電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

王澤　水華麗　宋斌

摘 要 電氣自動化控制技術(shù)是以計算機(jī)技術(shù)為核心，對電氣工程進(jìn)行全面自動化管理控制軟件，在我國鑄管及金屬鋁冶煉的電力系統(tǒng)中有著廣泛的運(yùn)用。而隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化控制技術(shù)將在未來獲得更加廣闊的發(fā)展前景。因此，本文就電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢展開分析和研究。

關(guān)鍵詞 電氣；自動化；控制系統(tǒng)

中圖分類號 TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0101-02

隨著社會現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)得到了更加廣泛的運(yùn)用。在我國的電力事業(yè)中，電氣自動化控制技術(shù)將發(fā)揮重要的作用。同時，人們也對電氣自動化控制技術(shù)更加重視，當(dāng)前電氣自化技術(shù)已經(jīng)成為大功率用電機(jī)組企業(yè)最為關(guān)注的現(xiàn)代技術(shù)之一。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)的概念

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的功能

當(dāng)前電力系統(tǒng)中的電廠電源系統(tǒng)、變壓器—發(fā)電機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)全部交由電氣控制系統(tǒng)的ECS系統(tǒng)進(jìn)行控制管理。根據(jù)電氣控制以及單元組的特點(diǎn)進(jìn)行劃分，其核心功能有以下幾種。第一，對電氣系統(tǒng)中直流電系統(tǒng)以及LPS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。第二，對變壓器—發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的隔離開關(guān)以及500kV/220kV的斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。第三，對電廠以及變壓器—發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。第四，實(shí)現(xiàn)500kV/220kV開關(guān)的自動并網(wǎng)。第五，對柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，同時保護(hù)電源。第六，對高壓變壓器實(shí)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。第七，對電廠低壓用電源以及低壓自投設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。第八，對電廠的高壓用電源進(jìn)行控制，對電壓快切設(shè)備的進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。第九，對發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括系統(tǒng)中的增磁、減磁、滅磁、啟磁等功能進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動切換勵磁方式，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程

操作[1]。

1.2 電氣自動化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

首先，電氣自動化控制系統(tǒng)中能夠采集到的數(shù)據(jù)信息較少，因此導(dǎo)致操作效率低，但是其準(zhǔn)確度和系統(tǒng)反應(yīng)速度較高。其次，在電氣系統(tǒng)中，自動化的保護(hù)設(shè)備需要較高的安全性和穩(wěn)定性，同時要求速度快，且抗干擾能力強(qiáng)。第三，當(dāng)前的電氣自動化技術(shù)主要以順序控制模式以及數(shù)據(jù)信息收集系統(tǒng)為主，因此需要較多的聯(lián)機(jī)保護(hù)。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 數(shù)據(jù)信息的集成化

當(dāng)前的電氣自動化控制系統(tǒng)最主要的應(yīng)用特征就是對信息進(jìn)行集成化處理，同時這也是自動化控制系統(tǒng)的意義所在。其中在系統(tǒng)的管理層面中數(shù)據(jù)的集成化最為明顯，在電氣自動化控制系統(tǒng)中所有運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息在最后都會進(jìn)行匯總整理，而系統(tǒng)的管理者也是通過系統(tǒng)來獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，提高管理效率[2]。

2.2 實(shí)現(xiàn)分散式控制

在目前的電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)分散式的控制模式是一種較為普遍的技術(shù)手段，通過這種技術(shù)能夠與計算機(jī)技術(shù)以及遠(yuǎn)程操作技術(shù)等進(jìn)行很好的融合，因此在自動化控制系統(tǒng)中能夠發(fā)揮重要的作用。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 集中控制模式

集中控制模式最大的優(yōu)勢在于系統(tǒng)的運(yùn)行和日常的養(yǎng)護(hù)都較為方便，同時對于各個控制基站的防護(hù)能力要求不高，因此在設(shè)計上易于實(shí)現(xiàn)。但這種技術(shù)是將整個系統(tǒng)的全部功能集中到一個系統(tǒng)服務(wù)器當(dāng)中，所以服務(wù)器的任務(wù)量將變得十分巨大，在處理數(shù)據(jù)信息的過程中將會影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行速度，也就是說這一技術(shù)對系統(tǒng)的服務(wù)器有著較高的要求。同時因?yàn)閷⑺械碾姎庠O(shè)施以及系統(tǒng)全部納入監(jiān)控當(dāng)中，會使得系統(tǒng)的監(jiān)控目標(biāo)數(shù)量增多，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行速度下降，系統(tǒng)中電纜數(shù)量增多，增加了系統(tǒng)的建設(shè)成本，此外遠(yuǎn)距離的電纜傳輸也會受到更多的干擾，影響到系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。而一些電氣設(shè)備也將無法正常工作，例如電力系統(tǒng)的隔離刀閘如果使用硬接線進(jìn)行操作，則由于刀閘的輔助連接處接觸不良而無法及時完成操作指令，而這種連接方式在檢修過程中也存在著線路檢測不方便的問題，增加了維修工作的任務(wù)量[3]。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)具有降低安裝成本、減少安裝材料、降低電纜使用數(shù)量、安全性高、結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)。但是由于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的總線速度不高，但同時各個電氣企業(yè)的通信數(shù)量較大，因此這種遠(yuǎn)程控制技術(shù)適合于小范圍的監(jiān)控規(guī)模，而不適合應(yīng)用于電氣自動化控制系統(tǒng)。

3.3 在火力發(fā)電站的應(yīng)用

當(dāng)前火力發(fā)電廠的工作機(jī)組主要是高參數(shù)的火力發(fā)電設(shè)備。因此需要在火力發(fā)電過程中加入現(xiàn)代化的熱控制技術(shù)，其中電氣自動化控制系統(tǒng)將負(fù)責(zé)主要機(jī)組以及輔助機(jī)組的各項參數(shù)操作、線路回路設(shè)計、順序控制、故障警報、性能分析、自動記錄、數(shù)據(jù)輸出等功能。當(dāng)前自動化工控制系統(tǒng)已經(jīng)成為火力發(fā)電廠中關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容。

3.3.1 協(xié)調(diào)系統(tǒng)

這一系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)對發(fā)電機(jī)組與鍋爐進(jìn)行有效控制，通過對電廠中各個機(jī)組之間能量的輸入和輸出平衡進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免機(jī)組在運(yùn)行過程中受到干擾，使電力系統(tǒng)能夠在規(guī)定負(fù)荷中進(jìn)行工作，保證這個機(jī)組的安全穩(wěn)定。在功能上能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的負(fù)荷情況進(jìn)行有效調(diào)度，保障鍋爐等設(shè)備的平穩(wěn)輸出和輸入，控制鍋爐內(nèi)部的相關(guān)系統(tǒng)，其中包括了燃料供給、送風(fēng)、給水等，協(xié)調(diào)機(jī)組與其他輔助設(shè)備之間的工作能力。

3.3.2 爐膛保護(hù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對爐膛內(nèi)火焰檢測、對燃燒器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作、有效控制爐膛壓力、爐膛吹掃控制、熄火控制等。在火力發(fā)電廠中，自動化控制系統(tǒng)將會根據(jù)不同的鍋爐型號以及燃料種類、燃料方式進(jìn)而設(shè)計合理的邏輯保護(hù)方式，避免出現(xiàn)鍋爐爆炸的情況發(fā)生。

3.3.3 汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

早在20世紀(jì)80年代，國內(nèi)的火力發(fā)電廠開始采用是液壓控制汽機(jī)系統(tǒng)，隨著電氣設(shè)施以及控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，在汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用了高壓型伺服結(jié)構(gòu)，將汽機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于盤車、沖轉(zhuǎn)等工作中。

3.3.4 計算機(jī)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

在這一自動化控制系統(tǒng)主要的工作任務(wù)包括：輸入電網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)行性能分析，打印數(shù)據(jù)信息報表，對故障進(jìn)行警報，數(shù)據(jù)存儲等。

3.3.5 汽機(jī)旁路自動化控制系統(tǒng)

在發(fā)電廠的汽機(jī)旁路系統(tǒng)中由高壓、低壓調(diào)節(jié)功能、旁路溫度控制功能組成，在自動化控制系統(tǒng)中能夠?qū)ε月返目刂崎y進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，根據(jù)系統(tǒng)對實(shí)時汽機(jī)旁路的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而選擇正確的電液和電動執(zhí)行設(shè)備。當(dāng)前不少火發(fā)電廠都選擇單回路的汽機(jī)旁路控制器。

4 電氣自動化控制系統(tǒng)的未來趨勢

自從OPC技術(shù)出現(xiàn)之后，使得計算機(jī)技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，當(dāng)前IEC61131技術(shù)已經(jīng)成為一個世界性的自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時也被當(dāng)前各個控制系統(tǒng)研發(fā)機(jī)構(gòu)所借鑒。當(dāng)前隨著虛擬技術(shù)以及視頻文件處理技術(shù)的不斷發(fā)展和日益完善，將會對電氣設(shè)備的自動化發(fā)展產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，例如在自動化系統(tǒng)中人機(jī)交互的功能以及系統(tǒng)自動維護(hù)等工作將會出現(xiàn)新的變革，同時隨著虛擬技術(shù)的融入，將會使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及軟件的通信能力等組件變得更為

重要。

5 結(jié)論

總而言之，電氣自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建和發(fā)展將對我國電力事業(yè)起到至關(guān)重要的作用，通過自動化的電網(wǎng)系統(tǒng)管理控制體系，能夠有效提高電網(wǎng)企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率，同時能夠極大地節(jié)約自身的管理成本，保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。隨著社會科技力量的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電氣自動化技術(shù)將會有著更加廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

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