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随着手机、电脑等电子产品更新速度不断加快，在给我们生活带来时尚便捷的同时，也使我国每年产生的电子废弃物量，仅排美国之后，位居全球第二。电子垃圾主要含有铅、汞、镉、六价铬、多澳联苯和多嗅联苯醚等6种有害物质[1]，这些物质一旦被焚烧或雨水冲刷，有毒气体与元素就会外泄，而掩埋丢弃则会对土壤、水源、动植物造成污染，给生态环境造成威胁。
虽然国际上有《巴塞尔公约》，各国也有相应法规或条例来保障回收企业的废旧电子产品，然而这些都是产品生命末期的处置。但与其重点关注电子垃圾后处理工作，不如从制造源头着手防患，即从理念的改变、从产品设计阶段考虑产品的系列化和通用化、制造商责任EPR原则和行业规范化等方面遏制电子垃圾。
1 理念的改变
解决电子废物危机，首先是理念的改变。当前，消费者购买新型电子产品体验最新软、硬件技术，来达到快速、高效、多应用的要求，是非常方便、便宜的。这种快速的“废弃和购买”式循环，是人类付出昂贵代价的开始（资源有限、污染加剧、健康隐患）。人们急需改变传统主导模式--更快、更小、更便宜的理念，代之以“可持续模式”。我们的产品应更清洁、持久、方便升级，易于安全处置。电子、软硬件工程师们可以给我们提供更具弹性的软硬件架构，使之易升级和更具兼容性，只需更换少量元件，而不是技术更新带来的整体淘汰。
2 产品的系列化、通用化
产品系列化是标准化的高级形式，是标准化高度发展的产物，也是产品标准化走向成熟的标志；系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。系列化产品的基础件通用性好，它能根据市场的动向和消费者的特殊要求，采用升级产品的经济合理办法，机动灵活地发展新品种。例如，手机的更新换代中出现的一机型一充电器，同品牌手机不同充电器的情况，已造成家家多款报废手机、充电器，电子垃圾成堆。手机标准的滞后是造成电子垃圾成堆的主要原因之一，查遍了手机相关的标准，就是没有关于手机接口要求的条款。不单是手机，其他的电子产品亦然，在此呼唤的是所有电子产品的通用化、系列化。
因此，电子产品最初生产时，必须设计得易于清洁、安全、高效地再生出原材料。最初的原材料在最后是适于重组或处理的。在拆卸和处理时有可能造成危害、污染的要贴上警示标识，产品也应该设计的更易快速拆卸和碎小形成可再用形式，采用通用设计规范，延长使用寿命。
3 制造商责任EPR原则
制造商必须对其产品负有经济、实物、法律上的责任。“扩展的制造商责任”EPR原则要求制造商对其产品完整生命周期负有连续责任。过去，制造商把对环境的成本外化给公众、消费者、后代和发展中国家。EPR的目标是鼓励制造商通过改变设计和生产技术，在产品生命周期中的每一步防止污染、减少资源和能量的消耗，制造商对产品的生产和处理负责，促使他们采用预防原则，使用无害和易处置的原料。EPR的一种模式是制造商们最终对使用后的产品处置，可以是直接，也可以是通过第三方。无论哪种模式，都需要有强制的法律实施，促使制造商懂得对电子废物应承担的环境责任，促使这些产品设计者迅速地做出改进，以及必须负有产品整个生命周期的责任，并积极发明和实施利于环境、易于循环的方案。
4 最终整体规范化
电子产品可持续化应用工作任重道远，要达到整体规范，可着手从几个方面实施：
一是，以IEC 111/192/CD-2010《电气和电子设备用寿命终期再循环能力计算》等标准为基础，系统开展电子类产品生产技术标准的分析、研究、转化、应用工作，并在企业推广实施。二是，在GB/T 23685-2009《废电器电子产品回收利用通用技术要求》、GB/T 28555-2012等标准为基础，研究可回收再生物质的开发、推广、应用。三是，明确政府、生产者和消费者的责任与义务，切实提高电子垃圾污染的防治水平，建立回收奖惩机制。四是，大力宣传电子垃圾污染的危害性，引导群众增强环保意识，规范回收废旧家电，建立起电子垃圾回收处理网络。[2]
以标准化规范企业的产品制造，以再生材料应用提升产品的环保度，应该成为电子产品生产的主流模式，是从源头遏制电子垃圾大规模产生的有效途径。
参考文献：
EMS电子制造企业是中国制造业的重要组成部分，在激烈的市场竞争下，为了迅速提高企业的核心竞争力，加快企业的信息化进程，让电子企业顺利地走向信息化，特别是生产自动化，目前是企业迫切需要解决的难题之一。
自动化生产就是以生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个生产中，充分利用各种能源与资讯，尽量减少人力的操作，来进行生产工作，即称为自动化生产。
1电子制造服务（EMS）企业
EMS企业为OEM（originalequipmentmanufacturer，原始设备制造）提供复杂集成的制造相关服务。国际著名品牌IBM、Intel等纷纷将制造业务剥离给EMS企业，EMS企业为OEM企业大大了节省交易成本。使得EMS产业迅速发展。EMS企业已从最初的电路板装配外包业务发展到覆盖整个产品生命周期的外包服务，从设计、采购、库存、生产、测试、质量控制到售后回收服务一应俱全。
2自动化生产的发展
二十世纪20年代，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动化，最早出现的是组合机床自动化。在二十世纪20年代之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动化。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动化的数目急剧增加。
我国工业发展的重点是结构调整和产业化升级，其主要目的是提高工业体系结构的合理化，更加适应市场的需求，同时采用新技术改造传统产业的生产过程以提高生产效率和产品质量。而采用先进的自动控制技术来提升传统生产过程并改进其生产工艺是一条投资少、见效快的途径。生产技术越先进，自动化程度越高，对生产过程自动化专业人才需求量就越大。曹妃甸工程、环渤海经济圈建设中新上项目均为高度自动化项目，冶金、化工、医药行业等企业的扩建及自动化系统的升级改造，为生产过程自动化专业毕业生提供了广阔的就业空间。生产过程自动化技术的发展和广泛应用将对整个国民经济的高速发展起着助推剂的作用，因此各行各业都需要大量的该专业的实用型技术人才。
2.1自动化生产优点。
采用自动线进行生产的产品，应有足够大的产量。对于产品设计和工艺，应先进、稳定、可靠。在大批、大量生产中，采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
2.2自动化生产步骤。
①先确定节拍时间：不论何种制品，必须在需完成的恰好时间内制造。
②单位流程：对于一项产品，进行单位配件的搬运、装配、加工、素材的领取。
③先导器：以目视即能了解节拍时间的装置的制作。
④U字型生产线：依工程顺序，将设备逆时针排列，并由一人负责出口及入口。
⑤AB控制：进行工程时必须是后工程无产品，前工程有产品的情形。
⑥灯号：传达生产线流程中产品异状的装置。
⑦后工程领取：生产线的产品要满足后工程的需求。
2.3自动化生产设备联结。
自动线中设备的联结方式有两种，分为刚性联接和柔性联接。在刚性联接自动线中，工序之间没有储料装置，工件的加工和传送过程有严格的节奏性。在某一台设备发生故障而停歇时，会引起全线停工。因此，对刚性联接自动线中各种设备的工作可靠性要求高。
刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产节拍，顺序通过各个工作位置，自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程。因此，与刚性自动化单机相比，它的结构复杂，任务完成的工序多，所以生产效率也很高，是少品种、大量生产必不可少的加工装备。除此之外，刚性自动生产线还具有可以有效缩短生产周期，取消半成品的中间库存，缩短物料流程，减少生产面积，改善劳动条件，便于管理等优点。它的主要缺点是投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。为了消除这些缺点，人们发展了组合机床自动线，可以大幅度缩短建线周期，更换产品后只需更换机床的某些部件即可（例如可更换主轴箱），大大缩短了系统的调整时间，降低了生产成本，并能收到较好的使用效果和经济效果。组合机床自动线主要用于箱体类零件和其他类型非回转体的钻、扩、铰、镗、攻螺纹和铣削等工序的加工。刚性自动化生产线目前正在向刚柔结合的方向发展。
而在柔性联接自动线中，各工序（或工段）之间设有储料装置，各工序节拍不必严格一致，即使某一台设备短暂停歇时，也不会影响其他设备正常工作。所以综合自动线、装配自动线和较长的组合机床自动线常采用柔性联接。
最近，中国电子供应链中出现的问题同样引起OEM的焦虑。在中国，供应链显的很脆弱。这次经济下滑期间，数以千计的公司中止其在中国的业务，很多公司问他们的供应商事情将如何发展，但是没人能回答这个问题。对于大宗产品而言，贴近终端市场显的尤为重要。靠近消费市场可以带来更多的敏感信息。对于大宗产品，会有所不同。
3自动化生产应用于EMS电子企业管理的意义
在无人干预的情况下，按规定的程序或指令自动进行操作或控制的自动化生产，其目标是“稳，准，快”。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面，特别是应用于EMS电子企业中效果更好。由于采用自动生产化，人们可以从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，同时扩展人的器官功能，提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。我们知道自动化生产应用范围很广，例如：机械制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等，也有包括不同性质的工序：毛坯制造、加工、装配、检验和包装等；对于切削加工自动线，在机械制造业中发展最快、应用最广。其主要有：用于加工箱体、壳体、杂类等零件的组合机床自动线；，由通用、专门化或专用自动机床组成的自动线用于加工轴类、盘环类等零件；用于加工工序简单小型零件的转子采用旋转体加工自动线。
电子信息技术可以分为微电子技术、通信技术、计算机技术、网络技术等。微电子技术，是现代网络技术、通信技术、显示技术以及计算机技术的基础。其基础为半导体器件，核心为集成电路，具有体积小、速度快、重量轻、可靠性高等特点。通信技术是指在人、地点、进程和机器之间，信息按照达成的协议进行传送的技术。计算机技术涉及的内容比较广，与电子工程、应用物理、机械工程、现代通信技术和数学等紧密结合，具有非常显著的综合特性。网络技术涉及传统的通信网络、互联网以及物联网等内容。电子信息产业，是知识经济时代的核心支柱产业之一，同时也是一个国家或地区综合竞争能力的评价指标之一。电子信息产业的特征主要包括:一是技术创新频率高。电子信息产业属于知识密集型、技术密集型产业范畴，其核心特征是技术创新频率高，与其它产业相比产品生命周期更短暂，产品更新换代与技术升级的速度更快。正是由于这种高频率的电子信息技术升级和产品换代，要求电子信息技术企业在资金、体制、人才以及法律法规等多方面相互协调，才能保证其持续优化与进步。二是资金技术投入高。电子信息产业需要高密度的研发资金投入，大量的技术设备使用和大规模的技术人才储备，才能保证具有竞争优势的电子信息技术产品面世。加之生命周期短暂，行业企业竞争激烈，只有保持高密度的资金、技术、人才等的投入，才能保持竞争优势。同时，由于电子信息技术产品研发的不确定性和研发风险较高，新技术研发与新产品研制的人力、物力和财力投入后一无所获，从而更增加了电子信息产业的高成本和高风险性。三是市场巨大收益高。电子信息产业虽然具有高风险性，但由于该产业与社会经济生活紧密相关，社会经济生活无法脱离电子信息产业，从而决定了电子信息产业市场巨大，企业一旦开发出合适的产品，将得到巨大的市场收益和竞争优势。正是由于电子信息产业的高附加值和高创造性，决定了其具备高收益性特点。
二、河北省电子信息产业现状分析
近十年来，河北省电子信息产业发展速度较快，取得了较好的成绩。2015年，河北省电子信息产业将实现主营业务收入3，500亿元以上，年均增速30%以上，计划完成工业增加值1，000亿元。计划建设一批企业技术研发中心，建成保定、廊坊、邢台、石家庄、秦皇岛五大产业基地，培育一批特色产业园区。2015年，河北省将鼓励开展下一代移动通信、下一代互联网、多模卫星导航等技术研究，重点支持移动通信、卫星通信、光通讯、多媒体通信等系统的研发和产业化，带动石英晶体、光端机及其配套等元器件、功率器件集群式发展。完成北斗一代、二代及其兼容产品的开发，形成芯片组、OEM模块组及整机系列产品。以新一代移动通信建设为契机，做大通信系统配套产业。到2015年年底，通信及导航设备产业主营业务收入900亿元，实现工业增加值270亿元。
三、河北省电子信息产业升级问题分析
(一)产业规模整体偏小。2010年，全部电子信息产业企业仅占河北省规模以上工业企业的2%，工业增加值仅占全省GDP的1．14%。拉动作用明显的龙头企业少，进入全国电子信息百强的企业只有3家。投资类、消费类龙头整机产品匮乏，基础类产品约占全行业的60%。2015年，河北省电子信息企业计划达到500家左右，其中培育年销售收入超500亿元企业3家。但和国内电子信息产业大省比较，整体规模仍偏小。2015年，河北省电子信息产业计划完成工业增加值1，000亿元，与往年相比有较大幅度提升，但即便如此，也仅占河北省GDP的3．3%，产业规模明显偏小，需要进一步做大。
(二)资金技术投入无法满足需求。“十一五”期间，河北省电子信息产业固定资产年均投入不足40亿元，仅占河北省工业固定资产投资的0．08%。研发资金累计投入40．36亿元，仅占河北省电子信息产业主营业务收入的1．67%。“十二五”期间，河北省电子信息产业固定资产年均投入和研发资金投入虽有一定程度增加，但与企业技术升级和产品换代需求相比，投入仍不足以满足需求。由于企业投入不足，企业负债严重，直接导致河北省电子信息产业竞争优势不明显，甚至较大幅度落后于国内东部沿海省份，电子信息技术创新能力弱，需要进一步做强。
(三)缺乏复合型领军人才和高技能人才。电子信息产业属于知识密集型和技术密集型产业，所涉及的专业领域广，技术范围宽，需要既懂技术又擅长管理的复合型领军人物人才。目前，河北省电子信息产业中，在全国知名的创新型复合型领军人物很少，远不能满足产业创新的需求。同时，高技能操作人才普遍短缺，人才流失现象严重。
(四)产品结构初级化，附加值低。由于河北省电子信息产业在全国竞争能力不强，规模效益和产业集聚效应不明显。加之多年来资金投入和技术储备不够，缺乏大师级领军人物，缺少高技能操作人才，成熟技术人才流失等多方面问题的影响，从而导致河北省电子信息技术产品结构初级化，附加值低。
四、河北省电子信息产业结构优化升级的对策
(一)积极承接产业转移，全面做大电子信息产业规模。京津冀一体化发展已上升为国家级发展战略，京津冀经济发展已成为除珠三角、长三角外的国家经济发展的第三极。紧紧抓住环首都绿色经济区建设、长三角和珠三角产业转型升级等机遇，大力招商引资，积极承接京津产业转移，全面推进电子信息产业做大。
(二)创新投资融资机制，全面做强电子信息产业实力。河北省应结合河北省实际情况，设立省级战略性新兴产业发展专项资金，统筹使用产业发展资金、工业技术改造专项资金，通过混合所有制改革，优化电子信息技术企业产权结构，创新河北省电子信息技术企业的股权投资融资机制，探索建立政府引导，市场运作，投资主体多元化，资金来源多样化的投融资体制。支持电子信息产业项目建设、高新技术成果转化、技术研发和改造、引导传统产业转型。
【中图分类号】TM 【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2012）08-0083-1.5
电力系统中电气自动化技术包括继电保护、变配电站集中监控以及远方调度管理部分。智能化开关与智能化开关柜，以及变配电站综合自动化系统集继电保护、数据监测及远方调度于一体，在变配电自动化设计中应根据工程实际情况选用。
一、电力系统中电气自动化技术研究方向
1.智能保护与综合自动化技术对电力系统自动化保护的新原理进行了研究，将国内外最新的人工智能、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于电气自动化保护装置中，使得新型保护装置具有智能控制的特点，大大提高电力系统的安全水平。对自动化系统进行了多年研究，研制的分层式综合自动化装置能够适用于各种电压等级电站。智能自动化保护技术领域的研究处于国际领先水平，综合自动化领域的研究已达到国际先进水平。
2.电力系统自动化实时仿真系统对电力系统负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了深入研究，引进了电力系统数字模拟实时仿真系统，建成具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可进行多种电力系统的稳态及暂态实验，提供大量实验数据，并可和多种控制装置构成闭环系统，协助科研人员进行新装置的测试，从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供了一流的实验条件。
3.电力系统配电网自动化技术电力系统配电网自动化技术在中低压网络数字、配网模型、高级应用软件、信息配网一体化方面取得了重大技术突破。其中，采用数字信号处理技术，提高了载波接收灵敏度，解决了载波正在配电网上应用的衰耗、路由等技术难题。高级应用软件将输电网的理论算法与配网实际结合起来，采用了最新国际标准公共信息模型，采用配网递归虚拟流算法进行潮流计算，应用人工智能灰色神经元算法进行负荷预测。
4.人工智能在电力系统中的应用结合电力工业发展的需要，开展了将专家系统、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。在上述实用软件研究的基础上开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，以提高电力系统运行与控制的智能化水平。
二、电力系统中电气自动化技术方案设计思想
随着计算机和网络通信技术的发展，通过网络与电力系统通信，从信息流的角度看，保护控制、测量的信息源都是来自现场，只是要求不同而已。保护主要采集设备的故障异常状态信息，总控单元直接接收来自上位机或远方的控制输出命令，经必要的校核后可直接动作至保护操作回路，省去了遥控输出、遥控执行等环节，简化了设备，提高了可靠性。
1.电力系统中电气自动化技术系统选型主要从电力自动化系统监测与远方调度方面考虑，对于电力自试论电力系统中电气自动化技术广东中山市城区电气工程有限公司蔡蔚动化系统保护而言，应优先考虑选用微机保护综合自动化系统。电力系统自动化选型接线比较简单，应以常规继电保护为主，选用价格低、性能可靠的智能化开关，可以取消常规继电保护。
2.电力系统中电气自动化技术设计原则电力系统自动化的电气主接线方式按原设计不变，在单线系统图的设备型号说明中应注明采用计算机监测与控制系统后所增加的设备数量与型号，如电量变送器，电力监控器等。对于需要通过计算机监测与控制系统进行远方遥控操作的开关，一定要选用能进行远方分、合闸功能的自动开关。开关运行状态要进入计算机监测与控制系统的开关，一般要有一对独立的常开接点引入计算机监测与控制系统。低压自动开关的型号设计时一定要注意满足这一要求，多选一对常开辅助接点。对继电保护设计来讲供电系统可以考虑选用变压保护，而且应优先考虑采用变压电站综合自动化技术。
三、电力系统中电气自动化综合技术化系统
1.综合自动化系统外部电缆设计变配电站综合自动化系统的外电缆设计非常简单，只有一根通信电缆与一根交流220V电源线。通信电缆一般选用计算用屏蔽电缆，使用一对备用一对，也可以选用双芯屏蔽双绞线。大型变配电站也可以考虑使用光缆，电力监控器应由专用电源集中供电，以保证供电可靠性，增加抗干扰能力。有些电力监控器可以用220V直流电源供电，此时可以由直流屏集中供电，10kV及以下电压等级的供电系统一般应选用只有监控功能的电力监控器。变配电站数量少时，可以不设现场控制站，电力监控器的通信电缆可以直接引到中央控制站。
2.变压电站综合自动化系统的选用变压电站综合自动化系统的成套设备生产厂商有很多，例如国内的鲁能、南瑞，国外的SIMENS、ABB等公司。应该根据实际设计要求与系统的功能，综合考虑选功能，一般的变压电站综合自动化系统应该具有数据库功能、高级专家功能、运行管理功能、网络互联功能。选用的基本原则是在满足要求的情况下，系统运行的可靠性好、性能价格比高。变压电站综合自动化系统的选用一定要科学、合理，为电力系统的自动化设计提供精确的数据，为提高电力系统的自动化设计做好技术保障。
四、结语
以上针对目前我国电力系统运行现状，阐述了变配电自动化系统的设计思想，并从系统选型、电气设计原则等方面对设计过程作了相应的说明做了简要介绍，也是实际工作经验的总结。对于同样的工程，不同的设计人员，由于考虑问题的侧重点不同，可能设计方法会有一定的差异，但基本内容是相同的。
【参考文献】
[1]王仁.电力系统中电气自动化技术处理中应用思考[J].北京技术，2009（11）.
一、电气工程自动化在生产运行电力系统中的作用
1、快速高效自动控制技术
系统在运行的过程中能够通特定的数据信息对相应的设备做出操作指令，发出的操作指令是能够即时到达的，由于如果设备不同的话，其设备的地址代码也不同，因而发出的指令十分准确，确保了精确操作，比起人工操作来说发生错误操作的概率是十分低的，因此该系统的操作是快速高效的自动控制技术，并且该自动控制技术具有十分良好的交互功能，其所具有的交互功能能够和控制中心进行数据信息的反馈，从而进一步确保了控制的精确和快速高效。
2、便于实现全过程全时段监控
自动控制技术的优势除了快速高效和精确之外，还十分便于实现全过程的全时段监控。人们所实施的电气工程是全天候24小时均需要不间断运行的，按照人们平常积累的经验来进行分析，在深夜等管理的盲区容易导致管理的疏忽，是电气故障的多发时段和区域，在这些容易发生故障的多发时段和区域，人们的传统的管理模式是难以实现全程的有效的监控的。而数字化的自动控制技术恰好弥补了这一缺点，可以对工程进行全过程全时段的监控，从而避免故障的发生，确保工程的正常运行，实现了对整个系统的高效、实时的控制和调配。
二、电气工程自动化在电力系统运行中相关技术应用
1、计算机技术
电力系统运行对于电气工程自动化具体技术的运用，呈现在计算机技术的应用方面。计算机技术作为当前电气工程自动化相关技术中最为主要也最为关键的技术，在电力系统运行的配电、变电以及供电等环节都有较为深入的使用。（1）就计算机技术中的智能电网技术而言，智能电网技术作为计算机技术中最为典型的技术，它在电力系统中的应用涵盖了供变电以及输配电等各个环节的电力工作，使电力系统网络实现了智能化的配网。（2）就计算机技术中的电网调动的自动化技术应用来讲，电网调动的自动化技术作为最主要的电力系统运行的自动化技术组成，通过对不同级别的电网进行自主的调动，将国家的整体电网设备极大地结合在一起，成为国家电力系统工作中的信息收集及有效监控力量。（3）变电站的自动化技术也在电力系统中得到了大力的应用，它通过应用计算机网络的数字化以及信息集成功能，极大地实现了计算机对于电力系统工作各项信息的记录以及整合分析。
2、PLC 技术
PLC 技术也是电力系统对于电气工程自动化的技术运用的重要方面。PLC 技术作为继电接触的控制技术和计算机技术二者进行结合的技术产物，它可以在工作过程中实现对于电力系统工作的各部分指令的自动编程以及信息记录和运算等，帮助电力系统实现了灵活运行以及较低能耗的工作状态。（1）PLC 技术用来帮助电力系统完成信息数据的采集、分析及整合以及转换和传递等工作，使电力系统实现了对于某些柔性操作的智能控制。（2）PLC 还应用于电力系统工作的顺序控制工作，它通过对电力系统运行中的单独模块信息进行控制以及对信息总线进行通信连接等，极大地推动了电力系统的相关工业的协调有序地生产。（3）PLC 技术还通过控制电力系统中的温度、压力以及流量等实施连续的模拟闭环控制，实现对于电力系统各个环路工作的有效调节。（4）电力系统对于PLC 的应用还体现在使用PLC 进行开关量的控制，通过PLC 对于输入和输出信号的通电以及断开控制，帮助各种生产工作实现了高效的自动化生产。
三、电气自动化的综合技术发展趋势
1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管
IGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时，模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在 模块化和复合化思路的基础卜，其发展便是功率集成电路 PIC（Powerl， lntegratcd Cirrrrcute）， 在PIC，不仅主回路的器件，而且驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起，形成一个整体，这可以算作第四代电力电子器件。
2、变换器电路从低频向高频方向发展
随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。
1986年美国威斯康星大学Divan教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的‘硬开关’，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。这样，可以使逆器尺寸减少，降低成本，还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此，谐振式直流逆变器电路极有发展前途。
3、通用变频器开始大量投入实用
一般把系列化、批量化、占市场量最大的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从产品来看，第一代是普通功能型U/F 控制型，多采用16位CPU，第二代为高功能型U/F型，采用32位DSP或双16位CPU进行控制，采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器.具有挖土机和“无跳闸”能力，也称为“无跳闸变频器”。这类变频器！目前占市场份额最大。第三代为高动态性能矢量控制型。它采用全数字控制，可通过软件实现参数自动设定，实现变结构控制和自适应控制，可选择U/F频率开环控制、无速度传感器矢量控制和有速度传感器矢量控制，实现了闭环控制的自优化。从技术发展看，虽然电力半导体器件有GTO、GTI、IGBT，但以后两种为主，尤以IGBT为发展趋势：变频器的可靠性、可维修性、可操作性即所谓的RAs（ Reliabiliry，Availability，Serviceability）功能也由于采用单片机控制动技术而得以提高。
四、结束语
综上所述，伴随着国民用电量的急剧增加，保障用电安全和质量成为了一个刻不容缓的问题，而电气工程自动化技术在这方面具有巨大的优势。在目前的电力系统中，电气工程自动化技术得到了一些运用，但其整体的水平还较低，还有很大的发展潜力，也有一些急需解决的问题。电力系统的自动化和智能化是其主要的发展方向，只有如此才能保证电力系统的稳定运行和健康发展。
参考文献
[1] 孙华.电气自动化在电力系统中的运用[J].神州，2012，（2）；
[2] 胡荣荣.电气自动化技术在电力系统中的应用探析[J].机电信息，2012（30）：109、111；
1 前言
自1960 年冶金工业的第一台控制用计算机应用于带钢热连轧机辊缝和速度设定以及70 年代带钢轧制实现计算机控制以来, 30 年中计算机控制已经经历了四、五代的变迁, 控制系统的硬件和软件更新速度越来越快。冶金工业的多级冶金自动化控制系统开始呈现出新的特点, 以马钢2250 热轧带钢生产线为例: 电气传动系统更加稳定、大型化; 基础自动化系统接近分布式系统, 功能更加标准化; 过程控制级网络通讯高速化, 使得许多传统热连轧自动化控制系统中基础自动化系统的功能已经成功移植到过程控制系统, 过程控制系统的高速数据采集以及高速在线控制功能使得轧制模型计算精度已经达到了前所未有的高度; 基础自动化与过程控制系统结合更加紧密, 基础自动化系统与过程控制系统之间的界限逐渐模糊。
2 工艺布置以及工艺特点
如图(1) 所示, 马钢2250 热轧带钢生产线由三座加热炉, 大压下侧压机, 1号立辊轧机, 1号粗轧机, 2号立辊轧机, 2号粗轧机, 保温罩, 切头剪, 7机架精轧机组, 层流冷却, 3座地下卷取机以及托盘式运输线等组成。
图1 生产线线工艺布置图
跟其他传统轧线相比:
2.1 宽度控制能力更强、也更复杂
由于大压下侧压机的使用, 使得马钢2250 热轧带钢生产线的最大减宽量可达350mm, 但是由于侧压机形成的狗骨的变形恢复原理与传统的立辊轧机形成的狗骨的变形恢复原理大大不同, 因此造成了侧压机出口宽度精度不高。这就要求粗轧前的立辊轧机设定更加准确, 道次要求更加严格。
2.2 轧制节奏更快
目前, 马钢2250热轧带钢生产线的轧制节奏最高已达每小时29 卷, 接近每2 分钟1 卷。
2.3 轧制计划自由度更大
马钢2250热轧带钢生产线的自动化控制系统有丰富的手段根据实际工艺情况在线调整道次规程以满足目标要求, 同样各级自动化控制系统特别是过程控制系统能非常良好的适应来料尺寸(板坯钢种、宽度、厚度)、轧制计划(成品厚度、宽度)的突然变化,因此由于生产订单的复杂性造成的马钢2250热轧带钢生产线钢种变化频繁、成品宽度厚度跳变剧烈等等在传统热轧带钢生产线所无法容忍的轧制情况已对该生产线的生产和质量不再造成巨大影响。
3 自动化控制系统
3.1 系统组成
热轧板带生产线特点是连续、高速、实时、高精度, 在马钢2250 热连轧线控制系统完全体现了这样的特点。
3.2 高速、稳定的通讯技术
通常, 常规热轧生产线的各级自动化控制系统拥有数量种类众多的控制器, 如服务器, PLC 控制器, 单片机等等; 操作系统也五花八门, 如WINDOWS,UNIX, LINUX, VMS 或者嵌入式操作系统。为了实现简单网络拓扑上的高速稳定的通讯, 马钢2250 热轧生产线采用了EGD 技术和TCNET 技术。
3.2.1 EGD 技术
EGD 是英文“Ethernet Global Data” 的缩写,是美国GE 公司首倡的一种TCP/IP 通讯协议, 通过EGD 通讯技术, 可以实现计算机之间高速的数据交换。可以实现各种操作系统下的TCP/IP 通讯是其最大优点之一。马钢2250 热轧带钢生产线实现了过程控制服务器, 基础自动化PLC 控制器, 特殊仪表之间高速的EGD 通讯, 部分数据交换速度已达20ms。
3.2.2 TCNET 技术
TCNET 技术是日本TOSHIBA 公司研制的一种以太令牌光纤环网(根据控制要求, 也可以设置成以光纤双环网或者单环网), 通过TCNET 技术, 可以实现PLC 控制器及计算机之间高速的数据交换。通过TCNET 技术,马钢2250 热轧线PLC 控制器之间的部分数据流交换速度已达1ms, 这极大地满足了高速控制器特别是HGC 控制器之间的通讯要求。
3.3 传动系统趋于更加稳定、过载能力更强马钢2250 热轧带钢生产线, 其主传动变频器选用TMEIC 公司生产的大功率IEGT 变频器, IEGT 是英文“Injection Enhanced Gate Transistor”的缩写,IEGT 变频器为三电平交- 直- 交变频器。TMEIC 公司生产的IEGT 变频器的控制特点:系统保持高稳定性, 速度调节器拟合了反超调控制技术, 系统输出没有超调; 采用模拟跟随控制技术( SFC 控制) , 降低了冲击速降, 避免了扭振与机电共振; 功率因数控制技术, 系统功率因数为1, 电网不须要安装高次谐波滤波器与静态无功补偿装置; 使用高性能测速元件(Resolver) , 系统静态精度达0.01%, 同时IEGT 元件能忍受很高的di/dt 与dv/dt。这些特点决定了马钢2250 热轧带钢生产线的主传动系统更加稳定、过载能力更强。
在马钢2250 热轧带钢生产线X80 钢种的开发过程中, 由于X80 的特点决定需要低温轧制, 超低的出炉温度, 超低的精轧开轧温度, 超低的精轧出口温度, 超低的卷取温度, 这是对主传动系统的严重考验:
3.3.1 由于材质太硬, 粗轧区域, 上下辊的负荷分配严重不平衡, 导致了上辊负荷有时可达190%;
3.3.2 精轧F6 甚至工作在170%的过载状态;
3.3.3 当目标厚度为20mm 时, 卷取机的卷取负荷处于过载状态;即使是工作在这样苛刻的环境下, 主传动系统没有因此而跳闸堆钢, 这是以前的主传动系统所没法比拟的。
3.4 基础自动化系统
目前, 一般热连轧生产线选择的基础自动化控制系统都是使用PLC 作为主要的控制器, 马钢2250热轧带钢生产线选用TMEIC 生产的V 系列控制器, 其特点为: 微型化、网络化、PC 化、高速化、分布式。
3.4.1 马钢2250 热轧带钢生产线的基础自动化系统的主要应用功能有:
（1）全生产线物料的实时位置跟踪及数据跟踪(微跟踪);
（2）全生产线所有设备的逻辑、顺序控制;
（3）全生产线的各种自动位置控制(APC);
（4）粗轧、精轧、卷取主令控制及其他设备的速度控制;
（5）全生产线的各种辊道控制;
（6）粗轧机负荷平衡控制;
（7）飞剪控制;
（8）精轧机活套控制;
（9）板坯宽度控制;
（10）带钢厚度自动控制(AGC);
（11）全生产线的模拟轧钢。
3.4.2 V系列控制器
V系列控制器属于PLC 范围, 在实际的应用中, 使用方法与工业控制PC 计算机非常相似。其特点是:PC 化: V 系列控制器的C3CPU 模块就完全可以说是一台计算机, C3CPU 模块拥有工业PC 机的全部硬件设备, 兼容WINDOWS 2000 或者其他操作系统, 有各种外设接口(如显示设备、键盘、鼠标接口、串并口、USB 口)。同时C3CPU 模块因为是PLC控制器, 还具有PLC 控制器特有的高速I/O 访问能力。高速化: V 系列控制器的STC 控制器拥有超高速的扫描能力, 扫描速率最快可达2 ms。网络化: V 系列控制器配有普通以太网模块TN721, 通过TN721 模块, 可以对V 系列控制器进行网络配置, 配置跟普通PC 计算机网卡原理一致;完成网络配置后, 工程师可以在同一网络上的任何计算机访问任意一台V 系列控制器, 这极大的简化了工程师的工作量, 同时也为V 系列控制器的分布式特性打下了基础。
3.4.3 V系列控制器的分布式监控、维护工具VtoolVtool 是V 系列控制器的监控、维护工具工具,其特点除了简单方便外、其最大特点是分布式访问。Vtool 与V 系列控制器之间采用分布式连接技术中最为复杂的“众播通知式联接”, 因此网络中任何有效安装了Vtool 工具包的节点都可以独立自由的访问同一网络中的V 系列控制器节点,Vtool 工具与V系列控制器的任何节点出了问题不会影响其他节点。
3.4.4 高速在线数据采集
系统ODGTMEIC 提供的基础自动化系统的在线数据采集ODG 可以提供非常高速的数据采集。最高速率可达5 ms 每次。
3.5 过程控制系统
马钢2250 热轧带钢生产线不仅仅只有基础自动化系统, 其过程自动系统(L2)同样具有高速控制,高速通讯能力, 许多以往只能在基础自动系统实现的功能在马钢2250 热连轧线由过程自动系统来实现。
3.5.1 过程控制系统主要功能有:
（1）生产和控制数据的输入及管理;
（2）工艺和控制数据的在线采集和处理;
（3）全生产线物料的实时位置跟踪及数据跟踪(宏跟踪);
（4）过程自动化各项设定值的计算;
（5）模型参数自学习以实现优化控制;
（6）轧制节奏控制;
（7）终轧温度控制(FTC);
（8）卷取温度控制(CTC);
（9）过程自动化级人机对话以实现全生产线的数据监控和数据处理;
（10)全生产线的模拟轧钢;
3.5.2 软硬件产品标准化
马钢2250 热轧带钢生产线的过程控制系统的硬件系统全部选用标准化商业计算产品, 软件系统选用TMEIC 的PASolution 系统平台。
【关键词】电气自动化 实践 工业生产
1 电气自动化控制技术概述
1.1 电气自动化的发展意义
随着世界范围内的工业化发展越来越迅速，自动化技术在许多领域得到了长足的发展，应用领域也比较广泛，对于当前的高新技术产业而言，电气自动化控制技术是当前企业实现效率与安全的重要保证。随着技术的不断进步，电气自动化控制取代传统意义上的人工操作已经是必然的趋势，许多企业使用先进的自动化技术进行转型，一方面大大的节约了成本的消耗，另一方面它提高了企业未来发展的方向，让企业能够以更好的技术引导企业发展。电气自动化已经是工业发展水平的重要指标，通过电气自动化控制技术可以减少人员犯错的可能性，提高企业施工的精确性，最终实现企业的效益提升，安全性能也得到较好的保证。
1.2 电气自动化的基本特征
和传统的技术方法相比，电气自动化控制技术具有自己的特色，这些特征将它与其它技术方法区别开来，具体而言，它具有四个比较显著的特点：第一，电气自动化控制技术具有最好的准确性和快速性，全自动化的操作模式使得主观错误较少，主要靠机器的自动操作，信息量比较少，所以大大的提高了工业生产的效率水平和安全性能;第二，电气自动化控制技术在信息传递和反应速度上具有非常大的优势，它与其它系统也可以兼容，通过远程操作可以实现大多数功能的操作;第三，电气自动化控制技术操作上更加简单快捷，在最短的时间内可以实现控制，从而以更大的效率实现操作;第四，电气自动化控制技术通过远程控制可以实现许多的操作，提高了工作的安全性。
1.3 电气自动化的发展现状
随着计算机水平的不断进步，集成电路发展迅速，直接促使电气自动化控制技术得到了长足的发展，在许多领域都应用广泛，当前电气自动化控制技术在发展过程中表现为三个方面：首先，电气自动化控制技术是当前大多数工业生产过程中的实际的核心技术，满足了大多数生产的需求;其次，电气自动化控制技术当前应用广泛，在工业发展领域应用不断深化;最后，电气自动化控制技术大大的提高了工业生产的效率水平，也推动了工业生产的深化发展。因此，电气自动化控制技术的大发展促进了整个工业生产的发展，给世界范围带来了巨大的发展。
2 电气工程的设计原则
2.1 供电设备的优化设计
为了不断提高电能的使用效率，电力工程在设计过程中需要不断进行优化，不但要保证用电的需求，还要充分发挥电力工程的积极性，提高电力通讯的可靠性和稳定性。在进行优化设计时，供电设备的优化选择需要从设备的安全性出发，线路必须满足国家和行业的相关规定，负荷水平和绝缘距离要符合相关规定，防雷装置也要必备，防浪涌、防静电装置都需要完善，这样才能保证供电设备的良好安全运行。
2.2 降低成本消耗
电气工程的设计不但要满足功能性的需求，还要在安全性能上有良好的保障。当前的电气工程设计往往是从降低成本消耗方面进行，不断降低电力资源因直接或者是间接原因而造成的损失，保证负荷的均衡，让设备的维修费用减少，加强节能，不断提高设备的使用效率，这样才能提高企业的最大效益。
2.3 提高设备利用率
电气工程不断提高设计水平，目的就是为了满足当前日益增加的各类需求，还要满足电气工程的功能使用和安全性能，只有这样才能不断提高设备的使用效率。当前在电气工程设计阶段，一般是对于选择系数进行，比如说选择合理性好的应对负荷。在具体的实施过程中，也要根据实际情况选择相应的措施，目的就是不断提高设备的利用率。
3 电气自动化的应用分析
当前电气自动化在许多领域有着极为广泛的应用，特别是许多企业内部使用电气自动化对工业控制平台进行掌握，在计算机相关领域也应用广泛，大大的提高了我国工业领域的效率与水平。
3.1 先进控制的应用
在实际的工业生产中，建模是比较复杂的问题，而通过控制技术的使用，可以大大的削减建模的难度，因此，先进的控制技术在工业生产中起着极为重要的作用，通过控制技术的实施，可以对模型进行预测分析，对于控制的水平进行推断，具有明显的预测和控制双重功能。另外，对于数学模型中的许多复杂变量，先进的控制技术也可以进行妥善处理，这都大大加强了企业的实际生产效率水平。先进的控制技术是通过计算机的相关技术，对数据进行处理、加工、分析、传输等等操作，实现设备的良好操作。先进控制当前正在向智能化发展方向融合，通过智能化的软件实现对操作的规范和监督。
3.2 现场总线的应用
为了解决在系统信息传递过程中出现的一系列问题，现场总线是必不可少的通信系统，它将自动化系统和智能设备进行连接，促进了工业生产的效率极大化进步，创新性的变革了工业生产的模式，在工业领域得到了广泛的使用和推广，是促进工业发展的决定性力量。现场总线作为通信系统，它的系统化和控制水平比较强，具有其他系统没有的完善性和全面性，具体而言，现场总线具有如下优势：它更加智能化和数字化，功能更强，开放性更大，是工业发展的未来趋势。另外，现场总线使用简单便捷，涉及到的设备不多，所以也大大的节约了成本支出，从另一方面提高了企业的效益水平。现场总线的使用使得电缆的使用次数降低，施工费用大大削减，对于企业最大化利润的目标也是很有利的。当然，从我国实际情况来看，现场总线的系统控制还是不完善的，体现出分散、不成熟的特征。
参考文献
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[2]付明鑫.电气自动化在工业生产中的重要性与发展方向的研究[J].电子技术与软件工程，2014（03）.
一、生产性实训平台的建立
二、生产性实训的运行机制
(一)课程标准与企业的产品安装结合
生产性实训首先是为学生创造一个真实的生产性工作环境,在该环境中使学生的“工”与“学”有机地结合起来。电气自动化实训教研室作为生产性实训教学的执行部门,首先是代替了一般企业的电气安装车间,其次将校企合作单位的全部电气产品的安装任务在自动化实训教室完成。同时,利用学院人才技术等优势,为企业排忧解难, 提供各种技术服务。
由专业建设指导委员会、电气自动化技术专业负责人与自动化实训教研室对企业提供的产品电气原理图、工艺要求及工艺文件进行研究,根据产品的特点及生产要求,对产品进行课题化。在实训教学课程标准中进行明确规定,课程标准中的双速电动机控制线路安装训练、线槽配线工艺训练、机床电气线路的故障检修、变频器的安装与调试等课题都与相对应的电气产品来完成。所有的电气生产任务都与典型生产机床电气控制电路课题相结合,同时与线槽配线工艺、机床电气线路的故障检修相结合。通过生产性实训环节,使课本上抽象的理论知识通过实践掌握。
(二)生产性实训的开展
根据人才培养方案,电气自动化技术专业学生在校的实训由4个学期共31周组成,内容涵盖职业资格标准要求。学生第一次实训时,主要进行基本技能训练;第二、三次实训时,根据企业的生产任务,结合实训课题进行生产性实训,第四次实训主要进行综合强化和提高训练,并取得高级维修电工职业资格证书。具体教学时通过任务驱动,项目载体教学方案的引导,运用一体化的教学和生产性实训场所,实现“做中学,学中做,学做结合” 采用“电气产品—产品任务课题化—工作任务—实施—评估”五步教学法,帮助学生自主学习,积极探索,培养独立或团队协作分析、解决问题,主动建构自己的知识、能力体系。
(三)成立领导工作机构,确保生产性实训进行
在生产性实训过程中,为了协调企业生产任务与学生实训过程中的教学任务的关系,我们成立了常设机构——工学结合领导小组,该机构既有企业技术人员,又有企业的生产部门负责同志,既有学校教学管理人员,又有实训教学的教师参与,从而保证生产性实训平台的正常运行。
在生产性实训过程中明确校、企双方的责任,学校结合企业生产实际和教学培养目标要求,制订并实施实训教学课程标准,作好企业产品的电气生产任务;企业选取思想、业务技能素质好的工人师傅来承担学生的指导教师,协助学校共同完成对学生的培训任务,对实训学生进行企业文化教育,结合企业生产实际组织现场教学和技能训练, 并组织学生完成生产任务。
三、生产性实训的优越性
(一)有助于学生了解工作性质, 接受企业文化的熏陶
生产性实训平台的建设,有助于学生了解工作性质, 接受企业文化的熏陶, 熟悉岗位要求,掌握职业基本技能,特别是对于学生职业适应能力的培养具有重要的意义。另外学生深入业务领域, 解决生产中的实际问题,并结合岗位环境, 培养职业关键能力,及早形成职业能力, 这样在未来就业时就能够驾轻就熟、快速上岗, 成为受企业欢迎的高技能人才。因此,生产性实训平台的建设, 对培养学生职业适应能力, 促使学生由“准职业人”向“职业人”转型, 具有重要意义。
(二)有利于提高了学生的产品质量意识和节约意识
由于生产性实训过程中,引入了企业的管理模式,学生实训的产品将直接作为产品发到用户手中,所以要求有严格的产品检验过程。西安专用机床厂是通过 ISO2000认证的企业单位,因此有一整套产品的检验制度,如PDCA管理模式、4M作业管理法提高产品质量,改善作业方法,提高劳动效率;守时制度、质量意识、安全文明生产意识。尤其是电气作业人员的团队协作精神和一丝不苟、乐于奉献的作风,同时还有利于提高学生的分析思辨能力及实践创新能力。
(三)有利于学生职业素质的提高
我们电气自动化技术专业多年来采用工学结合的生产性实训的教学方式,突出学生的实践教学,尤其是使学生在实训过程中能接触到具体的生产任务,从而使学生的专业知识得到了充分的应用,而这正是维修电工职业资格标准中最重要的一项专业技能。所以,我们的“生产性实训”的最突出的优点就是学生的技能提升很快,与其他职业技术学院相比较,我们学生的高级维修电工职业资格证书的获取率在95%以上。而大多数职业技术学院的高级维修电工通过率较低。我们的学生到单位后适应工作岗位很快,受到用人单位的好评。连年来毕业生就业率都很高,初次就业率在80%以上,甚至出现用人单位提前预订毕业生的场面。
四、生产性实训的特色
据介绍，石狮市近年来依托纺织服装产业优势，积极培育石狮经济增长新动力，将发展“互联网+实体经济”作为石狮市实施创新驱动的重要支撑，推动本土传统服装产业深化电商应用，通过整合纺织服装行业各要素资源，加强产业链协作，全面推动实施乃至泉州产业转型升级。在“互联网+”时代下，石狮电子商务迅猛发展，目前石狮有电子商务的企业及个人超3.5万家，全市电子商务年交易总额超过500亿元，先后涌现出多家网络销售额过亿元的企业，电子商务领跑全国县域电子商务发展。石狮电商大会基于纺织服装产业优良基因，致力于为海西众多互联网企业提供最新最全的行业资讯盛会，自2013年4月18日作为海博会配套活动举办首届至今，反响强烈，不仅得到了石狮市委、市政府的大力支持，还不断在业内引发讨论热潮。短短五年时间，石狮电商大会已经成为颇具影响力的本土电商领域年度盛会。
目前,变电站综合自动化技术已经在我国得到广泛的应用,但是,变电站综合自动化技术的运用还存在一些技术上的局限性。另外,随着电力系统的结构越来越复杂,电压等级越来越高,对系统运行管理也提出了更高的要求。随着数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的日臻成熟并开始实用化,以及计算机高速网络在电力系统实时网络中的开发应用,数字化变电站技术开始在我国逐步得到应用。数字化变电技术代表着变电站自动化技术的发展方向。IEC61850标准为数字化变电站技术奠定了技术标准。数字化一次设备以及数字化通信技术的发展及实用化,也使得按IEC61850建设数字化变电站成为可能。
一、数字化变电站设计的特点
(1)智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计,简化了常规机电式继电器及控制回路的结构,数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之,变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替,常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
(2)网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备,如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造,设备之间的连接全部采用高速的网络通信,二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口,通过网络真正实现数据共享、资源其享,常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
(3)自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化;数据信息分层、分流交换自动化;变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告,指出故障原因,提出故障处理意见;系统能自动发出变电站设备检修报告,即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分;而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次,分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。
二、350KV数字化变电站工程实施
(1)总体建设方案
由于电压等级高,电子式互感器应用成熟度不够,暂不采用数字式的电流电压互感器;采用智能终端连接常规断路器,安装到开关场;一次设备采用全电动、全远方、程序化操作设计;主要IED之间的信息交互采用IEC61850标准的MMS和GOOSE技术;保护和测控装置按传统的变电站二次设备功能配置。
(2) 网络组建
①MMS网。MMS网主要承担间隔层IED装置及站控层计算机之间的信息交互,通过MMS报文实现变电站“四遥”功能。
为减少单个环网中交换机节点数,将MMS网分为两个环,站控层主机一、主机二分别接至两个不同的主交换机,350KV间隔层设备MMS通讯口接入一个环,220 kV及35 kV间隔层设备接入另一个环。
②350KV GOOSE 网络。350KV第一套、第二套保护GOOSE网络单独组网,互不联系。350KV每套GOOSE网每串设置交换机2台,每段母线设置交换1台,全所500kV远景共需交换机24台。
③220 kV GOOSE网络。220 kV第一套、第二套保护GOOSE网络单独组网。同一间隔的线路保护、智能终端、测控接于同一交换机,一台交换机不得接入同一方向的两条出线保护,并最多接入4个间隔相关IED设备。测控只接入第一套GOOSE网,母差保护及公用设备接于母线交换机。
(3)程序化操作实现
微机保护投退操作、微机保护状态调整操作、微机保护定值区切换操作、重合闸投退操作,350KV、220 kV、35kV一次设备(包括主变、母线、开关、线路、电容器组、低抗)由运行改冷备用或由冷备用改运行的操作和相应二次设备状态调整,220 kV进出线倒母线操作和相应二次设备状态的调整等项目可以采用程序化操作模式。
①程序化操作流程。程序化操作流程按六个部分设计,一是接调度操作预令;二是调度正式下令,操作票选择;三是输入操作口令,开放和启动程序化操作进程;四是逐项唱票复诵,经确认后启动程序化操作,经系统自动判别或人工判断是否操作成功。五是操作过程发生事故的紧急处置。六是操作任务执行完毕后,退出程序化操作进程。
②程序化操作实现方式。程序化操作功能在监控后台以嵌入独立操作票系统实现,不另外单独配置服务器,与监控后台共享数据信息。程序化操作结合常规的五防操作步骤,适应各种运行方式的需求。运行人员可以通过模拟预演生成操作票,也可以通过调用典型操作票生成操作票。操作票生成后,经审核正确,通过输入操作口令和监护口令启动程序化操作。
③程序化操作过程中异常或事故处理。当操作过程中发生异常或事故时,不能简单地转为人工处理,终止程序化操作。需对异常和事故进行分类,通过人机交互来处理异常和事故情况。一是程序化操作过程中发生设备异常或设备故障时,如闸刀拒分、拒合或某二次操作步骤目标状态检查不符合要求等,系统立即中断程序化操作,并给出提示,由运行人员确认是否需要继续程序化操作。二是如果异常情况较严重,不能继续操作,则由运行人员终止程序化操作进程;如果异常情况处理可以在短时间内处理,则暂停程序化操作,待异常处理毕后恢复程序化操作。
三、结语
未来的电力网络系统需要新的信息架构支持,将监控、保护和就地自动化等前后台信息连接成为一个整体,以保证电力系统安全和高效地管理。IEC61850标准为开放式数字化变电站自动化系统平台的建立提供了通信依据。IEC61850 采用面向对象的建模方法和抽象、分层映射的技术,通过规范系统和项目管理及一致性测试等途径保证其目标的实现。它不仅适用于变电站自动化内部网络通信,也适用于配电自动化、电能计量系统、发电厂自动化系统、风力发电及其他工业自动化领域。因此,在工程实施过程中应根据具体情况逐步推进数字化变电站的建设深度。
参考文献:
[1]张国强.变电站数字化改造策略及过程层设备接入方案[J].甘肃电力技术,2010.(1).
[2] 徐礼葆.开放式数字化变电站自动化系统的讨论[J].继电器,2004,(6).
[3]刘强,蔡泽祥,刘为雄,等.交直流互联电网暂态功率倒向及对继电保护的影响.电力系统自动化,2006,(14).
作者简介：臧春艳（1978-），女，湖北宜昌人，华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室，讲师；吴彤（1971-），男，湖北荆州人，华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室，高级工程师。（湖北 武汉 430074）
基金项目：本文系湖北省2010年省级教学研究项目（项目编号：2010053）、华中科技大学第四批教改项目“电气工程专业优才优育人才培养模式的研究与实践”的研究成果。
中图分类号：G642.44 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0166-01
生产实习是指高等学校和中等专业学校学生在生产现场以工人、技术员、管理员等身份直接参与生产过程，使专业知识与生产实践相结合的教学形式。[1]这一实践活动在我国高等教育体系的人才培养计划中占有重要地位，因为它是学生将书本上的理论知识与生产实际相联系的一个必不可少的环节。[2]不同学科和专业的生产实习内容、方式、次数、时间不尽相同，但目的、要求大体相近，主要是让学生了解生产实际的基本情况，验证所学理论，并学习一定的操作技术。
电气工程及其自动化专业是电工学科的传统专业。结合华中科技大学的特点，该专业方向是电气与电子并重，电力电子与信息电子相融，软件与硬件兼备，装置与系统结合。培养从事电气工程、电子技术、电力系统、电力电子技术、自动控制、计算机、信号变换与处理等工作的宽口径、复合型高级工程技术及管理人才。因此，用人单位要求毕业生的动手能力强，对生产实践熟悉程度高，这就必须加强实践性教学环节的人才培养，生产实习就是一个关键阶段。
一、生产实习的意义与要求
高等学校工科专业的实践环节（或者说广义上的“生产实习”）历经多年的建设，已经形成了比较成熟的一套体系，主要包括三个阶段：认识实习、生产实习、毕业设计。其中生产实习也常被人冠以“专业实习”之名。第一阶段通常在本科生大二时完成，主要是参观一些科研和生产单位，为学生后期的专业学习做准备。第二阶段通常在本科生大三时完成，此时学生已修过专业基础课，即将学习专业选修课，是他们巩固加深专业知识的最好时机。第三阶段通常在本科生大四时完成，此时主要通过一个具体的研究选题让学生充分展现自己大学四年所学，以毕业设计论文的形式提交指导教师及校学位委员会审查。这一过程可以培养学生独立工作、团队合作以及初步的科学研究能力，使之成为一名合格的专业技术人员。
生产实习计划一般由系或教研室征求实习单位的意见以后制订，通常包括如下内容：实习的目的和任务；实习的地点和时间；实习期间各类上课、听报告、参观活动等流程安排；实习期间的纪律；实习经费预算；住宿及参观车辆的联系；其他注意事项等。学生在生产实习期间需要严格遵守各项纪律，同时认真撰写实习日记，逐日记录实习内容、完成任务的数量和质量、各种重要的资料与数据、实习的收获和心得、待解决的问题等，为写实习报告积累材料。实习结束时，每个学生都要独立地写实习报告。部分高校还要求在实习临结束前，由带队教师总结本次实习的内容并出一份实习试卷，由参加实习的学生统一作答，考试分数作为本次实习综合成绩评定的一部分。
二、本专业学生生产实习的现状
笔者多次带学生赴外地企业进行生产实习，故以在某国有大型电力设备制造企业的实习为例，来说明本专业学生生产实习的现状。赴该企业实习的目的是获得与高电压技术及输变电设备有关的生产、科研与管理工作的感性认识及技能，培养学生调查研究、分析问题的能力，为后续专业课程的教学打下基础。总的要求包括：第一，熟悉高压电气设备的结构原理、设计规则、制造工艺，了解本专业的发展趋势及新产品研制和开发的情况。第二，熟悉和了解生产过程的检验与测试方法（包括产品的型式试验），试验设备的原理、参数及特点；了解各种高压试验与测量方法的发展趋势和研究方向。第三，学会工程观点、工艺思想，培养劳动创造世界的观点。具体实习内容参见表1。
表1 赴某电力制造企业生产实习内容列表
实习子单位 实习要点 实习时间
高压开关厂 了解少油断路器；了解SF6（包括GIS）断路器；了解真空断路器；了解成套配电设备及装置 1～3天
变压器厂 了解变压器厂的主要产品及其用途；了解各类变压器的结构特点；了解变压器的生产工艺；了解变压器的设计方法；了解变压器的出厂试验的内容和程序；了解变压器产品的发展方向 1～3天
电瓷厂及电瓷研究所 了解电瓷厂的规模和产品类型；了解绝缘子的有关内容；了解套管的有关内容；了解避雷器生产的有关内容；了解电瓷厂的高压试验室；了解电瓷所从事的主要工作；了解国内外避雷器的技术水平及研究动态；了解避雷器参数的测试原理和方法；了解绝缘子的研究动态 1～3天
电力电容器厂 了解电力电容器厂的产品分类；了解各种电容器的结构特点；了解各种电容器制造工艺；了解各种电容器设计方法；了解电容器的出厂试验；了解电容器的新材料、新工艺和发展方向 1～3天
高压电器研究所 了解高压电器研究所各室的研究方向；了解高压试验大厅的设备；室外高压试验场的设备；大容量试验室的设备；了解计量室的设备；了解国内外高压研究发展动态 1～3天
在实习前几个月，教师就着手与实习单位联系学生实习事宜，由对方初步定下实习的总体计划及住宿生活上的安排。各实习子单位也非常重视接待工作，提前制定了专题讲座的计划、人员的安排、参观的路线，有专人全程陪同，使得在每个单位的参观学习都能够有条不紊地进行。当然，暑期期间企业的生产任务繁重，工作人员繁忙，加上生产车间里噪声较大，也会有个别同学认为学习效果不好。
从学生的考试情况来看，以某次实习队为例，总人数为68人，其中综合评定的成绩达到“优”的10人，成绩为“良”的有48人，成绩为“中”的有9人，成绩为“及格”的只有1人。绝大部分同学反映，看到了许多电气设备的实物及其生产过程，对巩固所学的理论知识、了解工程实际有很大帮助，收获很大，不少同学向专家们提出很多问题，请专家解答。还有一些同学提出了自己的想法和见解，与专家们一起讨论。除此之外，也有同学针对企业招收毕业生的情况向人力资源部门进行了了解。总体来说，在该单位的生产实习取得了比较理想的效果。
三、提高本科生生产实习质量的建议
同学们在实习报告中表现出对生产实习的整体肯定，认为学到不少东西，但同时也认为在每个单位的实习时间较短，了解得不够深入。他们希望能够在每个单位的时间适当延长，最好能动手参与一些工作，以便更深入地了解电气设备的原理、结构和生产过程。这一情况与工厂的允许实习时间及实习经费支持有一定关系。在条件允许的情况下，可以考虑安排学生分组下到不同实习子单位的生产车间，由工人师傅指导完成一些基本的生产活动，掌握一些基础的劳动技能，也更能培养学生朴素的劳动观念。
另外，要严格管理学生。新一代大学生的个性较强，对活动及人、事、物常常有不同的看法。但是生产实习是一项集体活动，不能完全依照个人意志来左右。在笔者所带的生产实习中，就曾出现过个别同学迟到、早退或轻微的违纪现象，这都说明了学生的集体意识和纪律观念还有待加强。对于在外地实习的学生队伍来说，带队教师必须要坚持晚点名制度，并和几位主要学生干部经常流，发现问题及时处理，避免造成大的问题。对于实习带队教师来说，应对突发状况必须冷静思考，必要时借助实习单位的力量进行处理。因对实习地点周围环境不熟悉，学生人数又多，各类突发事件也偶有发生。如能在实习开始前考虑充分，提前做好思想准备，则事情发生时教师会有较优的处理方案应对，避免造成慌乱。
四、结束语
生产实习是本科生人才培养的重要一环。随着高等学校教学改革的进行，生产实习环节也在不断地发展和完善。本文就电气工程及其自动化专业本科生的生产实习现状进行了分析，提出了实际遇到的一些问题及解决建议，但难免有所遗漏。这一环节的落实和取得的成效，尚需学校、教师、学生和实习单位四方的圆满配合，特别是学生作为实践环节的主体，还要进一步加强对生产实习重要性的认识，并在实践过程中将书本知识真正联系起来。
