国产化背景下电气工程信息化与智能化网络构建路径研究

一、引言

随着国产化进程的加速，电气工程面临着从传统模式向信息化与智能化深度融合的转型挑战。在国家安全战略以及技术自主可控需求的双重驱动下，构建自主可控的电气工程信息化与智能化网络迫在眉睫。这不仅关乎电气工程行业的技术革新，更对保障国家能源安全与经济稳定发展具有深远意义。

二、电气工程信息化与智能化现状分析

2.1 技术应用现状

当前，部分先进技术已在电气工程中有所应用。例如，一些智能传感器能够实时采集电气设备的运行数据，为后续的分析与决策提供依据；自动控制技术在一定程度上实现了电气系统的自动化运行，提高了系统的稳定性。然而，这些技术的国产化程度参差不齐，部分核心技术仍依赖进口，严重制约了行业的自主发展。

2.2 存在问题

一方面，技术的不兼容性问题较为突出。由于不同厂家的设备与系统在通信协议、接口标准等方面存在差异，导致各部分之间难以实现高效的数据交互与协同工作。另一方面，专业人才短缺现象严重。既懂电气工程专业知识，又掌握信息化与智能化技术的复合型人才匮乏，使得新技术的推广与应用受阻。

2.3 国产化推进难点

在国产化推进过程中，面临着诸多难点。其一，国内相关企业在技术研发上投入不足，导致技术创新能力薄弱，难以突破关键技术瓶颈。其二，国产化产品在性能与可靠性方面与国外同类产品存在差距，使得用户对国产化产品的认可度不高，推广难度较大。

三、国产化背景下电气工程信息化与智能化关键技术

3.1 国产化智能传感器技术

国产化智能传感器技术正朝着微型化、低功耗与多参数融合方向突破，在恶劣电气环境下的适应性显著提升。新一代国产传感器采用 MEMS（微机电系统）工艺与纳米敏感材料，将传感单元、信号处理模块与无线通信芯片集成于方寸之间，可植入高压电缆、电机绕组等狭小空间，同时具备 -40℃至 125℃宽温工作能力，能在粉尘、强电磁干扰环境中稳定采集振动、湿度、局部放电等多维度数据。通过内置国产加密芯片，数据传输过程采用国密算法加密，防止关键参数泄露，此外，部分产品已实现自校准与故障自诊断功能，通过定期比对标准信号自动修正偏差，当出现硬件故障时主动发送预警信息，大幅降低人工维护成本，目前在智能变电站、新能源电站等场景的应用中，数据采集误差率已控制在 0.5% 以内，性能指标逐步逼近国际一流水平。

3.2 自动控制技术的国产化发展

自动控制技术的国产化突破聚焦于核心算法自主化与控制芯片国产化替代。基于国产龙芯、飞腾芯片开发的 PLC（可编程逻辑控制器）已实现逻辑控制、运动控制等核心功能全覆盖，其搭载的自适应 PID 算法能根据电网负荷波动实时调整参数，在风电变流器控制中实现 0.1% 的转速控制精度。针对特高压电网等复杂场景，国产团队研发出分布式模型预测控制算法，通过多智能体协同决策，解决了传统集中控制响应滞后的问题，在±800kV 直流输电系统中，将故障切除时间缩短至 20 毫秒以内。

3.3 大数据与云计算技术的应用

大数据与云计算技术的国产化应用构建起 “边缘 - 区域 - 云端” 三级处理架构。基于国产鲲鹏处理器的边缘计算网关部署于配电台区，能实时筛选处理 90% 以上的冗余数据，仅将关键异常信息上传至区域云平台，显著降低传输带宽压力。区域云平台采用国产欧拉操作系统与高斯数据库，通过分布式计算框架对海量历史运行数据进行挖掘，构建设备健康度评估模型，例如对变压器油色谱数据的分析精度达到 95% 以上，可提前 3 个月预警潜在故障。国家级电力云平台则整合各区域数据，运用国产深度学习框架训练负荷预测模型，结合气象、经济数据实现未来 72 小时电网负荷预测准确率超 98% ，为电网调度提供决策支持，同时通过区块链技术实现跨区域数据共享，在确保数据主权的前提下，为跨省电力交易、应急协同提供可信数据服务，形成安全高效的数据价值挖掘体系。

四、电气工程信息化与智能化网络构建路径

4.1 加强基础网络设施建设

加大对电气工程信息化与智能化网络的基础网络设施建设投入，需从硬件铺设与架构优化两方面同步发力。在通信网络层面，应优先采用国产化 5G 通信模块与光纤传输设备，构建覆盖发电、输电、配电全链条的低延迟、高可靠通信网络，确保电气设备运行参数、故障预警信号等关键数据能在毫秒级内实现端到端传输，满足实时控制需求。数据中心建设则要依托国产化服务器与存储阵列，采用边缘计算与云计算协同架构，在变电站、配电房等关键节点部署边缘计算节点，实现本地数据的快速处理与响应，同时通过云端数据中心进行全局数据整合与深度分析，形成 “边缘 -云端” 一体化数据管理体系，为后续的智能决策提供全量数据支撑。

4.2 推动技术融合与创新

推动技术融合与创新要打破传统技术壁垒，构建跨领域技术协同体系。在横向融合上，将国产化智能传感技术与数字孪生技术深度结合，通过在变压器、开关柜等核心设备安装国产传感器，实时采集设备三维运行数据，在虚拟空间构建设备数字镜像，实现物理设备与虚拟模型的动态映射，以此模拟设备在不同负载、环境下的运行状态，提前预判潜在故障。纵向创新方面，鼓励企业联合高校院所共建国产化技术实验室，聚焦智能控制算法、工业软件等 “卡脖子” 领域开展攻关，例如开发基于国产芯片的 PLC控制系统，适配国产化操作系统与数据库，形成从底层硬件到上层应用的全栈自主可控技术链，同时建立技术迭代机制，通过试点项目收集实际运行数据，持续优化融合技术方案，推动国产化技术从 “可用” 向 “好用” 升级，提升网络整体智能化水平。

4.3 培养专业人才队伍

培养专业人才队伍需构建 “产学研用” 一体化培养体系，形成人才培育闭环。高校应联合行业龙头企业修订人才培养方案，在电气工程专业增设《国产化智能设备运维》《电力物联网技术》等课程，引入国产 PLC 实训平台、智能变电站仿真系统等教学设备，让学生在学习阶段就能接触主流国产化技术与设备操作。企业则要建立分层培养机制，针对基层技术人员开展国产化设备操作认证培训，通过 “师带徒” 模式提升实操能力；为中层技术骨干提供技术研发专项培训，选派人员参与国产芯片、工业软件的联合攻关项目；面向高层管理人员开展战略研修，强化国产化技术应用的全局视野。此外，还可设立国产化技术创新奖学金与人才专项基金，吸引高校毕业生投身电气工程信息化与智能化领域，同时通过技术论坛、技能竞赛等活动搭建人才交流平台，促进跨企业、跨领域的技术经验共享，打造一支既懂电气工程原理又精通国产化信息技术的复合型人才队伍。

五、结论

在国产化背景下，构建电气工程信息化与智能化网络是行业发展的必然趋势。通过分析现状，明确关键技术，采取有效的构建路径，能够逐步提高电气工程的国产化水平，提升其信息化与智能化程度。这不仅有助于保障国家能源安全，还能推动电气工程行业实现可持续发展，为经济社会的发展提供强大动力。

参考文献

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