淺談電氣自動化控制系統及設計

王中澤

摘 要：隨著技術水平的不斷提高，當下電氣自動化裝置的構思，使得未來這種系統的優勢逐步增大。智能化的應用，說明了這種控制系統未來的發展方向。智能化的提升，使設備的穩定性能夠得到控制，并提高準確度，通訊技術也給大面積的數據控制提供了平臺，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

進入21世紀以來，PLC處于自動化控制領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。

1.電氣控制對象的特點和要求

電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點表現為：

（1）電氣控制系統相對熱機設備而言對信息的掌握不大，目標少，操控次數少，不過，速度更快，準確度也更高。

（2）電氣設備保護自動裝置對穩定性要求更高，更快速，并且，有一定抗干擾的能力。

（3）熱力系統需要大容量來滿足處理信息的需要，并且內部情況復雜，過程掌握十分嚴格，對于電控系統（ECS），強調數據提取和順序的掌握作為主要方面，有助于實現連鎖保護。

因此，機組的電氣系統納入DCS控制，要求控制系統具有很高的可靠性。除了能夠進行一般的啟動和停止，對于異常問題的顯現和控制的數據也要精確顯示。并給出可行的操作意見，以及意外控制辦法，使電氣系統控制處于科學、有效、合理的情況之中。

2.常規ECS系統功能有待提高

目前，大多數電廠和DCS廠家所實現的ECS控制功能主要局限在以下幾個方面：

（1）監視部分

發電機——變壓器組系統，勵磁系統，高、低壓廠用電系統及備用電源系統，220V直流系統和UPS電源系統，電氣公用系統，所控電氣設備開關、閘刀的狀態監視；中央信號及事故報警，事故記錄及追憶功能。

（2）控制部分

發電機——變壓器組單元電氣一次設備的控制、聯鎖，發電機程序起停，ASS的投切；廠用工作電源，高、低壓廠變與高、低壓備變之間的正常切換操作；電氣接地系統管理；220kV斷路器、隔離開關的控制。

應該說在傳統的DCS系統中對電氣量的監視、控制非常有限，特別對于電氣專門的智能裝置來說，信息的提取量就更加少，使得設備之間配合不好，對于運行工作人員，很難在監視器上得到這樣的信息。某些時候，只有采用充足的電流和電壓，將其變速，將部分模擬量采集進DCS系統；或者采用硬接線的方式接入DCS系統，使系統復雜、投資增加和資源浪費。

這幾年，電氣設備向著小型，功能增多，內容數據不斷增大的情況發展。電氣專用設備制造廠家，如國電南瑞、國電南自、北京四方、許繼電氣、東大金智等廠家，紛紛推出了雙CPU（或三CPU）、智能型、帶現場總線接口的高可靠性能的產品。加之這些廠家也推出了自主知識產權的電氣綜合自動化系統，使ECS功能擴展，讓電氣進行綜合，并且，要確保電氣系統，其運行不相互干擾，在硬接線的數量降到最低，未來的發展趨勢是全都利用通訊手段作為連接辦法。

3.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（電力系統穩定器）的投退。

（4）220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。

（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

因為，設備可以看做較為完善，并且，如果都要在DCS里完成工作還不大可能，并且花費較大，所以能夠保留，不過，它們和DCS連接，使用硬接線作為控制裝置，使用通訊裝置來傳導自動裝置，并能夠利用DCS實現事故重現。

4.電氣自動化控制系統的設計

（1）集中監控方式

這一監控辦法的特征是容易維護，對于控制站，防護等級需求的不高，系統更容易實現設計。但是因為集中式，它的運行辦法是把所有的功能綜合到一個處理器，完成處理工作，因此，對于處理器來說承受了巨大的工作壓力，因為電氣設備都是在監控內進行的，如果監控目標不斷出現，就會導致主機冗余降低，而電纜隨之變多，需要的花費增大，距離較長的電纜，如果產生了干擾情況也會導致系統不穩定。并且，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，因為用于分隔刀閘的在接點位置上暴露出缺陷。使得設備運作異常困難，這樣的接線很難完成二次接線，線和線的連接比較復雜，而設備的操作難以實現，使維護工作雪上加霜，并且，存在因為查線以及運動時，因為線的多而復雜產生錯誤動作的可能。

（2）現場總線監控方式

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，并且，有了豐富的動作指令，對于有智能性質的電氣設備，其發展也是十分明顯的，這些因素使網絡的監控和發電廠之間的關系作出了鋪墊。總線監控讓設計的目標更明確，針對間隔的差異，在功能上也有不一樣的顯現，因此，可以作為間隔的狀況開展設計。使用這樣的監控辦法，包含了所有遠程監控辦法的優勢，并且能夠降低隔離設備的總數，也包括隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，對于智能設備，應當立馬進行裝配，如果使用通信線和監控系統之間連接起來，就能省掉許多的控制電纜，使投資節省。

此外，裝置與裝置間的功能互不干擾，裝置和裝置的關聯是由網絡產生的，網絡組織比較輕松，使得系統更可靠，更穩定，每一個裝置如果發生錯誤也僅牽連到元件，而不會整體停滯，所以，現場總線監控能夠作為以后發電廠網絡監控的最好方法。

5.探討電氣自動化控制系統的發展趨勢

OPC（OIJEforProcess Control）技術的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，這給計算機帶來新的應用目標，電氣技術融合性更好，發揮巨大的潛力。這已經進入到一個國際化的時代，并且，在各種控制系統中，使用變得更加廣泛，被更多的商家所看重和應用。Pc客戶機/服務器體系結構、以太網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。

Internet/Intranet技術和多媒體技術在自動化方面，前景非常廣闊，企業的管理者使用一般的瀏覽器，就能完成儲存以及提取企業在人員，財務方面的資料。也能夠將目前的生產流程作為監控目標，幾乎能夠馬上明確最準確而全面的信息。 虛擬技術以及視頻技術作為先進的手段，會給以后的自動化商品，例如人機界面以及維修系統帶來最明顯的影響。使用對應性較強的軟件，對通訊效果以及組合環境的需求更加明顯，軟件的功能不斷加大，并且從某一單純的設備轉移，向集成方向轉化。

總的來說，這種控制系統給大家帶來新的前景，也使得其出現了新的發展需要，為了實現越來越復雜的需要，就必須考慮電氣自動化的發展特征，為此行業挑選適當的人才來促進發展，相關行業因此有了更廣闊的就業前景。但是，應當注意，其科技性要求較高，因此專業性也有所提升，在裝置的配合內容里，要把自動化和智能化作為工作的前提。推動設備與國際水平相媲美。并創造屬于本行業的行業先鋒。

參考文獻

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