電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

張夏+胡潤(rùn)斌

摘要文章分析研究了現(xiàn)階段我國(guó)電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能，探討當(dāng)前技術(shù)條件下我國(guó)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)理念。隨著科學(xué)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況的科學(xué)監(jiān)控變成可能，而隨著通訊技術(shù)的不斷應(yīng)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(dòng)化；設(shè)計(jì)；分析研究

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0025-01

1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能

按照目前電力系統(tǒng)單元機(jī)組的主要運(yùn)行特點(diǎn)與電氣控制的主要特征，依要求可以把發(fā)電機(jī)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(lì)磁變壓器保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)以及廠高變保護(hù)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(dòng)同時(shí)間并網(wǎng)和手動(dòng)同時(shí)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(shè)備的狀況監(jiān)視。手動(dòng)啟動(dòng)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(jī)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(shí)際上不管是何種發(fā)電機(jī)組或者何種系統(tǒng)，對(duì)于發(fā)變組的按照自動(dòng)裝置與保護(hù)。由于系統(tǒng)的設(shè)備已經(jīng)完全成熟同時(shí)要求全部需在DCS中實(shí)現(xiàn)該功能，目前技術(shù)很難真正實(shí)現(xiàn)，如果要完全實(shí)現(xiàn)也需要花費(fèi)大量的人力與物力。不過由于系統(tǒng)的特點(diǎn)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(dòng)裝置信息，同時(shí)能夠借助DCS實(shí)施事故的追查。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）遠(yuǎn)程監(jiān)控。所謂的遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)際上為一種技術(shù)監(jiān)控，該方式具有節(jié)省安裝費(fèi)用可靠性較高以及節(jié)約能源等特點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)階段電力系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊較慢，同時(shí)電廠電氣部分的通訊錄又相對(duì)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(duì)于實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的監(jiān)控還有一定的難度，尤其不能適應(yīng)電氣自動(dòng)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(shí)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(jī)械開關(guān)，此種開關(guān)的開斷時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，同時(shí)分散性也非常大，所以很難真正實(shí)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(diǎn)與缺點(diǎn)，集中監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便、運(yùn)行維護(hù)方便以及控制站的防護(hù)等相關(guān)要求較低。不過因?yàn)榧惺降奶攸c(diǎn)主要是把系統(tǒng)的所有功能集中于一個(gè)處理器實(shí)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?yàn)樗械碾姎庠O(shè)備均要實(shí)施監(jiān)控，其監(jiān)控對(duì)象量的不斷增大會(huì)使主機(jī)的冗余不斷降低，如此以來就會(huì)加大其投資規(guī)模，另外由于受長(zhǎng)時(shí)間電纜引入的影響，其對(duì)系統(tǒng)的可靠性也會(huì)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?yàn)楦綦x刀閘中的輔助接線很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)異常，如此設(shè)備容易出現(xiàn)無(wú)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(fù)雜，同時(shí)查線工作也非常繁瑣，所以該種方式的應(yīng)用會(huì)提升系統(tǒng)的維護(hù)難度。另外該種方式因?yàn)椴榫€或者傳動(dòng)時(shí)接線的復(fù)雜會(huì)提升操作失誤的可能性。

4）現(xiàn)場(chǎng)總線的監(jiān)控。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，Ethernet和現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)早已使用在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，同時(shí)已有較為豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)總線均為網(wǎng)絡(luò)控制裝置應(yīng)用于發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)中奠定了基礎(chǔ)。不可否認(rèn)的是，現(xiàn)場(chǎng)總線的監(jiān)控手段使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更具有針對(duì)性與可操作性，對(duì)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(jìn)行具體而又詳細(xì)的設(shè)計(jì)。使用此類監(jiān)控手段不但具備遠(yuǎn)程監(jiān)控手段的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠降低隔離設(shè)備、模擬變速器的使用量。另外由于技術(shù)的成熟，智能設(shè)備完全可以就地進(jìn)行安裝，和監(jiān)控系統(tǒng)借助通信線進(jìn)行連接，能夠降低控制電纜的使用成本。于此同時(shí)，各個(gè)裝置的功能也較為獨(dú)立，所有的裝置完全均借助于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，而目前網(wǎng)絡(luò)組態(tài)均較為靈活，所以能夠大大提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性與可靠性，各個(gè)裝置一旦出現(xiàn)故障只會(huì)對(duì)相關(guān)的元件造成影響，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。所以在某種程度上說現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化控制系統(tǒng)未來的發(fā)展

隨著OPC技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用、可編程邏輯控制器標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)有著無(wú)法衡量的作用。盡管各個(gè)國(guó)家對(duì)可編程邏輯控制器的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，但是IEC61131目前已被世界各個(gè)國(guó)家認(rèn)為是可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)。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(yǔ)言編程機(jī)制，同時(shí)它還是對(duì)象組件的礎(chǔ)。如果機(jī)組或者工程師一旦建立了功能塊的編程，同時(shí)借助調(diào)試以及試用證明它的確可以科學(xué)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(gè)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(shè)備制造商通常會(huì)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(xué)有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)還能夠供操作者循環(huán)使用，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橄嗤哪康亩粩嗟恼{(diào)試與編寫程序。

市場(chǎng)的需要與發(fā)展促使自動(dòng)化與IT平臺(tái)不斷融合，而電子商務(wù)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(dòng)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(xué)的瀏覽器來存取企業(yè)的人事與財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)現(xiàn)階段企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行全方位多角度監(jiān)控，第一時(shí)間熟悉企業(yè)的生產(chǎn)信息。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，將對(duì)企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)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(qiáng)化。

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