淺談電氣自動化控制系統(tǒng)及設(shè)計

王中澤

摘 要：隨著技術(shù)水平的不斷提高，當(dāng)下電氣自動化裝置的構(gòu)思，使得未來這種系統(tǒng)的優(yōu)勢逐步增大。智能化的應(yīng)用，說明了這種控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。智能化的提升，使設(shè)備的穩(wěn)定性能夠得到控制，并提高準(zhǔn)確度，通訊技術(shù)也給大面積的數(shù)據(jù)控制提供了平臺，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;控制系統(tǒng);設(shè)計

On electrical automation control systems and design

Wang Zhong-ze

（Jiang Su Chengsheng Traffic Engineering Co.， Ltd.， Jiangsu Jianhu 224700）

Abstract： As technology continues to improve， the moment the idea of electrical automation equipment， making the future of the advantages of such a system gradually increases. Intelligent applications， showing that the future direction of the control system. Intelligent enhance the stability of the device can be controlled， and to improve accuracy and communication technologies but also to a large area of ？？data control provide a platform in the industrial automation field， Pc-based control system for its flexibility and ease of integration Features are being more accepted.

Keywords： electrical automation; control system; design

進(jìn)入21世紀(jì)以來，PLC處于自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。

1.電氣控制對象的特點和要求

電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運(yùn)行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點表現(xiàn)為：

（1）電氣控制系統(tǒng)相對熱機(jī)設(shè)備而言對信息的掌握不大，目標(biāo)少，操控次數(shù)少，不過，速度更快，準(zhǔn)確度也更高。

（2）電氣設(shè)備保護(hù)自動裝置對穩(wěn)定性要求更高，更快速，并且，有一定抗干擾的能力。

（3）熱力系統(tǒng)需要大容量來滿足處理信息的需要，并且內(nèi)部情況復(fù)雜，過程掌握十分嚴(yán)格，對于電控系統(tǒng)（ECS），強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)提取和順序的掌握作為主要方面，有助于實現(xiàn)連鎖保護(hù)。

因此，機(jī)組的電氣系統(tǒng)納入DCS控制，要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。除了能夠進(jìn)行一般的啟動和停止，對于異常問題的顯現(xiàn)和控制的數(shù)據(jù)也要精確顯示。并給出可行的操作意見，以及意外控制辦法，使電氣系統(tǒng)控制處于科學(xué)、有效、合理的情況之中。

2.常規(guī)ECS系統(tǒng)功能有待提高

目前，大多數(shù)電廠和DCS廠家所實現(xiàn)的ECS控制功能主要局限在以下幾個方面：

（1）監(jiān)視部分

發(fā)電機(jī)——變壓器組系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，高、低壓廠用電系統(tǒng)及備用電源系統(tǒng)，220V直流系統(tǒng)和UPS電源系統(tǒng)，電氣公用系統(tǒng)，所控電氣設(shè)備開關(guān)、閘刀的狀態(tài)監(jiān)視;中央信號及事故報警，事故記錄及追憶功能。

（2）控制部分

發(fā)電機(jī)——變壓器組單元電氣一次設(shè)備的控制、聯(lián)鎖，發(fā)電機(jī)程序起停，ASS的投切;廠用工作電源，高、低壓廠變與高、低壓備變之間的正常切換操作;電氣接地系統(tǒng)管理;220kV斷路器、隔離開關(guān)的控制。

應(yīng)該說在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中對電氣量的監(jiān)視、控制非常有限，特別對于電氣專門的智能裝置來說，信息的提取量就更加少，使得設(shè)備之間配合不好，對于運(yùn)行工作人員，很難在監(jiān)視器上得到這樣的信息。某些時候，只有采用充足的電流和電壓，將其變速，將部分模擬量采集進(jìn)DCS系統(tǒng);或者采用硬接線的方式接入DCS系統(tǒng)，使系統(tǒng)復(fù)雜、投資增加和資源浪費(fèi)。

這幾年，電氣設(shè)備向著小型，功能增多，內(nèi)容數(shù)據(jù)不斷增大的情況發(fā)展。電氣專用設(shè)備制造廠家，如國電南瑞、國電南自、北京四方、許繼電氣、東大金智等廠家，紛紛推出了雙CPU（或三CPU）、智能型、帶現(xiàn)場總線接口的高可靠性能的產(chǎn)品。加之這些廠家也推出了自主知識產(chǎn)權(quán)的電氣綜合自動化系統(tǒng)，使ECS功能擴(kuò)展，讓電氣進(jìn)行綜合，并且，要確保電氣系統(tǒng)，其運(yùn)行不相互干擾，在硬接線的數(shù)量降到最低，未來的發(fā)展趨勢是全都利用通訊手段作為連接辦法。

3.電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機(jī)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：

（1）發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。

（2）發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵磁變壓器保護(hù)控制。

（3）發(fā)電機(jī)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。

（4）220kV/500kV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)。

（5）6kV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。

（6）380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

（7）高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機(jī)共用）。

（8）柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作。

（9）直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視

因為，設(shè)備可以看做較為完善，并且，如果都要在DCS里完成工作還不大可能，并且花費(fèi)較大，所以能夠保留，不過，它們和DCS連接，使用硬接線作為控制裝置，使用通訊裝置來傳導(dǎo)自動裝置，并能夠利用DCS實現(xiàn)事故重現(xiàn)。

4.電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

（1）集中監(jiān)控方式

這一監(jiān)控辦法的特征是容易維護(hù)，對于控制站，防護(hù)等級需求的不高，系統(tǒng)更容易實現(xiàn)設(shè)計。但是因為集中式，它的運(yùn)行辦法是把所有的功能綜合到一個處理器，完成處理工作，因此，對于處理器來說承受了巨大的工作壓力，因為電氣設(shè)備都是在監(jiān)控內(nèi)進(jìn)行的，如果監(jiān)控目標(biāo)不斷出現(xiàn)，就會導(dǎo)致主機(jī)冗余降低，而電纜隨之變多，需要的花費(fèi)增大，距離較長的電纜，如果產(chǎn)生了干擾情況也會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。并且，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，因為用于分隔刀閘的在接點位置上暴露出缺陷。使得設(shè)備運(yùn)作異常困難，這樣的接線很難完成二次接線，線和線的連接比較復(fù)雜，而設(shè)備的操作難以實現(xiàn)，使維護(hù)工作雪上加霜，并且，存在因為查線以及運(yùn)動時，因為線的多而復(fù)雜產(chǎn)生錯誤動作的可能。

（2）現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，并且，有了豐富的動作指令，對于有智能性質(zhì)的電氣設(shè)備，其發(fā)展也是十分明顯的，這些因素使網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和發(fā)電廠之間的關(guān)系作出了鋪墊?？偩€監(jiān)控讓設(shè)計的目標(biāo)更明確，針對間隔的差異，在功能上也有不一樣的顯現(xiàn)，因此，可以作為間隔的狀況開展設(shè)計。使用這樣的監(jiān)控辦法，包含了所有遠(yuǎn)程監(jiān)控辦法的優(yōu)勢，并且能夠降低隔離設(shè)備的總數(shù)，也包括隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，對于智能設(shè)備，應(yīng)當(dāng)立馬進(jìn)行裝配，如果使用通信線和監(jiān)控系統(tǒng)之間連接起來，就能省掉許多的控制電纜，使投資節(jié)省。

此外，裝置與裝置間的功能互不干擾，裝置和裝置的關(guān)聯(lián)是由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的，網(wǎng)絡(luò)組織比較輕松，使得系統(tǒng)更可靠，更穩(wěn)定，每一個裝置如果發(fā)生錯誤也僅牽連到元件，而不會整體停滯，所以，現(xiàn)場總線監(jiān)控能夠作為以后發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的最好方法。

5.探討電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC（OIJEforProcess Control）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，這給計算機(jī)帶來新的應(yīng)用目標(biāo)，電氣技術(shù)融合性更好，發(fā)揮巨大的潛力。這已經(jīng)進(jìn)入到一個國際化的時代，并且，在各種控制系統(tǒng)中，使用變得更加廣泛，被更多的商家所看重和應(yīng)用。Pc客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。

Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化方面，前景非常廣闊，企業(yè)的管理者使用一般的瀏覽器，就能完成儲存以及提取企業(yè)在人員，財務(wù)方面的資料。也能夠?qū)⒛壳暗纳a(chǎn)流程作為監(jiān)控目標(biāo)，幾乎能夠馬上明確最準(zhǔn)確而全面的信息。 虛擬技術(shù)以及視頻技術(shù)作為先進(jìn)的手段，會給以后的自動化商品，例如人機(jī)界面以及維修系統(tǒng)帶來最明顯的影響。使用對應(yīng)性較強(qiáng)的軟件，對通訊效果以及組合環(huán)境的需求更加明顯，軟件的功能不斷加大，并且從某一單純的設(shè)備轉(zhuǎn)移，向集成方向轉(zhuǎn)化。

總的來說，這種控制系統(tǒng)給大家?guī)硇碌那熬埃彩沟闷涑霈F(xiàn)了新的發(fā)展需要，為了實現(xiàn)越來越復(fù)雜的需要，就必須考慮電氣自動化的發(fā)展特征，為此行業(yè)挑選適當(dāng)?shù)娜瞬艁泶龠M(jìn)發(fā)展，相關(guān)行業(yè)因此有了更廣闊的就業(yè)前景。但是，應(yīng)當(dāng)注意，其科技性要求較高，因此專業(yè)性也有所提升，在裝置的配合內(nèi)容里，要把自動化和智能化作為工作的前提。推動設(shè)備與國際水平相媲美。并創(chuàng)造屬于本行業(yè)的行業(yè)先鋒。

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