電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李森 吳鐵

摘要：電氣自動(dòng)化大力推動(dòng)電氣調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展，通過實(shí)踐，本文對(duì)設(shè)計(jì)電器自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，如何通過系統(tǒng)提高受控制設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制系統(tǒng)；穩(wěn)定性；可靠性；設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，為推進(jìn)電力企業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代化具有重要作用。

一、電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

電氣自動(dòng)化應(yīng)該滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求；在滿足控制要求的基礎(chǔ)上，電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該簡單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠；對(duì)于生產(chǎn)機(jī)械與電氣自動(dòng)化的關(guān)系，應(yīng)該從制造成本、工藝要求、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、管理維護(hù)等方面進(jìn)行妥善處理，很多生產(chǎn)機(jī)械都是通過機(jī)電結(jié)合控制方式實(shí)現(xiàn)控制要求；科學(xué)合理地選用生產(chǎn)中所需要的電器元件。

二、電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)理念

（一）現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)非常豐富，智能化電氣設(shè)備的發(fā)展也十分迅速。另外，自動(dòng)化設(shè)備的功能是獨(dú)立的，組態(tài)相當(dāng)靈活，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，使整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性。

（二）集中監(jiān)控

集中監(jiān)控有利于系統(tǒng)管理和維護(hù)，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，控制站的防護(hù)要求不高。但是集中控制將整個(gè)系統(tǒng)的功能全部集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，因此處理器的任務(wù)非常繁重，會(huì)影響到處理器的處理速度。

（三）遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠節(jié)約大量電纜、節(jié)約安裝費(fèi)用、節(jié)約安裝材料，而且遠(yuǎn)程監(jiān)控的可靠性非常高、組態(tài)非常靈活。但是電廠電氣部分通訊量很大，而遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場總線的通訊速度比較低，因此遠(yuǎn)程監(jiān)控適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，不適合全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。

三、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）集中監(jiān)控方式

集中監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)在于其運(yùn)行與維護(hù)都比較方便，對(duì)于控制站的防護(hù)沒有過高要求，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)容易。然而，集中監(jiān)控方式的主要特點(diǎn)為把系統(tǒng)各個(gè)功能都集中于一個(gè)處理器實(shí)施處理，這樣一來，處理器的任務(wù)十分繁重，難免會(huì)影響到處理速度。因全部電氣設(shè)備都進(jìn)入監(jiān)控，在監(jiān)控對(duì)象不斷增加的同時(shí)，出現(xiàn)了主機(jī)冗余下降，電纜數(shù)量不斷增加，從而增加了投資，此外，由長距離電纜所引入的干擾很可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可靠性造成影響。而隔離刀閘的操作閉鎖以及斷路器的聯(lián)鎖均采取硬接線，然而，隔離）9閘的助接點(diǎn)往往是不到位的，使得設(shè)備不能正常操作。另外，幾種監(jiān)控方式接線中的二次接線十分復(fù)雜，為查線增加了不便，同時(shí)加大了維護(hù)量，也可能因接線復(fù)雜，在查線、傳動(dòng)過程中導(dǎo)致錯(cuò)誤操作。

（二）遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下：節(jié)省安裝費(fèi)用與材料、節(jié)約大量電纜、具有較高的可靠性、組態(tài)比較靈活等。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式對(duì)于小系統(tǒng)監(jiān)控比較適用，而對(duì)于全廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建卻是不適應(yīng)的。

（三）現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

當(dāng)前，各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，如以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也已經(jīng)積累了豐富的關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，隨著智能化電氣設(shè)備的快速發(fā)展，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用。其中，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式增加了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的針對(duì)性，對(duì)不同的間隔能夠發(fā)揮不同的功能，從而能夠以間隔的情況為根據(jù)，實(shí)施設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式不僅具有上文中遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點(diǎn)，也有利于大量隔離設(shè)備的減少，節(jié)約端子柜、模擬量變送器以及1/0卡件等。同時(shí)，智能設(shè)備是就地安裝的，通過通信線與監(jiān)控系統(tǒng)連接在一起，從而大大減少了控制電纜，也節(jié)約了大量的投資以及安裝維護(hù)的工作量，最終降低了成本。此外，各個(gè)裝置的功能是相對(duì)獨(dú)立的，通過網(wǎng)絡(luò)將這些裝置連接起來，這種網(wǎng)絡(luò)組態(tài)具有較強(qiáng)的靈活性，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，其中，任何一個(gè)裝置出現(xiàn)故障，只會(huì)影響到相應(yīng)的元件，也不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)造成癱瘓。

四、提高控制設(shè)備可靠性的方法

（一）保護(hù)電子設(shè)備的環(huán)境

潮濕、霉菌、灰塵、氣壓、鹽霧和污染氣體等惡劣環(huán)境都對(duì)正在使用的電子設(shè)備有很大的影響，較輕的表現(xiàn)為電子設(shè)備的靈敏度降低，嚴(yán)重的會(huì)使電子設(shè)備報(bào)廢。在這些因素中，潮濕的影響最嚴(yán)重，特別是在濕度高、溫度低的情況下，達(dá)到濕度飽和的情況下導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的元器件和印制電路板上出現(xiàn)凝露和產(chǎn)色現(xiàn)象，降低設(shè)備性能，致使設(shè)備不能使用；除此之外，當(dāng)?shù)曜釉O(shè)備遭到潮濕空氣后，材料會(huì)有一層水膜凝聚在表面，并且漸漸滲透到材料的內(nèi)部，增加了絕緣材料的導(dǎo)電能力，降低體積電阻率，增加介質(zhì)消耗導(dǎo)致電氣漏電、短路甚至擊穿，引發(fā)設(shè)備故障。

（二）切合實(shí)際開發(fā)控制

設(shè)備控制設(shè)備設(shè)計(jì)的開發(fā)階段的關(guān)鍵是設(shè)備的可靠性，在設(shè)計(jì)的科學(xué)和切合實(shí)際才能產(chǎn)出實(shí)用的產(chǎn)品。所以在這個(gè)階段，要認(rèn)真研究設(shè)備、零部件、元器件的技術(shù)環(huán)境、技術(shù)條件，在這個(gè)基礎(chǔ)上分析出設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)，從而制定使用的設(shè)計(jì)方案；然后在掌握了所有的基數(shù)和要求后，進(jìn)行設(shè)想，設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，制作出具有實(shí)用且性價(jià)比搞的產(chǎn)品，方便使用且易于維修，降低設(shè)備的各種費(fèi)用。

（三）控制設(shè)備的散熱防護(hù)控制

設(shè)備的穩(wěn)定性和運(yùn)行速度的重要因素之一就是散熱防護(hù)，溫度嚴(yán)重影響設(shè)備的可靠性，主要原理是設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，尤其是功率比較大的元器件在使用時(shí)產(chǎn)生的熱更是不能忽略的，如果不能夠即使把這些熱量派出去就足以使設(shè)備損壞。而且，這些熱量不能處理出去的話，也會(huì)升高設(shè)備本身的溫度。所以，在實(shí)用時(shí)，這些熱量是不能不散發(fā)出去的。對(duì)于功率小于1OOW的就不用考慮了；功率較大的半導(dǎo)體分離器是應(yīng)該加上散熱器；在消耗較大功率的元器件周圍盡量不要安裝熱敏感的半導(dǎo)體分離器，消除這些隱患。

五、結(jié)束語

隨著電氣化控制系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，電氣自動(dòng)化也已經(jīng)成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一門分支，在工業(yè)的需求下，電氣自動(dòng)化逐漸的自我完善和不斷的更新。

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