厂的发电运行情况，主要包括水力发电运行自动化和火力发电运行自动化，其中，水力发电运行的自动化程度要比火力发电自动化程度高，水力发电自动化需要在水力发电过程中运用调速器以及水轮机、水力发电励磁控制系统等控制技术，在电力发电运行中实现自动化运行控制。通常情况下，比较常见的水力发电自动化主要有公用设备自动化以及单机自动化、水电厂发电运行综合自动化等，对于提升水电厂发电运行的经济效益与安全稳定性有着极为重要的积极作用和影响。在我国，火电厂发电运行中也已经实现了自动化技术的应用，它主要包括对于火力发电信息数据的处理以及发电运行保护、发电运行检测、运行控制等自动化技术和系统。配电自动化在电气工程自动化中的技术规模相对比较小，尤其是与电力调度自动化技术相比时。电气工程的配电自动化中主要包含了现代控制技术、计算机技术、数据通讯与传输技术和设备运行控制技术等自动化技术，通过配电运行过程的自动化，实现整个运行过程的自动化控制与运行管理，它在保证电力供应可靠性、提升电力输送质量与电力服务水平等方面有着积极作用和意义，并且能够有效减轻电力工程人员的工作强度。电力运行中，变电站主要是实现电能的接受、分配以及变换控制，其自动化程度对于电力自动化的整体水平有着重要的作用和影响。结合变电站工作运行的实际情况，实现变电站工作运行的自动化主要是通过对于变电站工作运行数据的自动化处理与运行控制来保障变电站工作运行的自主性。在我国的变电自动化中，已经应用实现的技术手段包括变电站继电保护微机化以及远程远动控制、变电站运行无人值守模式等。最后，电力调度自动化是实现发、供电保障的重要技术，对于电力供应以及运行服务的质量水平有着绝对的作用和影响，是提升电网运行服务的关键技术。目前我国电力运行中已经实现的电力调度自动化技术包括电网运行实时监控技术、经济调度技术、事故分析处理技术等自动化技术，对于减少电网运行故障、保障电网经济可靠运行有着积极作用与价值意义。随着现代化技术的发展进步以及电力需求的不断提升，电力运行与服务发展过程中也逐渐朝着更高目标方向发展，电气工程的自动化也逐渐由发电、输电的自动化朝着电力运行全面自动化方向发展，并且自动化技术水平也不断的改进提升，管控一体化以及状态检修等先进管理与控制等热点技术在电气工程中的应用实现也会越来越多，越来越普遍。

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自动化技术的发展是随着科技的不断发展而逐步完善的，从自动化技术本身来看，在上世纪七十年代后从初级的智能控制逐渐地朝着高级智能控制和复杂的系统控制方向发展，在此过程中，无论是在经济领域、国防领域还是科学研究等各个方面都有着较为广泛的应用，同时，自动化技术的应用规模也随着技术的发展进一步的扩大，比如在铁路的自由调度、电网的自动调度以及城市交通的控制等系统中都有着自动化技术的身影。

1.2自动化技术未来的发展方向

自动化技术在未来将会实现更多的智能操作，比如对人的智能模仿以及行为模仿等，其中在海洋开发、宇宙探测等多个生产领域中也有着广泛的应用，同时，地质勘探以及医疗诊断工作也能够通过自动化技术来加以实现，这也说明自动化技术未来还有这非常广阔的发展空间，并且在人们日常生产生活的方方面面都会有着很大的影响。

2.电气工程中自动化技术的具体应用

电气工程的自动化不仅能够提高电力系统的稳定性和可靠性，同时也保障了电力系统的运行效率，对于提高我国社会经济的发展也有着重要的作用。在电气工程中，很多电力技术都是依靠自动化技术来实现的，并且网络通信以及远程控制系统也不再受到空间的限制，在操作上也更加灵活。

2.1自动化技术

在电网调动中的应用电网调动是电气自动化的一项重要组成部分，电网调动自动化从以往的简单遥测、遥信系统逐渐发展到自动化的监控系统也经过了一个相对漫长的时间，但是从电网调动自动化系统的应用来看，从初级应用模式到目前的高级应用模式已经为我国电气工程自动化技术的发展提供了重要的基础条件。现如今，电网调动只需要通过控制中心的计算机网络系统、系统服务器以及工作站和监视设备等就可以实现自动化的全部操作，其主要功能是可以实现电力生产中各项数据的实时采集以及对电网运行的实时监控，通过对采集和监控内容的分析，能够更好的对电力系统的运行状态进行有效的评估，从而有效的对电力系统进行改进和调整，这样也能够更好的保证实现自动的经济调度以及电力系统的经济运行。

2.2自动化技术

在发电厂运作中的应用我国当前自动化技术已经相对城市，在发电自动化技术中主要由动力机械自动控制、自动电压控制系统以及自动发电量控制系统等几个方面组成。发电厂也有着不同的运行方式，按照发电厂不同的运行方式可以将发电厂分为火力发电、水力发电以及风力发电三大类。火力发电厂是通过煤炭、石油以及天然气等燃料来进行运作的，火力发电厂的自动化需要由监控信息系统、管理信息系统、远动系统以及继电保护系统构成。水力发电厂的主要运作方式是水利发电，在水力发电过程中，自动化技术的应用可以分为单极自动化、公用设备自动化、阶梯水电厂自动化以及全厂自动化等，自动化技术在水力发电厂中可以提高水力发电运行的效率，对于保证水力发电厂的供电质量也有着非常重要的作用。风力发电厂主要运行方式是利用风力来进行发电，风力发电厂的主要设备有叶片、主发电机、塔架监控保护以及自动迎风转向设备构成，自动化技术的应用能够提高风力发电的效率，并且对于发电装置的保护也有着重要的作用，同时也可以实现清洁高效发电的目的。

2.3自动化技术

在变电站运行中的应用在变电站运行过程中应用自动化技术可以使变电站的自动控制以及传输技术更好的与信息处理技术相结合，并且利用计算机系统和电气自动化装置能够代替人工完成各种不同的工作，变电站的自动化技术可以提高变电站的管理水平以及运行效率，从而有效的提高变电站的运行质量。通过计算机技术利用可以代替原有的常规设备，这样也可以更好的满足变电站的整体需求，并且对于提高整个电力系统的运行效率都有着非常重要的作用。

3.我国电气工程当中自动化的发展前景展望

电气工程的自动化是当下先进科学中的关键技术，其自身的发展对于我国社会科技的进步有着十分重要的意义，所以，我们必须积极关注电气工程当中自动化应用的发展前景。为了有效提升我国产品，自主创新发展力度已不断加大，并为相关研究人员更高质量、更具创新性的研发工作提供有利条件，促进我国电气工程的自动化发展。另外，我国电网建设的进程正在逐渐加快，自动化技术也为其长效发展进行了空间上的有效拓宽。

3.1电力设备趋于智能化

通常，在电力设备里一次设备和二次设备之间的间距较大，电气自动化系统的智能化系统能够在一次结构设备设计时，将二次设备的相关功能和技术进行设计和实现，将配电网中的电力信号电缆线和控制信号线进行省去，比如智能化的开关等，自动化智能技术主要是针对配电网中的防雷击、电磁干扰、配电网中的通信信号的传输方面等相关内容，实现电网自动化的管理。

3.2实现DMS系统的建立

电气工程当中DMS系统能够有效促进电气管理工作的进一步发展，促进电力系统中自动化各项技术的有效适应，提升各系统的设备保护工作，确保电力资源的顺利供应，从科学合理的角度建立事故处理各项措施，最大程度上降低电力事故的损害，让管理人员能够准确、全面地把握系统运行各方面状况，包括设备适应状况、电压电流状况等。另外，DMS系统能够做到准确、详细的计算，实现无人控制下自然运行的状态。

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电气工程自动化技术在电力系统方面的应用体现在对于电网调度方面。正是由于电气自动化技术的应用才打破了传统继电器独步天下的电气保护的时代，进而进入了微机继电保护的现代电力系统调度自动化时代。电网调度的自动化、计算机化是电网的发展趋势也是智能电网时代的开端。正是由于电气工程及其自动化技术的应用实现了站内设备的实时监控、并将站内全部资源组成一个局域网，可以随意调用和控制，实现了站与站之间的通信和互联，进而组成一个难以置信的庞大的电力系统调度网，并实现了发电厂、下级调度中心及变电站终端之间的有效的连接。

1.2在化工生产单位电厂分散测控系统中的应用

电气工程及其自动化技术在化工单位中的应用主要采用分层分布结构，具体包括了现场仪表、传输线路、工程师站、通讯网络及过程控制单元等。系统可以对整个生产过程进行实时和全过程监控，并对数据进行动态分析和处理，并驱动执行机构，实现对整个生产过程的检测、保护、联锁、控制。操作人员通过后台向远方设备发出控制指令，实现对现场仪表的控制，并同时接收来自现场及其他工作站的各种信号和指令。

2电气工程及自动化技术的发展方向

2.1低频向高频发展

随着科技的发展及工业化程度的不断加深。传统单一频率运行的自动化技术已经无法满足现代工业发展需要。电气工程技术也逐渐变得复杂化、多样化，同时满足节能环保要求。因此电器产品已不可能在仅仅的单一频率运转，而是逐渐实现可以随意调节，以满足不同负荷和环境下的要求。因此，我国工业生产从低频向高频生产阶段发展是必然趋势。

2.2充分地融合计算机技术

互联网技术的发展，为现代社会带来了巨大变化和飞跃。电气工程技术随着互联网技术的发展也逐渐变的智能化、集成化。可以说电气自动化技术与互联网技术的融合给未来人类社会带来质的飞跃，两者的融合使电气网络的智能化成为可能。如今我们通常把电气工程技术和互联网技术结合的技术称为微机技术。可以说微机技术的发展实现了生产过程数据的实时分析处理，同时大大节省了劳动力、降低工人劳动强度、改变人们的生活方式，实现了工业生产的自动化。

2.3开关设备智能化

伴随着微机技术的发展，伴随着开关设备也变得越来越智能化以实现自动控制系统的流畅运行。可以说智能化设备与微机技术共同奠定了未来智能电网的基础。开关设备智能化指的是高低压设备及其辅助装置可以提供接口以方便与计算机网络连接，从而实现自动控制。一次开关元件包括各类电器设备等，其中的智能监控单元包括输出、监测、通信等重要模块。开关设备的智能化是电气工程技术发展的趋势，在未来应用、运行等方面发挥着至关重要的作用。

2.4操作人员专业化发展

电气工程技术的发展朝着自动化、智能化方向发展的同时，也对其操作人员提出了更高的要求。操作人员往往在设备运行时才进行相关技术培训，而忽视了设备安装时设备调试等各个环节发现的问题。因此也就失去了最佳掌握该技术的时机。因为自动化生产设备一旦调试完成，出现问题的几率将会大大减小。如果不在调试期间熟悉设备，就很难更好的理解现代化技术。况且现代电气工程技术是一门系统性综合性技术，如果不从设备安装环节、调试环节注重人员培养，就无法理解这些特定安装的意义和作用。只有每个操作人员能轻松的对故障原因作出快速准确的判断处理，才能减少生产过程中不必要的损失。

2.5其他方面的发展

随着电力电子技术的发展，现代电气工程技术已经由半控型时代全面进入全控型时代。并且现代电力电子器件无论从开关时间、性能稳定性等各个方面均有巨大进步。同时交流调整控制理论、矢量控制等各种理论百家争鸣、百花齐放，使控制技术的发展也有了巨大飞跃。

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中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0227-01

一、前言

在当前社会的各个学科领域中，电气工程及其自动化技术都得到了广泛的应用，且具有一定的地位，电气工程及其自动化技术的发展也象征着我国科学技术的发展步伐。随着社会生产力的不断提高，对于电气工程及其自动化技术也提出了更高的要求，当前社会生产力远超于电气工程及其自动化技术的发展水平，因此，我们要深入研究重视电气工程及其自动化技术的研究，及时处理相关问题，从而才能保证其得到全面快速的发展。

二、电气工程及其自动化的发展历史

电气工程是一种全新的学科知识，它是当前经济发展的必然依托体。由于科技不断前进，此时电气项目和它的自动化工艺开始形成一个单独存在的体系。电气工程技术经历了从电磁学理论的建立到新技术革命时期电气工程技术学科的形成这样一个形成与发展的过程。该体系目前正在朝着方便快速的层面发展。它的存在能够明显的节省运作资本，最主要的是提升效率。最近几年，它开始被大量的应用到商业活动之中，为商业间的交流与传输提供越来越多的满足。众所周知，我们国家的工业在整个国家经济体系之中占据的位置非常关键，因此只有适时地带动工业进步，才能够带动国家的经济进步。所以，只有电气工程及其自动化在社会发展的地位中占有一席之地，才能促进电气工程及其自动化的长足发展，立足世界。

三、电气工程及其自动化发展中存在的问题

我国钢铁工业自动化技术在实际工程实施过程中同国外著名的钢铁企业还有很大的差距，这些差距主要体现在三个方面。

1、缺乏自主产权

我国自动化设备大多是从国外引进的，缺乏自主产权，没有应用于钢铁工业自动化的品牌产品。所以也没有一个固定的硬件和软件平台支撑自动化系统的运行。我国的自动化软件平台一般用的是西门子的产品。因为没有自主产权的自动化设备，我国钢铁工业的自动化的发展受到核心技术的制约，很难继续迅速发展。

2、自动化技术水平不高

我国钢铁工业专业自动化技术体系虽然有了较大的进步，但是同国外专业自动化公司相比还不够丰富。国外专业自动化公司有很成熟的成套自动化技术，这些技术不仅包括自动化系统方案、功能说明、程序以及测试方法等。还包括关键仪器的选型及安装步骤，而且他们的工艺设备和执行机构性能也非常高。这些技术都是我国钢铁自动化发展所紧缺的技术，需要在发展中不断地探索与研究。

3、自动化效率有待提高

（1）自动化程度越高，那么连锁条件越多，而检测的相应原件（比如仪表）也就越跟不上国外的复杂化自动系统，若用国内的检测原件则很容易出问题。

（2）我国自动化设备大多是从国外引进的，缺乏自主产权，没有应用于钢铁工业自动化的品牌产品。例如，压力变送器、分析仪、接近开关等都需要进口，而国产的自动化原件不是技术水平不达标就是接口不对等。此外，也没有一个固定的硬件和软件平台支撑自动化系统的运行。我国的自动化软件平台一般用的是西门子的产品，是没有自主产权的自动化设备。

（3）在网络通信方面，设备所处的环境也会影响网络的通畅，有时会突然的数据采集出问题，但又会自己无厘头的恢复，网络通信及抗干扰方面有待再提高。此外，很多自动化网络原件我们都十分依赖国外进口，

四、电气工程及其自动化存在的问题的解决对策

从国外的钢铁自动化发展历程来看，要想使自身的钢铁工业自动化发展在激烈的市场竞争中占有一席之地，必须在低耗能、高效率的基础上加大自动化建立，应用先进的技术，提高自动化技术水平，以便促进我国钢铁工业的现代化进程。

1、智能化控制与先进控制相结合

所谓的智能化控制就是在操作员操作过程中，只要在控制系统中输入相应的数据就可以完成整个操作，前提只需要掌握设备的操作方法即可（目前新钢的冷轧连退线就是如此）。智能控制技术在钢铁工业中得到了广泛的应用，并且发挥了显著的效果。而在先进控制的推动下，智能控制得到了进一步的提升，两者较好的结合在了一起。在实际工作中进一步的向工程化方向发展，使 PLC、DCS 系统充分发挥其控制系统价值与功能潜力。

2、重视开发和应用现场总线控制仪表

实现自动化系统与现场设备智能化连接，是由现场总线来实现的，通过现代化数字通信技术直接扩展到现场级仪表，现场智能仪表再接收来自DCS 系统百分之六十至百分之八十的控制功能，进而构成了现场总线控制系统FCS。它使得控制系统的安全性可靠性进一步提高。在钢铁工业中，我们要重视对现场总线控制系统的应用及开发，让自动化仪表的功能优势充分发挥出来，研究现场自动控制仪表同有关系统的实际应用策略，制定出符合钢铁工业发展的实用性方案。

3、积极发展过程控制系统

在实际的钢铁自动化技术中，将会采用新型的数据融合技术、传感器技术以及数据处理技术等大量先进的高科技技术，而且在钢铁的生产全过程中，将产品质量监督、环境保护监控以及物流跟踪等多个方面纳入考虑范围之内，实现钢铁行业生产的全监控，其中主要包括生产过程中原材料的质量、钢水的纯度、熔渣的成分以及温度的检测与控制，当然也不能够忽视对生产过程中所产生的一些固体废弃物的检测。

4、自动化与信息化相结合

钢铁工业自动化从原来的热管理与单参数自动控制系统开始，不断的进步，经历了EIC一体化系统、AOL系统、多级计算机系统等，现代钢铁工业的自动化运用的是CIMS结构的多级分层计算机系统。CIMS体系结构有6个层次结构，5级体系结构在自动化流程中有很大的推动作用，但是它不利于生产过程中能源的节约与设备的在线控制，很难大量推广。所以，近几年推出的PCS3及结构体系，利用财务分析决策为核心对企业资源技术进行整体的优化。近几年由于市场竞争激烈，在加上信息技术的发展与全球化经济的发展，钢铁企业的自动化发展正在向生产-物流-销售一体化方向发展，同时结合先进的卫星监视系统，以Web智能技术为发展前提，充分运用互联网资源，实现自动化系统的进一步发展。

五、结束语

综上所述，随着近年来科学技术的快速发展，各个领域中的设备、技术及理念都在不断发生变化，此时电气工程顺应了时代的发展，在钢铁工业生产及人们的生活中扮演了非常重要的角色，发挥了至关重要的作用。但是其中始终存在一些问题，这种情况下就需要不断加强针对电气工程及其自动化技术的研究力度，促进技术水平的提升，这样才能更好的促进整个电气工程的持续发展。

参考文献

[1] 朱爱珠，黄菊红，徐平原.浅谈电气自动化控制设备的可靠性测试[J].科技资讯，2014（08）88-89.

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中图分类号： TM642+.2 文献标识码： A 文章编号：

一．引言。

所谓的智能电器，就是将电力电子、数字信号处理、电磁兼容、数控制造、传感器、现场的总线局域网、计算机及动态模拟仿真，加入新材料和新工艺，和现场的质量监控技术进行有机结合而产生的新一代具有智能化的电器。随着我国微电子技术的快速发展，各种微处理芯片和各类通讯协议芯片、电流传感器、电压及功率电子器件等技术得到迅速提升，通过各种组合，将智能电器嵌入到低压电器中，而成为网络化、智能化和小型化的具有稳定可靠，节能环保，安全有效的新时代电器。

二.智能电器的发展及应用

我国智能电器的发展已有20多年的历史，从开始的引进、仿制和消化吸收到自主创新，其控制器的性能和断路器的极限分断能力已与国外的品牌产品一样，有些指标已超过国外同类产品。1000V以下的低压电器智能化程度较高，3kV、6kV、10kV、24kV和35kV中压电器智能化速度较慢。而110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV高压电器由于传感器技术、电磁兼容和可靠性等方面因素，智能化水平更低一些。本文所述的智能电器主要是指1000V以下（含AC230V、400V和690V）低压电器。

目前国内低压配电柜中使用较多的智能电器主要有：智能框架断路器（简称ACB）、智能塑料外壳式断路器（简称MCCB）、智能漏电断路器（简称RCCB，又称剩余电流断路器、零序电流断路器）、智能双电源自动切换装置（简称ATSE）、智能无功功率自动补偿控制器（简称JKG、JKF、JKL和JKW）、智能数字仪表系列、智能电动机保护器、智能软起动器、变频调速器、智能型接触器、智能型CPS、智能型微型断路器和智能型防爆电器等。

智能框架断路器（简称ACB）。ACB是低压配电柜中的主开关或分支开关，我国年用量约65万台，全部是智能型的。它具有过载长延时反时限保护，短路短延时、短路瞬时保护，单相金属性对地短路保护，中性极保护，负载监控保护，区域联锁选择性保护，MCR（合闸短路开断保护），缺相及三相电流不平衡保护，过电压、欠电压、失电压和三相电压不平衡保护，需量电流、需量功率保护，过频、欠频及逆功率保护等。

随着建筑电气的发展和智能电网的建设,拥有智能化功能的低压电器越来越受住宅配电系统供应商重视。,在南京举办的第二届中国国际电工电器装备博览会上,就有很多智能化的低压电器产品亮相。法泰电器(江苏)有限公司展出的FTB1带选择性保护小型断路器.就是智能低压电器的典型代表。FTB1由法泰电器、上海电器科学研究所等联合开发.具有完全自主知识产权。该产品属于第四代低压电器.填补了我国低压终端配电系统在选择性保护领域的空白.不仅分断能力高、产品体积小.而且具有选择性保护、智能化通信功能.能满足智能楼宇和智能终端配电回路系统的使用需求。同样具有智能化功能的还有百利特精电气股份有限公司研制的VW60新一代智能低压框架断路器。VW60万能式低压断路器产品具有体积小、短路性能强、操作机构新颖和现场总线技术水平高等特点。该产品的成功开发.可促进智能化低压配电与电控成套开关设备的发展，从而推动配网智能。

四.智能电器在低压配电自动化中的应用。

1.低压电器。

传统的开关电器无法满足现代化控制与配电系统的需求，限制了现代化控制与配电系统的发展。随着电力系统自动化程度的不断提高，对开关电器提出了高性能、高可靠性、小型化、多功能、组合化、模块化、智能化的要求。

电器智能化技术几乎是与微机技术(特别是单片微机控制技术)、微电子技术、计算机网络和数字通信技术同步发展的。早在20世纪70年代末和80年代初，从世界上第一片8位单片机问世起，西欧、日本和美国就开始研究通过超大规模集 成电路技术，把单片机及其所需电路芯片制成可与电动机供电电器相结合的专用集成电路IC (Integrated Circuit)芯片，替代体积庞大的继电器控制电路，完成电动机起动、控制和多种保护功能。日本和美国在20世纪80年代中期将这种产品成功推向市场，开发出第一代智能电器产品—单片机化电动机多功能保护装置。

在智能电器发展初期，对智能电器的定义曾有过一个很不确切的认识，即“微机控制+开关电器”就是智能电器。从大多数智能电器元件和成套设备的硬件结构看，它们确实主要包含这两部分。把这类产品称为智能电器的实质是因为微机控制和现场各类参量的数字处理技术的应用，使这类产品具有了自动识别有无故障及故障类别的能力，并能根据现场情况控制开关电器的操作机构进行不同的操作。

2.智能低压电器的优点。

智能低压电器具有五大优点：

一.普通配电电器会使配电系统产生高次谐波，而智能配电电器能够消除输入信号中的高次谐波，从而避免高次谐波造成的误操作。

二.智能过载保护电器可以保护多种起动条件的电动机，具有很高的动作可靠性，如电动机过载与断相保护、接地保护、三相不平衡保护以及反相或低电流保护等。

三.智能保护继电器具有监控、保护和通信功能。

四.智能电器可实现中央计算机集中控制，提高了配电系统自动化程度，使配电、控制系统调度和维护达到新水平。

五.智能电器采用数字化新型监控元件，使配电系统和控制中心提供的信息最大幅度增加，且接线简单、便于安装，提高了工作可靠性。

3.应用。

（1）低压电器基本智能化技术。

目前,智能化低压电器基本含义主要包括以下功能,保护与控制功能齐全,兼有电参数测量,外部故障检测、报警和开关内部故障自诊断与报警,系统运行状态监控,电能使用管理等功能(或其中一部分功能)。

(2)智能配电系统过电流保护新技术。

当配电系统发生非正常过电流时，低压电器应及时断开。为了使故障停电限制在最小范围，低压电器应有选择性断开。即故障级保护电器迅速切除故障电路上级保护电器不跳闸，这对智能电网尤为重要。

（3）智能电网过电压保护技术。

由于智能电网中大量采用网络化、信息化技术及相关设备，这些设备中含有大量电子器件，相当一部分设备本身就是电子化的。它们容易受雷电和系统中其他开关设备操作过电压伤害。另外智能电网中必然包括分布式新能源系统，这些系统无论是发电设备还是控制设备同样易受过电压伤害，因此智能电网过电压保护尤为重要。

五．结束语。

目前，我国国产的低压智能电器还存在许多问题亟待解决，通过继续研发新产品，深入技术研究，拓展低压电器领域，利用新型能源技术，积极开发新能源配套的电器和控制系统，在保证产品可靠性的基础上，逐步完善产品功用，实现智能化、网络化。

参考文献：

[1] 方祥 王成多 陈栋智能电器在低压配电自动化中的应用 [期刊论文] 《建筑电气》 -2011年8期

[2]翟成亮 智能电器在低压配电自动化中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2013年10期

[3]魏方兴 闵忠海 WEI FangxingMIN Zhonghai 现场总线在智能建筑配电自动化子系统中的应用 [期刊论文] 《低压电器》 ISTIC PKU -2008年22期

[4]邓健 智能配变监控终端的设计 [学位论文]2009 - 华中师范大学：电路与系统

篇（9）

作者简介：朱培逸（1980-），男，安徽潜山人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，讲师；徐本连（1974-），男，江苏镇江人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，副教授。（江苏常熟215500）

基金项目：本文系常熟理工学院教研教改项目“大电类专业实践教学体系平台设计与研究”（JX11012104）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）13-0017-02

根据常熟理工学院电气与自动化工程学院自动化专业培养卓越工程师计划的标准，以个人发展和行业企业需求为导向，以自动化专业所需的工程技术为主线，以企业工程项目为背景，遵循企业开发实际项目的要求，以增强学生的工程实践能力、设计能力和创新能力为核心，改革、整合和优化现有的课程体系，以满足培养复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程型人才的需求。[1-3]从提高人才培养质量、实现培养标准的角度，在坚持人文精神与科学精神融合、通识教学与专业教育整合、个性培养与社会责任并重的同时，着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法，加强学生创新意识和创新竞赛训练，“真刀真枪”做毕业设计，从而进一步提高学生能力和素质的培养，充分发挥课程教学在卓越工程师培养中的重要作用。[4，5]本文将介绍实践教学、创新教育、国际化教育和校企合作培养模式等方面的探索实践。

一、加强实践教学

常熟理工学院自动化（智能低压电器技术）专业“卓越工程师教育培养计划”坚持联系工程实际，强调以智能低压电器行业为背景，通过学生在本科四年学习期间的专业认识实习、专业课程群实践、专业综合性工程实践和毕业设计四个环节进一步加强实践教学。通过专业认识实习建立智能低压电器领域的整体概念，以各生产车间现场轮流实习、集中讲解、个人调研等形式完成实习，使得学生了解智能低压电器、智能低压电网供配电系统等电气技术对工农业生产及社会生活的影响和作用；了解智能低压电器、智能低压电网供配电系统的工作原理、基本结构与组成、生产工艺与组装流程等；重点了解智能型低压电器、智能低压电网供配电系统生产过程、技术工具、系统架构、管理规范、实施过程、电气技术及应用系统的发展趋势等。专业课程群实践主要是与专业课程知识密切相关的企业学习阶段，通过结合生产实际，系统学习自动化（智能低压电器技术）专业的企业核心课程群即智能低压电器技术课程群中的低压电器设计与制造、智能电网供配电系统、运动控制系统、现代电力电子应用技术四门课程；课程的理论部分由相关企业导师进行讲解，结合课程的理论学习所进行的现场参观、考察、讲解和操作，使学生验证、理解并掌握课程理论的内容，提高学生应用理论解决实际工程问题的能力。同时增加专业综合性工程实践，通过采取跟班工作或顶岗工作方式让学生了解智能低压电器产品的设计、制造和检测等过程，掌握工程研发过程管理及文档编写，全面提高学生工程意识、创新意识等。毕业设计环节是实践教学改革最为关键的部分，要求学生能结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践，毕业设计的题目和内容由校内导师与企业导师共同制订，设计指导采取双导师制，在企业完成；毕业设计要求学生独立完成，通过设计、毕业论文的撰写和答辩过程使学生具备综合运用所学理论知识和工程技术与解决实际问题的能力，独立完成具有智能低压电器行业背景和实际应用价值的毕业论文，使学生运用知识的能力和解决工程实践问题的能力得到显著提升。

二、注重创新教育

卓越工程师创新教育就是以培养学生的创新精神和实践能力为基本的价值取向，就是以实现学生的全面发展和培养创新型人才为主的教育；就是增强学生锐意进取、开拓创新的精神，使学生形成创造性的思维和能力，具有坚强的意志、持久的毅力，具有求真务实的科学态度和科学精神；就是培养学生善于发现问题和解决问题的能力；就是培养学生善于质疑、乐于动手、勤于实践的意识和习惯，提高实践操作能力；就是培养学生能够参与生产经营、推动技术进步的实践，促进科技成果向现实生产力转化的能力，能够适应和支撑产业发展，掌握过硬实用技能，具有较高科学文化素质的工程人才。[6]注重创新教育，抓住关键环节，掌握其内在规律，才能取得理想的效果。首先，培养创造型人才的关键是要有创造型教师，因此，对教师进行创新教育要加强教学团队和专业平台建设。通过在教学团队和专业平台上精心设计教学内容，提高教师的创造能力，譬如自动化（智能低压电器技术）专业的核心课程群（即智能低压电器技术课程群中的低压电器设计与制造、智能电网供配电系统、运动控制系统、现代电力电子应用技术四门课程）在教学内容上抛弃了传统的教学内容，完全采用基于工程背景的方式来编写教材，将传统教材中的原理描述融合到工程问题、工程案例和工程项目中，将课程理论的讲述直接搬到企业的工程现场，派工程经验丰富的企业导师和实践能力较强的校内导师共同讲解，将以前学生感觉工程原理和工程实际完全脱钩的现象彻底扭转。其次，还要加强创新教育的课程和内容，增强学生学习的兴趣，利用课程知识运用所产生的社会价值激发学生浓厚的学习兴趣和强烈的创新激情。树立以人为本的教育理念，注重学生的个性发展。因此卓越计划教育不仅要培养学生的创造才能，更要注重学生的个性和志向的发展，做到爱护、尊重和激发学生学习的主动性、积极性和独立性，让每个学生的个性和潜能得到更大的发展。再次，需要加强教学方法的创新。在教学方法方面，凡教学内容与生产实践关系密切、工程知识密集的课程，如智能低压电器技术专业课程群所涉及的课程（现代电力电子应用技术、低压电器检测技术、低压电器制造过程控制工程、计算机控制技术、电网供配电系统组态软件及其应用等），以工厂、车间、工段、生产线、单机设备等为教学背景，或结合工厂实际讲授，或在企业培训期间对相关课程的内容进行强化。通过自学、讨论、设计、研究、训练和竞赛等方式设置能力培养型课程。以课程设计类的大作业替代部分作业和考试，进行基于问题、基于项目、基于设计的教学，增强学生的工程设计能力和工程知识运用能力，改革课程的考核方法。考核方式应该使学生由评价的客体转变到评价的主体，增加学生课堂学习的主动性和参与实践的积极性，充分发挥学生的学习自。最后，作为卓越计划的最后一个环节――毕业设计不仅要求毕业设计的内容形式上注重其创新性，同时还可以检验卓越计划的效果。毕业设计要求结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践，毕业设计的题目和内容由校内导师与企业导师共同制订，设计指导采取双导师制，在企业完成。毕业设计要求学生独立完成，通过设计、毕业论文的撰写和答辩过程使学生具备综合运用所学理论知识和工程技术与解决实际问题的能力，独立完成具有智能低压电器行业背景和实际应用价值的毕业论文，使学生运用知识的能力和解决工程实践问题的能力获得显著提升。

三、强调国际化

“卓越工程师教育培养计划”树立了“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，因此要加强学生国际化的培养。[4]首先，课程体系的国际化。一方面培养学生能在国际化和多元文化的社会工作环境下生存的能力；另一方面吸引外国留学生到本校学习，他们的参与对本专业学生和教学过程都有益处。通过设置与国际接轨的课程体系和教学内容，提高课程国际通用程度，实现课程的精品化、国际化与网络化，从而提高学生应用外语来学习和掌握学科专业先进知识的能力。其次，语言学习国际化。为学生提供国际化的语言学习环境，采用前两年分级模式的英语课程、后两年自主选修提高层次的英语课程，辅以英语专题实训、竞赛等课外活动实现外语教学四年不断线，因材施教，使不同水平基础和不同发展需求的学生的英语水平和能力得到发展，具备外语交流的可持续发展能力。同时积极组织学生参与国际交流、到海外企业实习，拓展学生的国际视野，提升学生跨文化交流、合作能力和参与国际竞争的能力。最后，教师队伍国际化。积极引进国外先进的教育资源和具有高水平国际知识、经验的工程教师，提高师资队伍的国际化水准，一方面可以通过增加教师出国访问进修的人员比例以及到国外进行学术交流的人数，另一方面邀请知名学者、专家来校进行访问和举办讲座，聘请著名学者为客座教授或高级访问学者等措施，使教师构成呈现国际化的特征。[7，8]

四、注重企业参与

“卓越工程师教育培养计划”实行3年校内的系统理论学习、1年校外的企业工程实践的人才培养模式，因此企业的参与是该计划的关键。首先，专业认识实习阶段将以企业的各个生产车间现场为主题，轮流实习、集中讲解、个人调研等形式完成实习，企业将为学生认识阶段的学习提供场地――企业的生产车间，提供学习的对象――企业生产的产品以及讲授的老师――企业提供具有丰富实践经验的企业导师，学生通过听取企业文化教育专题报告、参观企业产品展示中心、到企业各生产车间现场实习与轮流调研、网上调研与查找资料等方式，增加对自动化（智能低压电器技术）专业的认识。其次，针对智能低压电器技术课程群教材的编写，我们将充分发挥企业导师实践经验丰富、校内教师归纳、概括能力较强的优势，结合企业的工程问题、工程案例和工程项目编写出版《低压电器设计与制造》、《智能电网供配电系统》、《低压电器检测技术》、《低压电器制造过程控制工程》、《电网供配电系统组态软件及其应用》等教材，而且课程的理论部分也由相关企业导师进行讲解，结合课程的理论学习所进行的企业现场参观、考察、讲解和操作，使学生验证、理解并掌握课程理论的内容，提高学生应用理论解决实际工程问题的能力。再次，专业综合性工程实践环节采取跟班工作或顶岗工作方式让学生了解智能低压电器产品的设计、制造和检测过程；通过参与企业实际项目完成规定的实践环节学习。在企业进行专业综合工程实践过程中安排具有工程师资格的现场人员做指导教师，锻炼学生的专业综合应用能力。最后，毕业设计环节也是结合企业的实际工程问题进行有针对性的工程研究与实践，设计指导采取校内导师与企业导师双导师制，在企业完成。整个学习过程中，企业将全程提供场地并且通过向学生展示或学生参与智能低压电器领域相关产品的设计、制造、检测、调试、维护、系统集成、管理等过程。同时，从实习单位聘请一批稳定的、经验丰富的工程师担当学生在企业学习阶段的指导老师，其中包括企业实习教师、企业授课教师和企业导师。企业实习教师承担学生企业实习环节的指导；企业授课教师承担在学校内或企业中的课程教学、专题讲座等；而企业导师主要负责学生的日常学业指导和学生的毕业设计（论文）指导，进行学生实践能力的培养。企业导师一般为企业有丰富工程实践经验的工程技术人员，在企业学习阶段实行校内导师和校外导师指导的双导师制，在企业学习过程中通过学校教师、企业相关技术人员授课，学生现场学习，通过认识实习、专业课程群实践、专业综合性工程实践和毕业设计四个环节参与企业的生产、工程项目和科研实践。

参考文献：

[1]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010,(4).

[2]林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J].中国高等教育,2011,(6).

[3]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究,2011,(4).

[4]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究,2010,(4).

[5]袁剑波,郑健龙.工程实践能力:培养应用型人才的关键[J].高等工程教育研究,2002,(3).

篇（10）

1 引言

随着电力系统自动化程度的不断提高，建筑物供配电的自动化程度也逐渐得到加强。建筑物供配电作为电力系统的一部分，是负责终端用户的最近部分，因而建筑物供配电服务质量的高低直接影响着电网服务质量的高低。建筑物配电网的监控系统能够将建筑物线路参数远传到监控中心，有效监视供配电情况与电能使用情况。在出现故障后，监控中心能够及时做出决策，远动某些现场设备，减少事故影响的面积。可见，线路参数的准确获取，开关控制量的准确交互是监控系统正常、有效运行的基础与关键。

本论文主要针对建筑物变配电特点对其智能化变配电工程进行设计与应用方面的探讨，以期从中能够找到合理有效可靠的变配电设计方法与模式，并以此和广大同行分享。

2 智能变配电系统概述

提高供电可靠性、检测和改善电能质量、提高配电系统的运行经济性、减少和缩短设备检修和停电时间和范围、优化网络结构和无功分配、提高整个配网的管理水平和计算机应用水平，提高工作效率，用技术手段改善用户服务水平，提高服务质量，提高企业的现代化管理水平，为领导的科学决策服务。

根据高低压供配电系统的特点，提供多种风格系统操作界面及符合行业规范的软件功能模块；具有实时数据采集、一次接线图显示与操作、参数设置、事件报警/记录遥控闭锁操作、曲线/棒图、统计分析、报表打印等。针对低压配电系统回路多、柜型复杂的特点，提供模块化的多级树装图形菜单及形象化的各种抽屉柜/固定柜一次系统图界面；同时提供电能分类管理、故障智能分析设备维护计划、负荷分析、设备档案等功能模块。

现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线(FF)、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHENOIX公司的INTERBUS、AS-INTERFACE总线等。

智能化配电系统就是通信网络把众多的带有通信接口的中、低压开关和控制设备与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型配电系统。智能化配电系统一般由主计算机、通信网络、智能化开关和控制设备三部分组成。

3 建筑物智能变配电工程智能设计

3.1 智能变配电系统总体架构

系统的设计思想：整个系统采用分布式控制，分为上、下两层：上位控制机(上位机)和下位控制单元(下位机)。下位控制单元，即以MSP430为核心的电表单元，它对各种信息进行实时采集。上位机可以主动地向下位控制单元请求数据和发送命令，并完成对系统参数的记录、各仪表信息的记录、报警信息的记录、报表的生成打印等数据库的管理。上位机和下位控制单元之间是通过PROFIBUS总线相连。

由于智能从站节点是PROFIBUS-DP网络的一部分，因此，总线系统软件分为主站软件、智能从站软件和监控软件三个部分。PROFIBUS-DP网络是引进Siemens公司的成套设备，一类主站S7-300和S7-400使用Siemens公司提供的创建可编程逻辑控制程序的标准软件STEP7，使用梯形逻辑图进行软件编制。监控软件使用Siemens公司的支持分布式系统结构的监控软件SIMATIC WinCC。智能从站节点的中央处理器是INTEL系统的单片机MSP430，采用单片机C++高级语言。

3.2 智能变配电系统电气硬件的选择

3.2.1 变压器的选择

（1）变压器台数的确定

变配电工程中，变压器台数的选择与供电范围内用电负荷大小、性质及重要程度有关。

①有大量的一、二级负荷，负荷达到200kw以上，选择两台变压器；

②三级负荷一般选择一台变压器，负荷较大达到100kw以上时，选择两台；

③季节性负荷或昼夜负荷变动较大，依据最大负荷，按以上方式确定变压器台数；

④有较大的冲击负荷，可单独设变压器为其供电。

（2）变压器容量的确定

①单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算容量SC，并考虑负菏发展保留一定的冗余，应满足SN≥(l.15-1.4) SC；

②两台变压器且任一台变压器单独运行时，其容量应满足SN=(0.6-0.7) SC；同时应满足全部一、二级负荷SC(I+II)的需要SN≥SC(I+II)；

③单台变压器容量一般不大于1250kVA-2000kVA。

3.2.2 开关电器的选择

开关电器主要包括断路器、熔断器、隔离开关和负荷开关，其选择即要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时能承受短时的故障电流，同时应满足不同的开关电器对电路分段能力的要求。具体选择原则如下：

（1）正常条件下，开关电器额定电压UN及其装设处额定电压UWN应满足UN≥UWN；

（2）正常条件下，开关电器的额定电流IN及其装设处的计算电流IC应满足： IN≥IC；

（3）动稳定校验，开关电器极限通过电流峰值Imax及安装处三相短路冲击电流Ish满足：

Imax≥Ish；

3.2.3 导线的截面选择

导线截面选择过大不仅会增加有色金属的消耗量，还会增加投资；截面选择过小，则导线中的电压和电能损耗加大，使电能传输质量和运行经济性变差。其选择应符合如下条件：线缆应满足正常负荷下的长期运行条件；应能承受故障时故障电流，尤其是短路电流；应满足线路电压损失的要求；应满足机械强度的要求；应考虑线路的经济运行。

通常导线截面可以按导线载流量、电压损失、短路热稳定校验及经济电流密度进行选择。对于中压线缆，由于距系统较近，其主要问题是热稳定问题，因此一般用热稳定条件来确定导线的截面；对于低压线缆，其负荷电流相对较大，线路的主要问题是能否长期承受工电流，故一般按导线载流量条件选择截面；对于负荷电流小，但传输距离长的线缆，通常按电压损失作为选择导线截面的条件。

4 结语

建筑物变配电系统目前已经成为了建筑电气工程系统设计与施工的主要内容，随着电力电子技术的发展，智能变配电系统已经成为了建筑物变配电工程设计的主流，本论文针对当前智能变配电工程的发展趋势，详细分析探讨了智能变配电工程的体系架构及其硬件系统的选型设计，对于进一步提高建筑物变配电系统的智能设计与应用水平具有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]丰海涛.电力网监测系统设计[D].山东:山东科技大学,2007.

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PLC技术从概念上来讲是一类利用编程控制的技术，把PLC技术使用到编程中，将其贮存在内储存器中，然后帮助内部程序进行储存，再根据用户发出的指令进行有逻辑性的计算。此外，PLC技术可以被用于专门软件系统中来进行其他方面的工作。这是由于PLC技术的控制工作指令排序对各类数据进行扫描分析，再统一处理，随后将运行结果利用控制信号的方式实现传递。通常来讲，CPU可进行循环执行。可是，将PLC技术应用到电气工程及其自动化控制中，会让接线量的使用次数急剧减少，因为在运用PLC技术时接线端口所需的输入端口和输出端口有限。利用PLC技术进行工作时，其工作线路会使用数学形式存储到PLC中，其中只要PLC发生任何变化，其存储器的程序可进行更改，从而实现稳定控制的目标。

在电气工程及其自动化控制中使用PLC技术的原因和表现

使用PLC技术的原因将PLC技术应用到自动化控制中，让电气工程及其自动化控制得到了很大发展。在控制工作开展中也获得了相应的优势。这主要是由于编辑逻辑控制器所具备的功能特点来实现的。编辑逻辑控制器具有很多优点，包括抗干扰能力强、使用方便、适应能力强、功能性能突出以及维修保养方便等。抗干扰能力强是因为编辑逻辑控制器使用的软件代替了传统的继电器控制系统所控制的各种继电器，替代后的软件使系统运行时出现故障的频率大幅降低，因此让PLC技术的抗干扰能力更加突出。利用PLC技术的抗干扰能力可帮助软件进行自我检测和故障检测，一旦发现故障问题，还可利用PLC技术检测故障源头，从而及时对故障进行排除，保障继电器的正常运行。其适应性能力强可主要表现在硬件装置的各类特征上，利用PLC技术的产品设备都可进行标准化格式设置，因此，用户可在使用过程中根据自身需要来对设备的各项性能和强度进行适应性配置。功能性增强是为了电气工程及其自动化控制中让机器设备间的各项要求符合标准，让复杂的控制性工作变得更加简便，从而减少任务量，利用PLC技术中的编程，从而实现编程语言更加简明扼要。

在电气工程及其自动化控制中使用PLC技术的表现

将PLC技术使用到电气工程及其自动化控制中，可以展现其强大的功能特性，包括模拟控制、逻辑控制、数据处理控制等相应的能力，在电气自动化上面使用PLC技术，其运用主要包含两个部分，即开关量控制和顺序控制。在推进发展电气工程及自动化控制的全过程中，PLC技术的有效利用有利于逻辑控制能力的实现，可以将其用于全面提高自动控制系统的工作能力。在PLC技术的基础上，利用其技术优势来帮助弥补手工操作出现的错误和各种缺陷。在电机工程继电器控制中使用PLC技术，还可帮助顺序控制器实现正常工作。其主要可分为远程摇杆、主站层和现场控制等三个部分，还包括电气工程及生化控制中所需的数据处理问题，相应控制工作也需要在PLC技术的支持下变得更加可靠。总的来说，PLC技术能够对继电器数据分析过程中出现的错误进行弥补，帮助提高使用效率，从而加强其运用成效。

在电气工程及其自动化控制中使用PLC技术的发展态势

将PLC技术使用到电气工程及其自动化控制中已经成为是目前发展的必然走向。当前，社会科技水平和信息化技术的飞速发展，使得PLC技术在机械制造工艺上使用计算机技术也成为今后发展的重点。利用PLC技术的优点，在电气设备的智能控制、储存容量和运算速度等方面加以优化和巩固。根据现代化科学技术的发展速度，今后PLC技术在电气设备中的使用会更加完善和先进，其产品规格的发展也会更加完善和齐全，与现代化的实际生产要求是完全符合的。随着PLC技术在电气工程及其自动化控制中的日渐普及，可以帮助电气设备的应用水平进一步增强，让智能化技术更加完善和提高，让设备使用的效果更加科学合理，在PLC技术的使用下，不同电气设备的控制更加先进。根据我国目前的发展状况来看，将PLC技术应用到综合型电气设备控制系统中是其他任何技术无法取代的。PLC技术作为其核心技术，正在不断向着集成化、智能化、信息化、安全化、小型化的方向探索发展。例如，利用PLC技术进行计算机集散控制系统的优化就是其成功案例，这一案例让PLC技术的发展与应该和计算机系统实现有效结合，从而让电气设备自动化技术的控制效果更加明显。