淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

陳增玉+焦原志

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在更多的相關(guān)領(lǐng)域得到應(yīng)用，這不僅提高了電能的生產(chǎn)率，而且還為其提供了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要針對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，分析了電氣自動(dòng)化的技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用意義，現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的分析與探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；技術(shù)特點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)信息層；存在問(wèn)題

前言

電氣自動(dòng)化具有提高工作的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等作用，把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。伴隨信息時(shí)代的到來(lái)，機(jī)械電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展更加迅猛，信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化的發(fā)展中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

1電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)一般由監(jiān)控系統(tǒng)、測(cè)控、保護(hù)以及通信等電氣設(shè)備組成，主要用于檢測(cè)電廠設(shè)備，對(duì)信息進(jìn)行管理和保護(hù)等。在過(guò)去，自動(dòng)化水平比較落后，傳統(tǒng)的電氣監(jiān)控方式提供的信息量單一，由于需要大量的電纜與外部連接，成本較高。隨著科技的進(jìn)步，大多數(shù)的引進(jìn)了較高水平的自動(dòng)化技術(shù)。若從生產(chǎn)到管理來(lái)看，電動(dòng)自動(dòng)化可分為三個(gè)層次：上層經(jīng)營(yíng)管理層，面向管理者；中間層是生產(chǎn)管理層，主要面向技術(shù)管理者；最下層是操作層，針對(duì)的是實(shí)際的運(yùn)行操作人員。這一自動(dòng)化系統(tǒng)集“管控”為一體化，是我國(guó)電廠常采用的系統(tǒng)。目前，我國(guó)多數(shù)建立的自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要由面向管理者的的管理信息系統(tǒng)（MIS）、面向技術(shù)管理者的廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）以及面向操作者的集散控制系統(tǒng)（DCS）。電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的ECS是以數(shù)字通信、交流采樣為重要特征的電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)，ECS與電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的MIS、SIS以及DCS同時(shí)工作，一同實(shí)現(xiàn)完善的電廠信息化。

ECS系統(tǒng)是一種分層分布式系統(tǒng)，它主要由三層組成，即基站控層、通信控制層以及間隔層，他們各層之間相互獨(dú)立，功能的體現(xiàn)并不相互依賴?；究貙邮荅CS系統(tǒng)的控制中心所在，通信控制層的兩個(gè)重要功能為通信和控制，而間隔層主要是與上層主要控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。

集散控制系統(tǒng)DCS是一種獨(dú)立的控制系統(tǒng)，主要由升壓站、廠用以及機(jī)組等子系統(tǒng)組成。目前，數(shù)字化、信息化的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化了電廠工作人員的勞動(dòng)力，提高了電廠的信息化和服務(wù)水平，便于電廠進(jìn)行集散控制管理，保證提供可靠、安全的電量需求。因?yàn)殡姀S布置的電氣設(shè)備數(shù)量眾多，安裝時(shí)需按照實(shí)際需求將其安裝在不同的地點(diǎn)，系統(tǒng)需承載的電氣元件的信息量也眾多，在操作、檢測(cè)和維護(hù)時(shí)增加了困難。從控制層面上看，電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備主體與DCS連接，為了高效、可靠的與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，我們應(yīng)不斷完善DCS控制模式。

2電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的意義

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了電廠的工作效率。在電氣中采用自動(dòng)化系統(tǒng)有效地降低了人力的勞動(dòng)程度，采用自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電廠生產(chǎn)過(guò)程的全程監(jiān)控，保證其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，減少了安全事故的發(fā)生，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的跟蹤和收集、歸檔，并為機(jī)組維修和保養(yǎng)提供參考數(shù)據(jù)。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況及運(yùn)行信息分析機(jī)組狀態(tài)，為保障電廠機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。在我國(guó)電廠電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)使得電力系統(tǒng)技術(shù)水平整體提高，促進(jìn)了電力市場(chǎng)整體進(jìn)程的加快。在電廠中采用電氣自動(dòng)化技術(shù)為現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力額的技術(shù)支撐，為電力企業(yè)綜合技術(shù)能力的有效提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3電廠電氣自動(dòng)化的構(gòu)造

電氣自動(dòng)化是使用測(cè)試、通信、監(jiān)控、保護(hù)等措施對(duì)所有電氣設(shè)備進(jìn)行掌控、檢查、信息化管理的系統(tǒng)。我國(guó)絕大部分電廠都是用分散的控制措施對(duì)熱工設(shè)備進(jìn)行調(diào)控的，對(duì)于一般的電氣系統(tǒng)都是用獨(dú)立的連接來(lái)直接進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)落后。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是一套綜合性的控制系統(tǒng)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要有間隔層、網(wǎng)絡(luò)信息層、綜合控制層三部分組成。

間隔層：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的所有設(shè)備都是間隔用不同的方式布置的。電廠的保護(hù)裝置可以直接放在開關(guān)層，減少了原來(lái)接人綜合控制室的信息、測(cè)試、控制的電纜。每個(gè)設(shè)備也都是獨(dú)立的，只有總線和網(wǎng)絡(luò)信息層來(lái)傳播設(shè)備信息，省去了大量的二次連接電纜，降低了設(shè)備維護(hù)和線路檢查的工作量。

網(wǎng)絡(luò)信息層：網(wǎng)絡(luò)信息層是電氣自動(dòng)化控制的核心裝置，里面有網(wǎng)絡(luò)管理裝置、網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)換裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成。

綜合控制層：綜合控制層是用開放的形式設(shè)計(jì)的，可以在里面掌控處理信息，對(duì)電廠內(nèi)部所有的設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)控，全面化的管理。綜合控制層設(shè)施用多種模式構(gòu)造，這樣既有利于整個(gè)系統(tǒng)的靈敏，也對(duì)所有的功能配置比較合理化。

4電氣自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀的分析

4.1現(xiàn)代化電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

在目前的電廠中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是以通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和工控軟件等技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新型自動(dòng)化系統(tǒng)。由于電廠的電氣設(shè)備要求較高、功能的專業(yè)化和安裝位置較分散，電氣自動(dòng)化利用自動(dòng)技術(shù)對(duì)對(duì)工控設(shè)備進(jìn)行信息收集。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)改革就成了首要的任務(wù)。為了保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效運(yùn)行，需要針對(duì)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用需求以及未來(lái)電廠發(fā)展規(guī)劃確定電氣自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案的選擇，以此為基礎(chǔ)促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.2電氣自動(dòng)化功能需求系統(tǒng)應(yīng)用分析

在現(xiàn)代電廠電器的自動(dòng)化中，對(duì)系統(tǒng)功能的要求越來(lái)越高，電氣設(shè)備布置情況較復(fù)雜，數(shù)量較多，在安裝時(shí)多采用分散安裝，因此元件較多，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由于存在較大的信息量，給維修造成了一定的困難。在目前的情況中，電氣自動(dòng)化正處于迅速發(fā)展的階段。采用現(xiàn)代化的工業(yè)控制軟件將電氣自動(dòng)化的各個(gè)分部進(jìn)行組合，按照設(shè)備系統(tǒng)可靠性要求規(guī)范系統(tǒng)的組件，采取統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)能保證系統(tǒng)的組合具有較高的使用率和安全性。在電廠的設(shè)備維修的要求下，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還具有對(duì)信息的收集、整理和備份。機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠?yàn)樵O(shè)備維修提供準(zhǔn)確的依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場(chǎng)中的總線具有明顯的可分解特點(diǎn)，軟件能夠及時(shí)更新，部分組件技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化為電廠的電氣自動(dòng)化提供了有力的條件。

4.3自動(dòng)化信息需求系統(tǒng)應(yīng)用分析

在現(xiàn)代電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，電氣自動(dòng)化信息技術(shù)隨著系統(tǒng)信息的需求量增加而逐漸增加。在電氣保護(hù)中要求進(jìn)行相關(guān)的信息采集、控制和使用，以加快對(duì)于信息技術(shù)的更新速度、提高應(yīng)用程度。采用數(shù)據(jù)交換的形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳遞。以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)滿足電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳輸需求，改善使用效果，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)的總體目標(biāo)。

4.4電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

在對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）在進(jìn)行電廠監(jiān)控系統(tǒng)的電源設(shè)置時(shí)必須采用直流電源和交流電源，在外圍中的自動(dòng)化裝置和監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)采用雙電源和無(wú)擾切電。在對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備進(jìn)行安置時(shí)，要根據(jù)國(guó)家的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。

（2）在監(jiān)控系統(tǒng)中由于在接口處采用開關(guān)進(jìn)行接口控制，因此，開關(guān)的接口應(yīng)保證與交換的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。采用這種方法的主要特點(diǎn)是線路的連接較簡(jiǎn)單、直觀，再出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)易于及時(shí)進(jìn)行處理。但其不足之處在于由于接線數(shù)量較多，因此不能實(shí)現(xiàn)其中一些控制功能的調(diào)整，如稍有不慎，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

（3）在對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)解時(shí)，應(yīng)以自動(dòng)化為主，使用監(jiān)控為輔。

5電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電廠的電氣自動(dòng)化技術(shù)融監(jiān)控、測(cè)量和保護(hù)于一體，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的系統(tǒng)一體化。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)采用分層分布的方式，從而使信息的收集達(dá)到了更高層次的水平，客服了下層使用功能受到上層影響的難題。在電廠內(nèi)的監(jiān)視、控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)和相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，有效管理電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行和生產(chǎn)。在電氣自動(dòng)化中，監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)操作系統(tǒng)的使用，使控制更加科學(xué)化和智能化，并對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)行準(zhǔn)確的測(cè)量，為電氣自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)智能管理提供發(fā)展的動(dòng)力。

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，能夠有效的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控運(yùn)行一體化。在系統(tǒng)對(duì)于整體機(jī)組的信息和使用情況進(jìn)行分析、匯總時(shí)、完整的機(jī)組信息和使用情況就能很好的體現(xiàn)出來(lái)?？梢杂行У陌l(fā)揮機(jī)組的內(nèi)在潛力。使系統(tǒng)的控制功能得到最大程度上的優(yōu)化。單元化統(tǒng)一火電機(jī)組方便了信息的采集和提供，對(duì)電網(wǎng)的系統(tǒng)管理運(yùn)行進(jìn)行了強(qiáng)化，大大提高了工作效率。

電氣自動(dòng)化技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的保護(hù)和調(diào)整。對(duì)于機(jī)組中存在的問(wèn)題能夠進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。為自動(dòng)化電氣系統(tǒng)的安全、良好運(yùn)行提供保證。在目前的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，不能滿足全通信電氣控制的要求。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和之間始終需要部分硬接線，因此就需要對(duì)連鎖熱工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)，提高電氣系統(tǒng)后臺(tái)應(yīng)用的水平。進(jìn)而保證電氣控制系統(tǒng)的水平和自動(dòng)化的能力。

隨著現(xiàn)代化電氣自動(dòng)控制技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代電廠運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性也在不斷的升高。因此，需要對(duì)電氣的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效地控制和保護(hù)策略。采用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電廠電氣自動(dòng)化的安全和穩(wěn)定進(jìn)行控制，提高電氣系統(tǒng)總體的保護(hù)能力。對(duì)于在報(bào)警和連鎖的系統(tǒng)保護(hù)中存在的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)保證報(bào)警系統(tǒng)的及時(shí)有效。對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)的分析并進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，減少設(shè)備的損壞率和發(fā)生故障的次數(shù)。利用現(xiàn)代預(yù)警理念為中心指導(dǎo)電氣自動(dòng)化研究與發(fā)展方向，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展。

6結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化，我國(guó)的電氣也正在逐步進(jìn)行技術(shù)改革和創(chuàng)新。采用電子自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵所在。在電氣自動(dòng)化的控制系統(tǒng)中，應(yīng)不斷提高控制技術(shù)，對(duì)電器自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行不斷地完善，保證電氣的安全穩(wěn)定運(yùn)行。