浅谈电气工程及其自动化施工技术要点

引言：

随着科学技术的不断进步，电气自动化施工技术已成为现代工程项目中不可或缺的一部分。电气自动化技术的应用不仅推动了工程项目的智能化发展，还显著提升了施工效率和质量。如何充分发挥电气自动化技术的优势，实现其在各类工程项目中的最佳应用效果，仍是当前研究的重点。

1 电气工程自动化的定义

电气工程自动化是电气工程的一个子领域，主要研究电能的转换、传输、分配和控制的自动化技术。电气工程自动化结合了电子技术、计算机技术和自动控制理论，通过自动化设备对电气系统的工作状态进行实时监测，并根据需求自动调整系统参数，以实现预期的工作效果。它涵盖了电力系统、电子信息技术、控制理论等多个学科的知识，是电气工程与自动化技术的交叉领域。电气工程自动化的基本理论包括自动化理论、电力网理论和控制理论。这些理论为电气工程自动化的实现提供了坚实的理论基础。电气工程自动化的实现还需要借助一系列关键技术，如传感器技术、控制算法、执行机构等。这些技术的综合应用，使得电气工程自动化能够在各种复杂的工业环境中稳定运行，实现高效、安全的电力传输和分配。

2 电气工程及其自动化施工技术要点分析

2.1 电力系统中PLC技术的实践应用

PLC技术以可编程性、灵活性和稳定性为核心优势，在电力系统中实现全方位赋能。监测层面，通过分布式传感器网络实时采集电压、电流、功率因数等关键参数，经内部处理器快速运算后，形成电网运行状态的动态画像，为调度决策提供数据支撑。控制领域，在发电厂可完成发电机组启停、变压器分接头调节等自动化操作，配电网中则通过智能算法优化开关动作时序，均衡负荷分布，使供电可靠性提升 30% 以上。保护功能上，PLC通过预设逻辑实时比对参数阈值，当检测到短路、过压等故障时，能在50ms内触发跳闸指令，隔离故障区域。其通信模块支持Modbus、Profinet等协议，可与SCADA系统无缝对接，某220kV变电站应用该技术后，故障处理流程从传统 40 分钟缩短至 15 分钟，停电范围缩小 60% 。在新能源并网场景中，PLC还能协调光伏逆变器与电网的无功补偿，确保电能质量达标。

2.2 控制问题

控制系统的性能直接决定工程施工质量，需在稳定性、准确性和响应速度三个维度实现平衡。稳定性方面，采用双机热备、电源冗余设计，某化工园区配电系统通过CPU冗余配置，全年无故障运行时间突破8000小时，较单系统提升 40% 。准确性控制依赖高精度执行器与闭环调节算法，精密电子车间要求电压波动控制在 1% 内，通过伺服电机驱动调压器，配合PID参数自整定技术，可将稳态误差控制在 0.5% 以下。响应速度优化针对突发工况，电网短路时需在 100ms 内完成保护动作，某地铁牵引供电系统采用快速真空断路器，结合光纤纵差保护，故障切除时间压缩至 60ms ，避免列车停运。施工阶段需通过仿真测试验证控制逻辑，利用MATLAB搭建系统模型，模拟负荷突变、设备故障等场景，提前优化控制参数，降低现场调试风险。

2.3 继电保护装置的融合应用

继电保护装置与现代技术的融合重构了电力安全防护体系。与PLC协同方面，通过硬接线与通信接口实现数据共享，线路故障时，PLC将电流突变信号传输至保护装置，加速故障判别，某 110kV线路保护动作时间从200ms 降至 70ms ，重合闸成功率提升至 92% 。自动化施工中，采用预制舱式保护屏，工厂预制接线配合激光定位安装，使某变电站保护装置调试周期从15 天缩短至7 天。远程运维系统可实时调取保护定值、动作记录，支持定值在线修改，减少现场操作量 60% 。融入智能电网后，保护装置具备方向纵联、自适应速断等功能，能根据系统运行方式动态调整保护范围。某风电场通过广域保护系统，实现风机群与电网的协同跳闸，避免局部故障引发大面积停电，年减少经济损失超百万元。

2.4 分布式应用

分布式架构通过功能模块化拆分提升系统韧性。在大型工业园区，将供电系统按区域划分为 6 个独立子系统，各子系统配置本地控制器，通过工业以太网实现数据交互。当某区域发生短路故障时，本地系统 10ms 内完成隔离，不影响其他区域供电，可靠性较集中式提升 50% 。

并行施工模式显著缩短工期，某新城电网建设采用分布式控制，6 个开闭所同步调试，总工期压缩至 45 天，较串行施工节省 30 天。扩展性方面，新增光伏电站时，只需接入区域子系统，通过即插即用协议完成通信配置，单个接入工程不超过48 小时。分布式能源调控中，子系统可自主平衡本地负荷与新能源出力，剩余电力通过微网联络线互补，某生态园区通过该模式，可再生能源消纳率提升至 95% ，降低网损 15% 。

2.5 变电站自动化技术

变电站自动化技术实现"监控-操作-管理"全流程升级。监控层采用数字化采样，通过合并单元将电流、电压信号转为数字量，经IEC61850 协议传输至后台，数据刷新间隔缩短至 10ms ，某 220kV 变电站遥测准确率达99.98% 。操作自动化体现在倒闸操作机器人、智能巡检无人机的应用，断路器遥控操作成功率从 85% 提升至 99% ，巡检效率提升 5 倍。智能告警系统通过AI算法分析异常信号，区分瞬时扰动与真实故障，某变电站误报率下降 70% ，运维人员劳动强度降低 50% 。管理层面搭建数字孪生平台，实时映射设备状态，结合红外测温、油色谱分析数据，预测变压器剩余寿命。某枢纽变电站通过该技术提前发现套管老化隐患，安排计划检修避免非停事故。远程控制中心可实现无人值守站的"四遥"功能，某山区变电站推行无人化后，年节约运维成本80 万元。

结束语：

在目前的电气工程自动化发展过程中，我们加大对电气工程及自动化的研究力度，对我国工业现代化的发展可以起到有力的促进作用，企业在发展过程中，科学技术的助力是非常显著的，电气工程自动化技术的应用，能让企业占有竞争的优势，充分发挥科学技术作为第一生产力的效能，推动我国社会经济实现可持续发展。

参考文献：

[1] 电气工程及其自动化施工技术的要点[J]. 杨尚礼. 自动化应用,2023(S1)

[2]电气工程及其自动化施工技术研究[J].王晖;肖兵;聂小波.中国高新科技,2023(09)

[3]浅谈电气工程及其自动化施工关键技术[J].史梅春.中国设备工程,2023(02)