淺論電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

游池清

摘要:文章通過介紹電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能,討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想(以發(fā)電廠為例子),展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著設(shè)備智能化水平的不斷提高,使得對(duì)現(xiàn)場設(shè)備狀況的精確掌握成為可行,加上通訊技術(shù)的高速發(fā)展,而為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了保證。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的采納。

關(guān)鍵詞:控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想系統(tǒng)功能

文章通過介紹電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能,討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想(以發(fā)電廠為例子),展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著設(shè)備智能化水平的不斷提高,使得對(duì)現(xiàn)場設(shè)備狀況的精確掌握成為可行,加上通訊技術(shù)的高速發(fā)展,而為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了保證。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的采納。

一、電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn),應(yīng)將發(fā)電機(jī)一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為:

1.發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。

2.發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵(lì)磁變壓器保護(hù)控制。

3.直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。

4.220kV/500kV開關(guān)自動(dòng)同期并網(wǎng)及手動(dòng)同期并網(wǎng)。

5.柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作。

6.380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

7.高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺(tái)機(jī)共用)。

8.6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動(dòng)啟動(dòng)等。

9.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。包括啟勵(lì)、滅磁操作,控制方式切換,增磁、減磁操作,PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的投退。

對(duì)于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動(dòng)裝置,因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實(shí)現(xiàn)其功能尚有一定難度,可能增加相當(dāng)大的費(fèi)用,故可以保留。但是它們與DCS間要口求接,控制采用硬接線,利用通訊方式傳輸自動(dòng)裝置信息,并可以通過DCS進(jìn)行事故追憶。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想

1.集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便,控制站的防護(hù)要求不高,系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理,處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重,處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控,伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加,投資加大,長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí), 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線,由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位,造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜,查線不方便,大大增加了維護(hù)量,還存在由于查線或傳動(dòng)過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、,節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場總線(如Lonworks總線,CAN總線等)的通訊速度不是很高,而電廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大,所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控,而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前,對(duì)于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展, 這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性,對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能,這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點(diǎn)外,還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等,而且智能設(shè)備就地安裝,與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接,可以節(jié)省大量控制電纜,節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量,從而降低成本。另外,各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立,裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接,網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活,使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高,任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件,不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三、探討電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

OPC(OIJEforProcess Control)技術(shù)的出現(xiàn),IEC61131的頒布,以及Microsoft的Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用,使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合,計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個(gè)國際化的標(biāo)準(zhǔn),正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。

Pc客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和IT平臺(tái)的融和,電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財(cái)務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù),也可以對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控,在第一時(shí)間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用,將對(duì)未來的自動(dòng)化產(chǎn)品,如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響。相對(duì)應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢(shì)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

[1] 賀家李、沈從炬,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,北京: 中國電力出版社,1994.

[2] 張軍、李楠,淺談電氣控制系統(tǒng)(RCS)的應(yīng)用和發(fā)展, 自動(dòng)化博覽,2004, 21(6):66-69.

[3] 薛葵,發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng), 電力系統(tǒng)裝備,2002 (1): 72-73.

[4] 蒙寧海,火電廠廠用電系統(tǒng)監(jiān)控方案的探討,廣西電力,2003, 26 (2): 44-47.

[5] 林躍、秦嶺,納雍發(fā)電總廠ECS方案解決方法的探討, 貴州電力技術(shù),2003, 6(7):3-5.