電氣自動化控制系統(tǒng)的設計研究

張夏+胡潤斌

摘要文章分析研究了現(xiàn)階段我國電氣綜合自動化系統(tǒng)的主要功能，探討當前技術(shù)條件下我國電氣自動化控制系統(tǒng)的主要設計理念。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化水平的不斷提升使得電力工程師對現(xiàn)場設備情況的科學監(jiān)控變成可能，而隨著通訊技術(shù)的不斷應用與發(fā)展，其為數(shù)據(jù)與信息的傳送提供便利。

關(guān)鍵詞電氣自動化；設計；分析研究

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0025-01

1電氣自動化系統(tǒng)的主要功能

按照目前電力系統(tǒng)單元機組的主要運行特點與電氣控制的主要特征，依要求可以把發(fā)電機的一變壓器組與廠用電源等均歸類于ECS監(jiān)控。它的主要功能有：隔離開關(guān)操作和控制、勵磁變壓器保護、發(fā)變組保護以及廠高變保護控制；控制方式隨著系統(tǒng)性能的變化而切換，PSS的投退以及減磁與增磁的操作；500千伏或220千伏開關(guān)的自動同時間并網(wǎng)和手動同時間并網(wǎng)；6千伏高壓廠的用電監(jiān)視以及廠用電壓的快切設備的狀況監(jiān)視。手動啟動等；380千伏低壓廠用電源的監(jiān)視與操作控制；備變壓器的控制與操作；柴油發(fā)變機組與保安電源的操作與控制；LPS系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的操作與監(jiān)視。

實際上不管是何種發(fā)電機組或者何種系統(tǒng)，對于發(fā)變組的按照自動裝置與保護。由于系統(tǒng)的設備已經(jīng)完全成熟同時要求全部需在DCS中實現(xiàn)該功能，目前技術(shù)很難真正實現(xiàn)，如果要完全實現(xiàn)也需要花費大量的人力與物力。不過由于系統(tǒng)的特點和DCS間要口求接，可以控制使用硬接線，這樣一來就可以借助通訊方式傳送自動裝置信息，同時能夠借助DCS實施事故的追查。

2系統(tǒng)設計

1）遠程監(jiān)控。所謂的遠程監(jiān)控實際上為一種技術(shù)監(jiān)控，該方式具有節(jié)省安裝費用可靠性較高以及節(jié)約能源等特點。因為現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的通訊較慢，同時電廠電氣部分的通訊錄又相對而言較大，因此此類方式在某種程度上說更加適合于小系統(tǒng)的監(jiān)控，對于實現(xiàn)大系統(tǒng)的監(jiān)控還有一定的難度，尤其不能適應電氣自動系統(tǒng)的建立。

2）同步開斷。所謂的同步開斷就是在電流或者電壓特定的相同的位置完成電路的閉合或者斷開。就技術(shù)而言同步開斷手段能夠有效避免電力系統(tǒng)中操作過電壓。如此一來由操作過電壓來實現(xiàn)電力儀器的絕緣水平可以大大的降低?，F(xiàn)階段由于高壓開關(guān)均為機械開關(guān)，此種開關(guān)的開斷時間相對較長，同時分散性也非常大，所以很難真正實現(xiàn)精確的定相開斷。目前電力企業(yè)也使用同步開斷的技術(shù)也少之又少。

3）集中監(jiān)控。每種監(jiān)控手段都各有其特點與缺點，集中監(jiān)控的優(yōu)點的系統(tǒng)設計較為簡便、運行維護方便以及控制站的防護等相關(guān)要求較低。不過因為集中式的特點主要是把系統(tǒng)的所有功能集中于一個處理器實施處理，所以在這種情況下處理器所要完成的工作量非常大，因此處理器的處理信息與數(shù)據(jù)的速度相比而言較慢。因為所有的電氣設備均要實施監(jiān)控，其監(jiān)控對象量的不斷增大會使主機的冗余不斷降低，如此以來就會加大其投資規(guī)模，另外由于受長時間電纜引入的影響，其對系統(tǒng)的可靠性也會有一定的干擾。需要特別注意的是，隔離刀閘的閉鎖與斷路器的聯(lián)鎖通常使用硬接線，而因為隔離刀閘中的輔助接線很多時候會出現(xiàn)異常，如此設備容易出現(xiàn)無法操作的現(xiàn)象。需要指出的是，由于此類接線的二次接線較為復雜，同時查線工作也非常繁瑣，所以該種方式的應用會提升系統(tǒng)的維護難度。另外該種方式因為查線或者傳動時接線的復雜會提升操作失誤的可能性。

4）現(xiàn)場總線的監(jiān)控。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與應用，Ethernet和現(xiàn)場總線等技術(shù)早已使用在變電站自動化系統(tǒng)中，同時已有較為豐富的工作經(jīng)驗，如此也加快了智能化電氣裝備的發(fā)展，此類太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線均為網(wǎng)絡控制裝置應用于發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)中奠定了基礎(chǔ)。不可否認的是，現(xiàn)場總線的監(jiān)控手段使得系統(tǒng)的設計更具有針對性與可操作性，對于部分完全不相同的間隔而言可以使用完全不相同的功能，如此也能夠按照間隔狀況進行具體而又詳細的設計。使用此類監(jiān)控手段不但具備遠程監(jiān)控手段的所有優(yōu)點，同時還能夠降低隔離設備、模擬變速器的使用量。另外由于技術(shù)的成熟，智能設備完全可以就地進行安裝，和監(jiān)控系統(tǒng)借助通信線進行連接，能夠降低控制電纜的使用成本。于此同時，各個裝置的功能也較為獨立，所有的裝置完全均借助于網(wǎng)絡進行連接，而目前網(wǎng)絡組態(tài)均較為靈活，所以能夠大大提升整個系統(tǒng)的安全性與可靠性，各個裝置一旦出現(xiàn)故障只會對相關(guān)的元件造成影響，不會出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。所以在某種程度上說現(xiàn)場總線監(jiān)控手段是電力企業(yè)日后發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

3電氣自動化控制系統(tǒng)未來的發(fā)展

隨著OPC技術(shù)的發(fā)展與應用、可編程邏輯控制器標準的出現(xiàn)和Widndows的廣泛使用，未來的電氣發(fā)展之路必須走向結(jié)合的道路，在此過程中計算機有著無法衡量的作用。盡管各個國家對可編程邏輯控制器的標準不盡相同，但是IEC61131目前已被世界各個國家認為是可編程控制器的標準。需要注意的是，在IEC 61131-3中，所謂的功能塊并非僅僅指代FBD語言編程機制，同時它還是對象組件的礎(chǔ)。如果機組或者工程師一旦建立了功能塊的編程，同時借助調(diào)試以及試用證明它的確可以科學的執(zhí)行所規(guī)定的功能，則就不存在用戶再將它打開的情況，以此改變其編程的算法。所以，即便是某個功能塊在操作過程中由于其執(zhí)行效率需要再次提升，或者其功能執(zhí)行的可操作性較低，需要再次編程，作為操作者也只要保持此功能塊中的外部接口不變（即輸出與輸入不變）。另外目前部分設備制造商通常會把專有控制技術(shù)放置于自定義的功能塊中，這樣不但能夠科學有效的保護知識產(chǎn)權(quán)，同時還能夠供操作者循環(huán)使用，不會出現(xiàn)因為相同的目的而不斷的調(diào)試與編寫程序。

市場的需要與發(fā)展促使自動化與IT平臺不斷融合，而電子商務的不斷融入也正在加快此過程的發(fā)展腳步，多媒體技術(shù)以及因特網(wǎng)技術(shù)亦在自動化中有著極其廣闊的發(fā)展空間。作為企業(yè)管理人員不但要借助科學的瀏覽器來存取企業(yè)的人事與財務數(shù)據(jù)，同時還應該對現(xiàn)階段企業(yè)的生產(chǎn)過程進行全方位多角度監(jiān)控，第一時間熟悉企業(yè)的生產(chǎn)信息。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，將對企業(yè)自動化系統(tǒng)以及設計生產(chǎn)產(chǎn)生影響，而相關(guān)的通訊能力以及軟件結(jié)構(gòu)亦要不斷強化。

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