論電氣工程及其電氣自動化的控制系統應用

張新志 韓明陽 劉貴銀

摘 要：文本主要闡述了電氣自動化的主要特點和電氣自動化控制系統的控制方式，并對電氣自動化控制系統相關應用探討。

關鍵詞：電氣自動化；控制系統；監控方式；目標及思路

隨著科技迅速發展，其電氣自動化、電氣智能設備也全面提高，對于ECS系統必然是要深層發展，設備的構造機構本身具有聯鎖邏輯較簡單、操作機構復雜的特點。依據電氣設備的主要特點我們知道，在構建ECS時，其系統結構、與DCS的聯網方式是確保系統高可靠性的關鍵。除了要保證系統的正常運行，除此以外，還應該在保證運行時信息收集的準確性和各種數據處理，同時提出完善的應急對策，讓電氣系統一直處在最佳狀態運行。

一、電氣自動化主要特點

由于電氣自動化控制量相比熱工控制量，其操作運行時與控制的要求中有諸多不同。對于相對熱機設，電氣自動化控制系統控制的信息采集對象較少、數量較小、操作頻率低，但是要求快速和準確。電氣設備的保護自動裝置需要較高的可靠性，動作速度快。而且需要較高的對抗干擾性。電氣自動化控制系統以順序控制和數據采集系統為主，相對聯鎖保護多。所以機組電氣系統歸入DCS控制，需要控制系統具備較高可靠性。除了實現正常的起停與運行操作，更重要的是能夠做到實時檢測和顯示運行狀態異常及事故狀態下的狀態及數據，而且提供相對應的操作指導以及應急處理的措旋方法，以保證電氣自動化控制系統能夠自動挖制在安全合理狀態下進行運轉工作。

二、控制系統的自動化控制方式

1.集中監控。集中監控方式主要出在于運行維護便捷，系統設計容易，控制站的防護要求不高。但是基于此方法的特點是將系統各個功能集中到一個處理器進行處理，處理任務繁重致使處理速度受到影響。此外電氣設備全部進入監控，會隨著監控對象的大量增加導致主機冗余的下降，電纜樹立增加，成本加大，長距離電纜引入的干擾也會影響到系統的呵靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，兇為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，增加了維護量，并存在因為查線或傳動過程中由于接線復雜造成誤操作的可能。

2.現場總線監控。當前智能化電氣設備有了較快的發展，計算機網絡技術已經普遍應用在變電站綜合自動化系統中，我們也積累了豐富的運行經驗。這些都為網絡控制系統應用于電力企業電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控使得系統設計更有針對性，對于不同的間隔可以擁有不同的功能，可以根據實際的間隔情況進行設計，也具備遠程監控方式的全部優點。此外，采用這種方式還可減少大量的隔離設備、端于柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，降低成本和安裝維護工作量。另外，各裝置的功能相對獨立并通過網絡連接，網絡組態靈活，是整個系統的可靠性大大提高，任何裝置故障僅影響相應的原件，不會導致整個系統癱瘓。所以，現場總線監控方式將成為供電企業計算機監控系統的發展方向。

3.遠程監控。遠程方式具有節約材料（如電纜的量等）、節省安裝費用、可靠性高、組態靈活等優點，但由于各種現場總線（如Lonworks線、CAN總線等）的通訊速度不夠高，而電廠等電氣部分通訊量相對比較大，所以這種方式適合于小系統監控，而不適用于大范圍的電氣自動化系統的構建。

三、基于電氣自動化控制系統的應用

目前電氣自動化控制系統的應用相當廣泛，以電力系統為例，下文簡述主要包括的幾個內容：

1.計算機處理系統和數據采集。其主要功能包括參數輸入、參數顯示、性能計算、報表打印、異常報警、事故序列記錄、歷史數據追憶等。

2.汽機電液調節系統。我國早期汽機控制使用液壓控制系統，到了20世紀80年代，因為控制設備、電氣元件以及電液轉換器可靠性的提升，而且使用高壓抗燃油伺服機構，使得電調系統較多的為汽機配套，從而實現轉速、電功率、調節級后壓力三個回路控制，接應力啟動功能和閥門管理?？刂破啺l電機組由盤車開始，依次沖轉，暖機，升速，閥切換并網，帶初負荷，加負荷，直到正常運行。參加電網的一次調頻及接受電嘲的調度來改變負荷。不但保證機組安全，并且達到了在運行狀態變化中，盡量延長機組壽命，以及穩態運行過程中盡量提高機組的經濟性。

3.汽機旁路系統。旁路控制系統的組成包括高/1氐壓旁路壓力調節和高，1氏壓旁路溫度調節系統，旁路閥門執行器可以依據系統對運作時候力矩及速度的要求來選擇電動或是電液執行器。

4.汽機監視保護表。汽機需在機組的啟動、運行及停機過程里使用保護儀表來視機械工作狀況，避免發生事故。自20世紀80年代起，我國生產的汽輪發電機組的單機容量增加，必須開發相應機械參數的監視保護儀表，其中包括轉速、軸向位移、軸承蓋振動、軸振動、偏心度、鑒相相對膨脹、汽缸熱膨脹等整套的裝置，從而使得機組連鎖保護系統有準確的保護監視信號。

5.機、爐協調系統。協調控制系統作為火電站主控系統意義重大。其主要任務是控制機組的各項輸入和輸出之間的能量平衡以及質量平衡，并且不斷對運行過程中的內、外干擾行進消除，以滿足電網對于機組負荷的需求，使得機組穩定運行，其主要功能是接受電網負荷調度，參與調頻和調峰，控制汽機、鍋爐間的能量輸入輸出平衡，協調鍋爐內諸如送風、燃料、引風、給水等子系統的控制動作，協調輔機設備實際能力和機組出力等。

四、電氣工程與自動化的建設目標及思路

如今的科技技術都不斷進步，其中計算機技術、電子學在電工科學廣泛應用，如此可見今日的電工學科理論上和技術上的變化相當可觀，就職于電工行業的人員明顯感受到了只知道傳統的電工理論和其運用的知識已經無用所以世界各國電氣工程都普遍關注到了如何才能培養新的電氣工程人才這一問題。這門學科主要綜合了微電子，計算機，電力電子，傳感器技術，檢測與轉換。控制等多項技術性學科?？梢哉f，它是強弱電的結合。電工技術和電子技術的結合。軟硬件的結合。元件與系統的結合。運行研制的結合。其發展目標在于堅持貫徹拓寬面向。加強基礎。增強素質。提高能力的建設思路，用知識能力，素質互相協調，共同發展，改善培訓課程的體系，培養一些高素質的人才，通過一段時間的努力，在改革建設師資的基礎上，總結出一套人才培養的模式方案。課程體系內容、方法和手段，工程的能力等一系列具有競爭力的優勢。培養高素質的人才。

社會的經濟發展和社會的進步，離不開高素質人才的使命感、責任感。電氣工程也為現代化的建設有著舉足輕重的地位。電氣工程與自動化的發展目標是培養能夠操作電氣工程相關的系統運行。電力電子技術，信息的處理，自動控制，試驗的分析，研制的開發，經濟管理和電子的計算機運用技術領域。做到寬口徑復合型的高級工程技術型的人才，以深厚的知識做基礎和寬闊的知識面，應變能力要非常強，學習能力良好和創新能力。

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