電氣控制系統自動化設計分析

景保福

（河南許繼工控系統有限公司，河南許昌 461000）

1 引言

隨著信息技術的發展，電氣智能化的運用越來越廣泛，電氣系統和設備的控制也越來越重要，電氣系統需要按照專業化的系統控制要求，才能更好地促使其自動化系統形成，為電氣控制系統更好地應用于社會生活奠定基礎。電氣設備和系統控制過程中需要堅持走專業化的道路，隨著電氣控制系統自動化技術的發展，系統的通信協議需要向社會公開，促使系統的互通和互聯，通過專業化、自動化系統設計，智能電氣系統控制逐步形成，為電氣技術的發展奠定了重要的基礎。

當前信息技術的飛速發展，促使了控制技術、計算機技術、顯示技術、數字技術、網絡技術和現代通信技術的快速發展，電氣技術已經完成了跨越式的發展。當前我國電子自動化技術已經與國際同領域開展了廣泛的技術溝通和交流，與國際上先進的電氣控制技術的結合，使得新技術在電氣自動化系統設計過程中不斷涌現，當前已經成為我國智能化系統建設中的重要成就。

2 電氣綜合自動系統基本狀況分析

從電氣綜合系統的特點看，具有簡單可靠、兼容性好、可操作性強等方面的特點，因此越來越受到相關用戶的重視，并且在一些大型電站監控過程中得到了廣泛應用。

2.1 電氣綜合自動化系統設計思想

完整電氣綜合自動系統需要綜合考慮其系統功能，對各種控制單元進行保護，建立完整的緊急手動操作系統，擁有完善跳、合閘手段，能夠對電氣系統進行監視、控制、報警、測量，此類工作可以通過完整的系統設計利用計算機監控系統完成。在變電站應用中無需額外的遠動設備，監控系統可以很好地完成遙測、遙信、遙調、遙控功能，最終保證電氣綜合系統達到無人值守的狀態。因此電氣綜合系統設計過程中需要綜合考慮分布式設計、集中式設計、簡單可靠、可擴展性、兼容性等方面的特點。從分布式角度看，電氣綜合控制系統設計過程中需要按照模塊化的思想，按照分布式開放結構設計策略，各個控制保護功能能夠均勻分布在開關柜上，并且能夠盡量完成開關的控制保護功能，同時有效控制保護單元。電氣綜合系統設計過程中需要把所有的保護、控制、測量、報警等信號均勻的分布在單元模塊內，從而能夠按照數據信號通信的要求進行工作，通過光纖總線進行主要控制，提高系統監控性能，為自動化控制奠定重要的基礎［1］。電氣系統自動化設計過程中需要建立完善的報警系統，同時保證各個單元模塊之間相互不影響，協調工作。從集中式自動控制設計角度看，需要建立集中立柜結構，各個控制模塊都要集中在專用柜中，對系統進行集中控制和保護，最終能夠完成保護、測量、控制、報警等信號采集功能，保證電氣系統能夠在保護柜內進行數據處理。電氣控制系統自動化設計過程中通過主控總線監控，最終能夠把信號傳輸到監控計算機，從而能夠保證傳輸信號的集中控制。電氣控制系統自動化設計過程中能夠體現簡單可靠的基本原理，采用多功能繼電器代替傳統繼電器，可以簡化二次接線。電氣系統分布式設計過程中需要在主控室和開關柜之間接線，從而能夠按照集中式接線設計，對開關柜與主控制之間綜合控制，達到協調通信的最終目標。通過自動控制系統可以把開關柜內接線系統進行有效控制，從而能夠達到設計簡單化的根本目標。電氣控制系統設計過程中需要突出可擴展性的特點，電氣控制系統設計過程中用戶數量會越來越多，因此系統規劃過程中主要考慮系統的擴展性特點，對系統進行綜合性設計，保證電氣系統控制更加有效，從而能夠滿足功能擴充的總體需要。兼容性問題一直是電氣控制系統面臨的一個重要問題，通過對其兼容性進行分析，可以保證用戶的規模和功能的擴展，通過對串行通信接口進行標準化設計，從而能夠設計出合理的I／O接口，按照用戶自己的需要靈活配置，保證系統軟件能夠更科學合理地運行。

2.2 電氣控制系統規范化設計

電氣系統設計過程中可以利用最流行的工業標準軟件，主要包括Unix操作系統、X窗口人機接口、TCP／IP網絡通訊規約等。通過對此類軟件進行規范化設計，可以促使電氣控制系統實現自動化管理，更好地滿足開放系統發展的需要。開放系統設計過程中通常需要對可攜性軟件進行綜合分析，從而能夠滿足硬件技術和軟件技術的具體要求。保證整個電氣控制系統具有很高的兼容性。

2.3 系統功能設計分析

電氣系統在自動化控制設計過程中，需要根據電氣控制和單機組的運行特點進行綜合分析，從而能夠把發動機和變壓器組的電氣系統控制在一個合理的范圍內，最終能鞏固納入ECS監控范圍內。發動機和變壓器組出口需要220kV／500kV斷路器，從而能夠對隔離開關進行有效性控制，最終能夠對軟件進行科學化操作。通過廠高變保護、發變組保護、勵磁變壓器保護控制達到自動控制的根本目標，發動起勵磁系統控制過程中主要包括控制方式切換、啟勵、滅磁操作、減磁操作等。

3 電氣控制系統自動化設計的總體思路

3.1 集中監控方式設計

電氣控制系統自動化設計過程中需要突出監控功能的實現，從而能夠更好地完成系統的運行維護功能，當前控制站的防護要求不是很高，因此系統設計過程中相對比較容易。集中式監控系統設計構成中可以把各個系統功能集中到一個處理器中進行處理，因此處理器的任務比較繁重，但是處理速度也會在這樣的環境下受到一定程度的影響。但是電氣設備需要進行全面的監控，從而能夠更好地控制監控對象，監控對象增加的時候系統主機的冗余會下降，因此電纜的數量也會增加，整個項目投資會增加，如果是長距離電纜設計，會產生信號干擾方面的問題，對系統的可靠性產生一定的影響［2］。斷路器的聯鎖和隔離刀閘的操作閉鎖主要是通過硬接線，在此情況下輔助接點會出現不到位的問題，造成設備無法進行全面操作。如果采取二次接線的方式，增加系統的復雜性，那么系統查線不方便，從而能夠增加系統的維護量，對整個系統自動化控制會產生一定的影響。電氣系統自動化設計過程中查線和傳動過程中會因為接線復雜造成錯誤操作，因此系統設計過程中需要綜合考慮多方面的因素，提高系統自動化程度。

3.2 電氣控制系統自動化設計遠程監控模式分析

電氣控制系統自動化設計過程中需要采取遠程控制的方法，能夠節約大量電纜、節約大量安裝費用、提高可靠性、增加材料利用率，整個系統變得更加靈活，對電氣系統自動化控制會產生積極的作用。目前電氣系統采取的多種現場總線通訊速度都不是很高，因此需要程監控模式提高系統的訪問速度，電廠電氣部分通訊量相對比較大，因此此種方式更加適合于中小系統監控，能夠保證整個系統實現自動化控制［3］。

3.3 電氣控制系統自動化設計現場總線監控設計

從當前情況看，現場總線、以太網等計算機網絡技術已經運用到電氣控制系統，對電氣系統自動化水平提高產生了重要的作用。從當前情況看，電氣系統已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備已經有了很大的發展，此類問題為網絡電氣控制廣泛應用奠定了重要的基礎［4］。電氣總線監控系統在系統設計過程中更具有針對性，因此在不同的間隔時間范圍內可以采取不同的功能，所以系統設計過程中可以按照時間間隔模式進行綜合設計。此種方式除了具有遠程監控的功能外，還可以對系統進行設備隔離，提高系統整體自動化程度，對電氣系統整體技術提升具有十分重要的意義。電氣設備設計過程中需要對I／O卡件、端子柜、隔離設備、模擬量變送器等進行分析，智能設備設計過程中需要按照就地安裝的基本原則，通過監控系統進行綜合通信連接，從而能夠節省大量的控制時間，整個系統設計過程中節約了很多投資，同時系統的整體維護量也下降了，從而節約了系統的成本。電氣監控自動化系統設計過程中需要保證各個監控設備功能相對獨立，設備之間通過網絡相互連接，達到網絡組態靈活的特點，整個系統的可靠性有了很大的提高，系統設計過程中如果某一個裝置故障會影響系統的元件，但不會使整個系統癱瘓，因此現場總線監控方式已經成為電氣監控系統未來發展的方向［5］。通過對不同裝置進行網絡連接，可以達到網絡靈活組網的根本目標，保證整個系統的可靠性大大提高。電氣控制系統自動化處理過程中可以按照集成方式不同選擇不同的平臺，實現不同的集成模式。隨著網絡技術、計算機技術、控制技術和顯示技術的發展，電氣設備控制系統可以通過計算機網絡進行互聯，達到自動化控制的根本目標。電氣系統各個元件之間信息共享和聯動控制，可以提高整個系統的管理效率。同時也提高了整個系統應對突發事件的整體控制能力，從而能夠達到節能和節省人力的目標。電氣控制系統自動化控制過程中可以對功能進行進一步完善，能夠更好地提高系統的工作效率，因此需要在系統可靠、技術成熟、投資合理、管理高效的情況下，進行綜合性集成，提高整個系統的設計水平，同時也能保證系統可靠性，對系統自動化水平提高具有重要意義。

［1］盧秀浩.試論電氣自動化控制設備可靠性的測試［J］.才智，2011（13）.

［2］陳 江.對自動化在生活中的應用及發展的一些看法［J］.科技致富向導，2011（15）.

［3］李小燕，嵇 拓，李建興，鐘西炎.電力系統自動化控制中的智能技術應用研究［J］.華章，2011（16）.

［4］李國棟，馬德新.基于PC的電氣自動化技術［J］.黑龍江科技信息，2011（21）.

［5］任 杰，姬 穎.試論工業電氣自動化及其在工作的實踐［J］.科技致富向導，2011（23）.