論電氣工程及其電氣自動化的控制系統(tǒng)應(yīng)用

張新志 韓明陽 劉貴銀

摘 要：文本主要闡述了電氣自動化的主要特點和電氣自動化控制系統(tǒng)的控制方式，并對電氣自動化控制系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制系統(tǒng)；監(jiān)控方式；目標(biāo)及思路

隨著科技迅速發(fā)展，其電氣自動化、電氣智能設(shè)備也全面提高，對于ECS系統(tǒng)必然是要深層發(fā)展，設(shè)備的構(gòu)造機構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯較簡單、操作機構(gòu)復(fù)雜的特點。依據(jù)電氣設(shè)備的主要特點我們知道，在構(gòu)建ECS時，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。除了要保證系統(tǒng)的正常運行，除此以外，還應(yīng)該在保證運行時信息收集的準(zhǔn)確性和各種數(shù)據(jù)處理，同時提出完善的應(yīng)急對策，讓電氣系統(tǒng)一直處在最佳狀態(tài)運行。

一、電氣自動化主要特點

由于電氣自動化控制量相比熱工控制量，其操作運行時與控制的要求中有諸多不同。對于相對熱機設(shè)，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。電氣設(shè)備的保護自動裝置需要較高的可靠性，動作速度快。而且需要較高的對抗干擾性。電氣自動化控制系統(tǒng)以順序控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為主，相對聯(lián)鎖保護多。所以機組電氣系統(tǒng)歸入DCS控制，需要控制系統(tǒng)具備較高可靠性。除了實現(xiàn)正常的起停與運行操作，更重要的是能夠做到實時檢測和顯示運行狀態(tài)異常及事故狀態(tài)下的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，而且提供相對應(yīng)的操作指導(dǎo)以及應(yīng)急處理的措旋方法，以保證電氣自動化控制系統(tǒng)能夠自動挖制在安全合理狀態(tài)下進行運轉(zhuǎn)工作。

二、控制系統(tǒng)的自動化控制方式

1.集中監(jiān)控。集中監(jiān)控方式主要出在于運行維護便捷，系統(tǒng)設(shè)計容易，控制站的防護要求不高。但是基于此方法的特點是將系統(tǒng)各個功能集中到一個處理器進行處理，處理任務(wù)繁重致使處理速度受到影響。此外電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，會隨著監(jiān)控對象的大量增加導(dǎo)致主機冗余的下降，電纜樹立增加，成本加大，長距離電纜引入的干擾也會影響到系統(tǒng)的呵靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，兇為隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作，這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，增加了維護量，并存在因為查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜造成誤操作的可能。

2.現(xiàn)場總線監(jiān)控。當(dāng)前智能化電氣設(shè)備有了較快的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，我們也積累了豐富的運行經(jīng)驗。這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于電力企業(yè)電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控使得系統(tǒng)設(shè)計更有針對性，對于不同的間隔可以擁有不同的功能，可以根據(jù)實際的間隔情況進行設(shè)計，也具備遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點。此外，采用這種方式還可減少大量的隔離設(shè)備、端于柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，降低成本和安裝維護工作量。另外，各裝置的功能相對獨立并通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，是整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任何裝置故障僅影響相應(yīng)的原件，不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。所以，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式將成為供電企業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3.遠程監(jiān)控。遠程方式具有節(jié)約材料（如電纜的量等）、節(jié)省安裝費用、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點，但由于各種現(xiàn)場總線（如Lonworks線、CAN總線等）的通訊速度不夠高，而電廠等電氣部分通訊量相對比較大，所以這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適用于大范圍的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

三、基于電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

目前電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，以電力系統(tǒng)為例，下文簡述主要包括的幾個內(nèi)容：

1.計算機處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集。其主要功能包括參數(shù)輸入、參數(shù)顯示、性能計算、報表打印、異常報警、事故序列記錄、歷史數(shù)據(jù)追憶等。

2.汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。我國早期汽機控制使用液壓控制系統(tǒng)，到了20世紀(jì)80年代，因為控制設(shè)備、電氣元件以及電液轉(zhuǎn)換器可靠性的提升，而且使用高壓抗燃油伺服機構(gòu)，使得電調(diào)系統(tǒng)較多的為汽機配套，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電功率、調(diào)節(jié)級后壓力三個回路控制，接應(yīng)力啟動功能和閥門管理?？刂破啺l(fā)電機組由盤車開始，依次沖轉(zhuǎn)，暖機，升速，閥切換并網(wǎng)，帶初負荷，加負荷，直到正常運行。參加電網(wǎng)的一次調(diào)頻及接受電嘲的調(diào)度來改變負荷。不但保證機組安全，并且達到了在運行狀態(tài)變化中，盡量延長機組壽命，以及穩(wěn)態(tài)運行過程中盡量提高機組的經(jīng)濟性。

3.汽機旁路系統(tǒng)。旁路控制系統(tǒng)的組成包括高/1氐壓旁路壓力調(diào)節(jié)和高，1氏壓旁路溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，旁路閥門執(zhí)行器可以依據(jù)系統(tǒng)對運作時候力矩及速度的要求來選擇電動或是電液執(zhí)行器。

4.汽機監(jiān)視保護表。汽機需在機組的啟動、運行及停機過程里使用保護儀表來視機械工作狀況，避免發(fā)生事故。自20世紀(jì)80年代起，我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機組的單機容量增加，必須開發(fā)相應(yīng)機械參數(shù)的監(jiān)視保護儀表，其中包括轉(zhuǎn)速、軸向位移、軸承蓋振動、軸振動、偏心度、鑒相相對膨脹、汽缸熱膨脹等整套的裝置，從而使得機組連鎖保護系統(tǒng)有準(zhǔn)確的保護監(jiān)視信號。

5.機、爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)作為火電站主控系統(tǒng)意義重大。其主要任務(wù)是控制機組的各項輸入和輸出之間的能量平衡以及質(zhì)量平衡，并且不斷對運行過程中的內(nèi)、外干擾行進消除，以滿足電網(wǎng)對于機組負荷的需求，使得機組穩(wěn)定運行，其主要功能是接受電網(wǎng)負荷調(diào)度，參與調(diào)頻和調(diào)峰，控制汽機、鍋爐間的能量輸入輸出平衡，協(xié)調(diào)鍋爐內(nèi)諸如送風(fēng)、燃料、引風(fēng)、給水等子系統(tǒng)的控制動作，協(xié)調(diào)輔機設(shè)備實際能力和機組出力等。

四、電氣工程與自動化的建設(shè)目標(biāo)及思路

如今的科技技術(shù)都不斷進步，其中計算機技術(shù)、電子學(xué)在電工科學(xué)廣泛應(yīng)用，如此可見今日的電工學(xué)科理論上和技術(shù)上的變化相當(dāng)可觀，就職于電工行業(yè)的人員明顯感受到了只知道傳統(tǒng)的電工理論和其運用的知識已經(jīng)無用所以世界各國電氣工程都普遍關(guān)注到了如何才能培養(yǎng)新的電氣工程人才這一問題。這門學(xué)科主要綜合了微電子，計算機，電力電子，傳感器技術(shù)，檢測與轉(zhuǎn)換。控制等多項技術(shù)性學(xué)科。可以說，它是強弱電的結(jié)合。電工技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合。軟硬件的結(jié)合。元件與系統(tǒng)的結(jié)合。運行研制的結(jié)合。其發(fā)展目標(biāo)在于堅持貫徹拓寬面向。加強基礎(chǔ)。增強素質(zhì)。提高能力的建設(shè)思路，用知識能力，素質(zhì)互相協(xié)調(diào)，共同發(fā)展，改善培訓(xùn)課程的體系，培養(yǎng)一些高素質(zhì)的人才，通過一段時間的努力，在改革建設(shè)師資的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一套人才培養(yǎng)的模式方案。課程體系內(nèi)容、方法和手段，工程的能力等一系列具有競爭力的優(yōu)勢。培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。

社會的經(jīng)濟發(fā)展和社會的進步，離不開高素質(zhì)人才的使命感、責(zé)任感。電氣工程也為現(xiàn)代化的建設(shè)有著舉足輕重的地位。電氣工程與自動化的發(fā)展目標(biāo)是培養(yǎng)能夠操作電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運行。電力電子技術(shù)，信息的處理，自動控制，試驗的分析，研制的開發(fā)，經(jīng)濟管理和電子的計算機運用技術(shù)領(lǐng)域。做到寬口徑復(fù)合型的高級工程技術(shù)型的人才，以深厚的知識做基礎(chǔ)和寬闊的知識面，應(yīng)變能力要非常強，學(xué)習(xí)能力良好和創(chuàng)新能力。

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