電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

李宏朋

摘要：電氣信息化技術(shù)在現(xiàn)有發(fā)展條件下獲得更多發(fā)展機會，當(dāng)前的電氣控制系也變得更加成熟，尤其是在融合數(shù)字化和智能化技術(shù)之后。電子自動化技術(shù)因其靈活性與繼承性方面的優(yōu)勢被引入多種領(lǐng)域中發(fā)揮作用。研發(fā)電氣自動化系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的工作持續(xù)推進(jìn)，電氣應(yīng)用安全也能夠被有效保障。現(xiàn)針對當(dāng)前電氣行業(yè)的情況，從應(yīng)用與發(fā)函趨勢兩個方面分析電氣自動化的控制系統(tǒng)的使用情況。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;控制系統(tǒng);發(fā)展趨勢;應(yīng)用

1 電氣自動化控制系統(tǒng)概述

根據(jù)單元機組的運行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：發(fā)變組出E1220k V/500k V斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作;發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵磁變壓器保護(hù)控制;發(fā)電機勵磁系統(tǒng);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(tǒng)穩(wěn)定器）的投退;220k V/500k V開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng);6k V高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等;380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制;高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機共用）;柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作;直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。對于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要求接口，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(jìn)行事故追憶。相對熱機設(shè)備來說，電氣自動化控制系統(tǒng)控制的信息采集對象較少、數(shù)量較小、操作頻率低，但是要求快速和準(zhǔn)確。

2 應(yīng)用情況分析

2.1 自動控制功能

電氣控制系統(tǒng)借助變電阻，獲取相應(yīng)的系統(tǒng)出口，保護(hù)與控制發(fā)電機組，是一種先進(jìn)的程序，運用該控制程序之后，可省略人工操縱監(jiān)控設(shè)備的行為，節(jié)省人力，打造出勵磁系統(tǒng)后，處于監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備自動進(jìn)行開關(guān)與其他的操作，也支持手動操作，該系統(tǒng)還提供控制低壓自投裝置的功能。通過對直流電源系統(tǒng)實施監(jiān)控，來實現(xiàn)對設(shè)備的有效保護(hù)。

設(shè)備已經(jīng)處于運行與被使用的狀態(tài)時，可運用控制系統(tǒng)的自動控制功能，當(dāng)問題故障出現(xiàn)在監(jiān)控范圍內(nèi)的設(shè)備上時，控制系統(tǒng)接收故障信號，將電路切斷，最大程度保障整個電路的安全性，其控制行為可借助控制回路實現(xiàn)，運用自動控制程序后，系統(tǒng)線路可以長期穩(wěn)定安全地運轉(zhuǎn)，電氣應(yīng)用隱患也被有效消除。

2.2 保護(hù)功能

自動電氣控制系統(tǒng)的重要功能之一就是保護(hù)功能，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中有設(shè)備產(chǎn)生異常運行或者故障問題之后，電氣控制系統(tǒng)以自動化方式快速檢測出現(xiàn)故障現(xiàn)象的設(shè)備，高效定位，將線路中的電流與電壓阻斷，對出現(xiàn)故障問題的設(shè)備與其他設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，縮減故障等不良現(xiàn)象給電氣生產(chǎn)活動帶去的實際損失。

2.3 監(jiān)控功能

監(jiān)控功能是該控制程序日常需要發(fā)揮作用的功能，通過監(jiān)控線路中的各種電氣設(shè)備，可掌握設(shè)備整體運行情況與各臺設(shè)備的具體狀態(tài)，一旦接收異常運行信號，可立即反映設(shè)備的情況。

2.4 火電站中運用電氣自動化系統(tǒng)的情況

在管理與控制火電站時，可使用電氣自動化技術(shù)，容量大、參數(shù)高的火電機組越來越多，控制難度也在不斷提升，火電站中運用的熱控技術(shù)手段創(chuàng)造了全新的技術(shù)成果，單機容量增加的同時，控制儀表也達(dá)到更高的精準(zhǔn)度。電氣自動控制系統(tǒng)被引入到火電機組中，可使火電站達(dá)到安全生產(chǎn)的目標(biāo)，其控制輔機與主機的各項參數(shù)，同時還提供保護(hù)聯(lián)鎖、調(diào)節(jié)活路、提示報警信息、計算性能與輸出報表等服務(wù)，火電站的綜合管理水平被有效提升。以其中爐膛安保系統(tǒng)為例，對控制系統(tǒng)的使用進(jìn)行具體的分析，該系統(tǒng)可管理啟停與投切燃燒器與火焰監(jiān)測設(shè)備的相應(yīng)事項;借助邏輯聯(lián)鎖系統(tǒng)，進(jìn)行吹掃保護(hù)、熄火保護(hù)與壓力保護(hù)等活動，依照火電站中所用的鍋爐設(shè)備的爐型、燃燒系統(tǒng)與煤種，明確相應(yīng)的報警條件，規(guī)避信號誤檢現(xiàn)象帶去的影響，降低鍋爐應(yīng)用風(fēng)險水平。控制儀與邏輯聯(lián)鎖系統(tǒng)不再是簡單的固態(tài)元件以及繼電器，而是PLC，形成雙極冗余配置系統(tǒng)，系統(tǒng)具有極高的可控性，控制軟件的工作借助編制梯形圖來實現(xiàn)，無論是調(diào)整控制流程還是編程組態(tài)的工作都更加簡單。

3 設(shè)計方式分析

設(shè)計電氣自動化系統(tǒng)的方式有很多，可依照具體的控制需求來完成控制規(guī)劃工作。

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控

相比其他電氣控制形式，遠(yuǎn)程監(jiān)控的形式可縮減使用的電纜，在降低安裝成本的同時，組態(tài)靈活度比較高。考慮到電氣現(xiàn)場中運用的CAN總線與Lonworks總線在通信速度方面存在問題。大部分電廠的電氣通訊量極大，因此可知遠(yuǎn)程監(jiān)控式的控制系統(tǒng)只能被運用到小型監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)揮作用，無法完成全廠范圍的所有電氣控制任務(wù)。

3.2 現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線監(jiān)控是一種新型監(jiān)控方式，其屬于綜合化監(jiān)控系統(tǒng)，可被運用到變電站中，以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)與以太網(wǎng)為技術(shù)基礎(chǔ)。智能型電氣設(shè)備被廣泛運用到各個發(fā)電廠中，電廠也積極地創(chuàng)新電氣控制手段，與其他的監(jiān)控控制形式相比現(xiàn)場總線系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在針對性方面，其能夠根據(jù)具體的監(jiān)控設(shè)備的情況呈現(xiàn)出其基本功能，以間隔情況為準(zhǔn)，發(fā)揮作用。在設(shè)計該系統(tǒng)時，可縮減變送器、端子柜與隔離設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量，采用就地安裝的方式即可，利用通信線與監(jiān)控系統(tǒng)保持聯(lián)系，不需引入過多的控制電纜，同時后期維護(hù)工作量也得到控制。系統(tǒng)中的各種裝置處于比較獨立的狀態(tài)，依靠網(wǎng)絡(luò)就可保持連接關(guān)系，設(shè)備具有靈活的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，控制系統(tǒng)更加可靠，及時有設(shè)備產(chǎn)生了故障現(xiàn)象，只會影響到對應(yīng)的系統(tǒng)元件，系統(tǒng)還可正常運行。

3.3 集中監(jiān)控

運用集中化的監(jiān)控方式，其并不需要給控制工作站提出過度嚴(yán)苛的技術(shù)要求，防護(hù)等級也比較低，運行工作極為方便。但是運用這種形式的電氣控制系統(tǒng)時，需要注意其特點給控制效果帶去的影響，在單個處理器中集中多種不同的系統(tǒng)功能，處理控制任務(wù)時，任務(wù)量比較大，因此控制需求處理效率會被降低。電氣設(shè)備被設(shè)置到監(jiān)控范圍內(nèi)，電氣設(shè)備數(shù)量增多，監(jiān)控對象也隨之增加，主機系統(tǒng)的實際冗余量降低，必須運用更多電纜材料，投入成本增加，引入更多的長距離型電纜后，新增的干擾性因素會使控制系統(tǒng)原有的可靠性降低。聯(lián)鎖斷路器與操作閉鎖時，可選擇硬接線，隔離刀閘存在輔助接點不到位的情況，且這一現(xiàn)象具有較高的出現(xiàn)頻率。進(jìn)行二次接線操作之后，接線系統(tǒng)的復(fù)雜化程度增強，查線行為受到影響，電氣維護(hù)量因此而增加，傳動活動與查線工作期間，有很大的概率出現(xiàn)無操作的情況。

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