淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計要點

【摘要】電氣自動化控制系統(tǒng)領(lǐng)域中，以計算機為基礎(chǔ)，便于集成和靈活控制的系統(tǒng)正在被廣泛的應(yīng)用。本文簡單介紹電氣自動化控制系統(tǒng)功能及設(shè)計要點，結(jié)合例子闡述電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并且分析其未來的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計特點 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想要把握住各項環(huán)節(jié)的優(yōu)勢并使之得到有效的利用，同時也要力求符合實際的生產(chǎn)要求，保證我國這一行業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展，在不斷探索的過程中認(rèn)識不足并不斷的通過高新技術(shù)的學(xué)校來武裝自己，充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，創(chuàng)造出屬于我們自己的控制系統(tǒng)，為我國先進(jìn)的控制系統(tǒng)添磚加瓦，開創(chuàng)出和諧的發(fā)展局面。

1電氣自動化控制系統(tǒng)的組成

目前常見的控制系統(tǒng)的基本回路通常由以下幾部分組成：① 電源供電回路。就是為供電回路提供工作電源。②保護(hù)回路。通常由熔斷器、失壓線圈、穩(wěn)壓組件、熱繼電器和整流組件等保護(hù)組件組成對線路和電氣設(shè)備進(jìn)行失壓、短路和過載等各種保護(hù)。③信號回路。信號回路是將電信號轉(zhuǎn)換成能及時通過直觀形式，反映或顯示設(shè)備（或線路）是否正常工作狀態(tài)信息的回路。④ 自動與手動回路。雖然控制工程中，大多使用的是自動控制環(huán)節(jié)，但是在安裝、調(diào)試以及緊急故障的處理過程中，手動環(huán)節(jié)還是不可或缺，一般情況下，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)和組合開關(guān)等方式實現(xiàn)自動與手動的轉(zhuǎn)換。⑤ 制動停車回路。對于一個完善的系統(tǒng)，有啟動過程，也必有制動過程，如能耗制動、倒拉反轉(zhuǎn)制動、再生發(fā)電制動和電源反接制動，均是采取了某些特定措施使電動機停車的控制。⑥ 自鎖及閉鎖同路。自鎖環(huán)節(jié)是指啟動按鈕松開后， 電氣設(shè)備維持工作的環(huán)節(jié)叫做自鎖環(huán)節(jié)，自閉環(huán)節(jié)則是指未來保證設(shè)備運行的安全與可靠，兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件中，簡而言之，就是只能一臺通電啟動，另一臺不能啟動的保護(hù)環(huán)節(jié)。

2電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機組的運行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機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：發(fā)變組出口220kV／500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作；發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵磁變壓器保護(hù)控制；發(fā)電機勵磁系統(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l的投退；220kV／500kV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動啟動；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；380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備A投裝置控制；高壓肩／備變壓器控制和操作（2臺機共用）；柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作；直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。對于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費用，故可以保留。控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進(jìn)行事故追究。

3電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計特點

3.1集中監(jiān)控方式。這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易，但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣沒備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)蹙增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作團(tuán)鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線。由于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，大大增加工維護(hù)量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的能性。

3.2遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線（如Lon works總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對義比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控．而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.3現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。目前，對于以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計算機網(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，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大最的隔離沒備、端子豐巨、加卡件、模擬量變送器等，而且智能設(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。節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高。任何裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC（0IJE for Process Contr0l）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不-Hr替代的作用。IEC61131已成為了—個國際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。Pc客戶機/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)動自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速這一過程。Internet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)牛直接的影響。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

5結(jié)束語

隨著現(xiàn)實各種趨勢的發(fā)展，電氣自動化必然將得到不斷的提高和完善，在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。同時，勇于創(chuàng)新的力量也不容忽視。在提高科學(xué)生產(chǎn)效率的同時兼顧減低生產(chǎn)成本，增強產(chǎn)品的市場適應(yīng)性，滿足各方面要求。

參考文獻(xiàn)

［1］賀家李，沈從炬．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理［M］，北京：中國電力出版社，2008．

［2］范輝，陸學(xué)漾電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS的幾點體會［J］，電力自動化設(shè)備，2011，21（3）：32-54．