浅谈现代控制技术在电气工程系统中的应用

崔玉辉

摘要：数控技术不仅是现代科技较为关键的核心学科，而且在多个领域都有着广泛的应用。本文以电气工程为研究对象，结合数控技术的相关理论，主要分析了该技术在电气工程中的具体应用。

关键词：数控技术;电气工程;应用

前言

近年來，数控技术得到了飞速发展，在柔性、精确性、可靠性、集成性和宜人性等方面功能越来越完善，已成为现代先进制造业的基础，以及实现自动化的核心技术。而电气工程中的电气技术随着科技的不断突破，也逐渐呈现出自动化、智能化的特点，为了能更高效、更便捷、更精准的控制高压、强电流、变电场所等特殊领域，降低电力工作者在工作过程中受到的伤害及威胁，数控技术就成为了人们关注的重点。以下本文就该技术在电气工程中的实际应用进行具体探讨。

1.数控技术在电气工程中应用的科学性分析

电气工程是以电工科学中的理论为基础而形成的工程技术，并且随着科技的发展，已经逐渐发展成为技术含量高、系统且延续的工程，并在国民经济和高新技术发展起着举足轻重的作用。近年来，电气工程不断吸收其他新兴学科的成就，促进了自身不断开拓创新。如KVM系统，通过实践证明，该系统在电气工程中的应用是比较合理且科学的。它整合了现代机房管理的理念，为设备管理、用户管理、用户操作控制及用户操作记录提供了全新的技术手段，并且利用KVM监控管理系统对KVM交换机进行集群管理，可以应对电气设备及操作人员数量不断增加的复杂局面[1]。

KVM监控管理系统可以提供KVM交换机需具备的增值功能：集中、安全地管理电气设备;统一地用户管理，用户权限分配;完整地用户访问记录;完整地安全性架构。并且该系统具备事后审计的能力，记录和跟踪各种系统状态的变化;提供对系统故意入侵行为的记录和危害系统安全的记录;实现对各种安全事故的定位;监控和捕捉各种安全事件。此外KVM监控管理系统，为电气设备管理提供了新的技术手段。根据新的技术手段对管理模式进行调整，可以提供一套与目前电气设备规模和安全性要求相适应的高效、集中管理平台，完善电气设备管理制度。

2.数控技术在电气工程中的具体应用分析

2.1监控设备运行环境

在电气工程当中应用数控技术可以实现对其运行中状态的监控，如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等以及开关设备的运行状态等。如馈线自动化系统，主要是利用通信技术和数控技术，在正常情况下，实现远方实时监测馈线的分段开关与联络开关的状态和馈线电压、电流情况，并实现线路开关的远方遥控合闸和分闸操作;在相间短路故障发生时对馈电线路进行故障监测、故障快速定位、故障隔离、非故障区域正常恢复供电，从而实现馈电线路的稳定运行。该系统中的控制箱主要包含了四个部件：

1）开关操动控制电路：该电路应具有防止误操作安全闭锁的功能，能够选择遥控或当地手动操作，并有手动开、合开关按钮，还有AC电源或DC蓄电池电压指示。

2）通信终端：通过通信终端机与光纤、有线、无线等通信网接口，与上级主站交换数据。

3）馈线自动化远方终端：这是控制箱中的核心单元，用于完成数据采集、遥控命令的执行以及通信处理等任务。它一般采用交流采样技术，使用数字信号处理芯片DSP，根据电压、电流采样值计算各种电气量，进行故障检测与记录。

该系统在具体应用中具有以下效益：

1）减少停电时间，提高供电可靠性。利用馈线自动化系统，实现线路故障区段的自动定位、隔离及健康线路的自动恢复供电，可缩小故障停电范围，减少用户停电时间，提高供电可靠性。

2）提高供电质量，降低网损。馈线自动化系统可以实时监视线路电压的变化，自动调节变压器输出电压或投切无功补偿电容器组，保证用户电压符合要求，实现电压合格率指标，同时也可降低网损[2]。

3）减少电网运行与检修费用，实现状态检修。利用馈线自动化提供的数据，可及时确定线路故障点及原因，缩短故障修复时间，节省修复费用。同时，对配电线路及设备运行状态进行实时监视，可根据设备的“健康情况”及时检修，这样不仅可减少故障停电时间外，也减少了故障抢修的费用。

2.2电网负荷管理

配电网的负荷管理的实质是负荷控制。它包括两个方面：一是在正常情况下，对用户电力负荷按预先确定的程序进行监测和控制，削峰填谷，改变系统负荷曲线形状，达到减少机组运行、提高设备利用率、降低供电成本、节省能源的目的;二是在事故情况下，自动切除非重要负荷，保证重要负荷不停电以及整个电网的安全运行。

数控技术的负荷管理中的应用主要是分散负荷控制装置和远方集中负荷控制系统两种。其中分散的负荷控制装置功能有限，不灵活，但价格便宜，可用于一些简单的负荷控制。如用定时开关控制路灯和固定让峰装置设备，用电力定量器控制一些用电指标比较固定的负荷等。远方集中负荷控制系统的种类比较多，根据采用的通信方式和编码方法的不同，可分为音频负荷控制系统、无线电负荷控制系统、配电线载波负荷控制系统、工频负荷控制系统和混合负荷控制系统五类。

总的来书，结合数控技术建立的负荷控制系统，能够使日负荷曲线变得比较平坦，进而使现有电力设备得到充分利用，从而减少发电机组的起停次数，延长设备的使用寿命，同时对稳定系统的运行方式，提高供电可靠性也大有益处。

2.3在生产加工中的应用

数控技术目前在机床中的应用较多，其工艺原理为：根据加工工艺要求编写加工程序并输入CNC，CNC按加工程序向伺服（或步进）电动机驱动单元发出运动控制代码，伺服（或步进）电动机通过机械传动机构完成机床的进给运动;程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制代码由CNC传送给机床电气控制系统，由机床电气控制系统完成按钮、开关、指示灯、继电器、接触器等输入输出器件的控制。目前，机床电气控制通常采用可编程逻辑控制器，PLC具有体积小、应用方便、可靠性高等优点[3]。

数控系统是在存储器内装有可以实现部分或全部数控功能软件的专用计算机，并配有接口电路和伺服驱动装置的系统。它由加工程序、输入输出设备、计算机数控装置、可编程控制器、主轴控制单元及进给驱动装置等组成，其作用分别为：

1）加工程序是用户根据被加工工件图样的要求而编制的数控系统能进行处理的工件加工程序。

2）输入输出设备是指能完成程序编辑、程序和数据输入、显示及打印等功能的设备，包括键盘、磁盘、CRT显示器、编程机等。

3）计算机数控装置是指能根据输入的信息进行数值计算、逻辑判断、轨迹插补和输入输出控制的装置，它是数控系统的核心。

4）可编程控制器是实现换刀、主轴起（停）及变速、零件装卸等辅助功能控制和处理的专用微机。

5）主轴控制单元是由主轴驱动器或变频器对主轴电动机实现主轴的无级变速及通过可编程控制器实现主轴定向停止的功能模块组成。

6）进给驱动装置是把数控装置处理的加工程序信息，经过数字信号向模拟信号转化后，使位置控制部分驱动进给轴，一按要求的坐标位置和进给速度进行控制，它分为位置控制和速度控制两个单元，它直接关系到加工质量的高低。

3.结语

总的来说，数控技术在电气工程中的应用，促进了电气工程自动化、智能化、高效化的发展。如何促进数控技术规模化、系统化的应用，这是今后应当深入研究的课题，尤其是面对功能日益复杂，要求越来越多的电气工程，更要不断创新和改革数控技术，才能保障充分发挥数控技术作用，促进国民经济的不断发展。

参考文献：

[3]梁晓静.PLC在数控机床中的应用自动化控制分析[J].工程技术：全文版，2016，10（10）：281.

[4]胡明.电气自动化技术在电气工程中的应用探究分析[J].工程技术：文摘版，2016，12（9）：9.

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