電氣自動化控制系統的設計理念

【摘 要】本文通過介紹電氣綜合自動化系統的功能，討論了目前電氣自動化控制系統的設計思想，展望了將來電氣自動化控制系統的發展趨勢，設備各智能化水平的提高使得對現場設備狀況的精確掌握成為可能。通訊技術的發展則為大容量的數據傳輸提供了平臺。在工業自動化領域，基于PC的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。

【關鍵詞】電氣自動化；控制系統；設計思想；系統功能；理念

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，工業電氣自動化日趨完善，先進的科技被廣泛應用于電氣自動化控制系統的設計中去。使得工業的發展融入時代氣息，并為工業的發展提供了可靠的保障。目前，經濟發展逐步全球化，外資企業和登金劍雕翎地電氣自動化控制系統的要求很高，PLC控制技術，現場總線技術，變頻技術，計算機集勝訴老板說（DGS），微電子技術等新知識在各行各業中廣泛應用，因此，電氣自動化控制系統的設計顯得尤為重要。

1 電氣綜合自動化系統的功能

根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：

1）發變組出口220KV/500KV斷路器，隔離開關的控制及操作。

2）發變組保護，廠高變保護，勵磁變壓器保護控制。

3）發電機勵磁系統。包括啟勵，滅磁操作，控制方式切換，增磁，減磁操作，PSS的投退。

4）220KV/500KV開關自動同期并網及手動同期開網。

5）6KV高壓廠用電源監視，操作，廠用電壓快切裝置的狀態監視，投退，手動啟動等。

6）380V低壓廠用電源監視，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臺機共用）。

8）柴油發電機組和保安電源控制和操作。

9）直流系統和LPS系統的監視。

對于發變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設備已經很成熟而且要求全部在DCS中實現其功能尚有一定難度，可能增加相當大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要求口接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進行事故追憶。

2 設計流程序

電氣自動化控制系統是機電一體化產品最重要的組成部分，相當于人的“大腦”，用以實現控制及信息處理功能。因此，在電氣氣自動化控制系統的設計上要遵循以下思路：根據控制要求確定控制系統的設計方案——確定控制算法——選擇微型計算機——控制系統總體設計——硬件——軟件設計。電氣自動化控制系統的設計流程雖顯復雜，但在設計思想上仍然要根據實際情況，將集中監控方式，遠程監控方式，現場總路線監控方式進行綜合考慮，才能設計出符合要求的電氣自動化控制系統。

3 電氣自動化控制系統的設計思想

3.1 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響，由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降，電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成的誤操作可能性。

3.2 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜，節省安裝費用，節約材料，可靠性高，組態靈活等優點。由于各種現場總線的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統臨控，而不適應平均于全廠的電氣自動化系統的構建。

3.3 現場總線監控方式

可以根據間隔的情況進行設計，采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設施，端子柜，I/0卡件，模擬量變送器等。而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本，另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統，因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

4 電氣自動化控制系統的設計要點

4.1 智能化設計

電氣自動化控制系統的智能化設計是借助軟件模塊的設計來實現的。如發電廠電氣自動化控制系統的數據采集系統是由多線程在線可編程并行數據參數設計實現，以及PLC控制器作為控制系統的單機控制系統，集中控制系統和分布式控制系統等。無論是哪一種的PLC控制系統，都要根據實際需要，在編輯器內進行自動化參數設置，然后通過操作系統和應用軟件對智能化的PLC模塊進行激活，因此在電氣自動化控制系統的設計上，較為重要的一點是軟件的設計。

4.2 節能化設計

電氣自動化控制系統的設計需要體現節能的特點，由于目前我國加強對環境的保護政策，提供低碳節能，因此在設計要點上同樣要體現節能化，在能源緊張的世界格局下，人類越發地珍惜歷史給人們留下的這部分財產，每用一點都要小心翼翼，生怕浪費，當節能成為所有這些行為的發生基礎時，我們就不得不在能源使用上另辟蹊很苦。

4.3 可靠性設計

電氣自動化控制技術無論是PLC控制技術，現場總線技術，還是變頻技術以及DCS技術，微電子技術，在控制系統設計上都要考慮可靠性。盡管這些新的電氣自動化控制技術具有較高的可靠性和安全性，但一旦出現問題，往往會給用戶帶來極大的損失，因此在設計上要加強可靠性措施，提高控制系統的可靠性。

4.4 規范化統一設計

由于電氣化控制系統應用于各行各業，它的規范化，標準化是促進設計科學合理的有效手段，為了更好地將控制模塊應用于各行各業，在自動化模塊設計上要充分實現規范化設計。總結典型的設計思路，從而使典型設計起到部分標準和規范性的作用。PLC控制系統應用在企業自動化控制中時，同一企業或系統應盡量使用同一機型或同一生產廠家的PLC，因為這樣的PLC的接口，標準以及對軟件的兼容性要強于不同廠家的PLC備件，同時PLC外部設備和工具軟件還可以共享，降低成本。

5 結束語

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠。

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[責任編輯：陳雙芹]