淺析電氣自動(dòng)化的控制系統(tǒng)應(yīng)用

引言：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)控制以及應(yīng)用的研究有著非常積極的作用。

一、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，便于集成和控制的電氣系統(tǒng)，它是電氣工程與自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng)。

1.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能較為整體化，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作量較小，信息采集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他控制系統(tǒng)，操作頻率較低。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制較為準(zhǔn)確，整體控制速度較快，控制效果較好。

1.2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能可靠性較強(qiáng)，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間較短，操作較快，控制效果非常顯著。在進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制的過(guò)程中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要較高的抗干擾性。

1.3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制時(shí)多采取順序控制及數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集控制，整體保護(hù)較多，控制效果較強(qiáng)。除此之外，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制的聯(lián)鎖保護(hù)效果非常好。

2.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能

在進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能的過(guò)程中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能主要實(shí)現(xiàn)：

（1）對(duì)LPS系統(tǒng)與直流系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)督，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行反應(yīng)；

（2）對(duì)發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)高變保護(hù)，對(duì)發(fā)電機(jī)的常用變壓器、勵(lì)磁變壓器進(jìn)行全面保護(hù)；

（3）通過(guò)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能可以有效完成自動(dòng)同期并網(wǎng)和手動(dòng)同期并網(wǎng)220kV/500kV開(kāi)關(guān)系統(tǒng)；

（4）對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組及保安電源進(jìn)行操控；

（5）對(duì)高壓?jiǎn)ⅰ渥儔浩髟O(shè)備進(jìn)行操控；

（6）對(duì)低壓廠(chǎng)用電源的操控，對(duì)電源變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理，對(duì)低壓備自投裝置進(jìn)行全面控制；

（7）對(duì)高壓廠(chǎng)用電源的操控，對(duì)電源變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理，對(duì)廠(chǎng)用電壓快切裝置狀態(tài)的投退及手動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行全面控制；

（8）實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)操控，完成控制方式切換和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的投退等。

二、監(jiān)控方式

1.集中監(jiān)控

集中監(jiān)控方式主要在于運(yùn)行維護(hù)便捷，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，控制站的防護(hù)要求不高。但是基于此方法的特點(diǎn)是將系統(tǒng)各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)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(jìn)入監(jiān)控，會(huì)隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加導(dǎo)致主機(jī)冗余的下降，電纜數(shù)量增加，成本加大，長(zhǎng)距離電纜引入的干擾也會(huì)影響到系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線(xiàn)，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無(wú)法操作，這種接線(xiàn)的二次接線(xiàn)復(fù)雜，查線(xiàn)不方便，增加了維護(hù)量，并存在因?yàn)椴榫€(xiàn)或傳動(dòng)過(guò)程中由于接線(xiàn)復(fù)雜造成誤操作的可能。

2.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控

當(dāng)前智能化電氣設(shè)備有了較快的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，我們也積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。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)。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔可以擁有不同的功能，可以根據(jù)實(shí)際的間隔情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，也具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。此外，采用這種方式還可減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、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(guò)通信線(xiàn)連接，可以節(jié)省大量控制電纜，降低成本和安裝維護(hù)工作量。另外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，是整個(gè)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

3.遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程方式具有節(jié)約材料、節(jié)省安裝費(fèi)用、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，但由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通訊速度不夠高，而電廠(chǎng)等電氣部分通訊量相對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

三、電氣和自動(dòng)化在工程實(shí)踐中的融合

1.由于高低壓變配電系統(tǒng)設(shè)備中具有嵌入式控制裝置，用電設(shè)備就地控制設(shè)備中具有PLC控制器和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用，電氣和自動(dòng)化的交融、一體化在電氣與自動(dòng)化工程實(shí)踐活動(dòng)的合二為一。

2.根據(jù)用電設(shè)備和工藝控制要求進(jìn)行高低壓變配電系統(tǒng)、用電設(shè)備的一次電氣設(shè)計(jì)。

3.根據(jù)供電方條件、要求和用電設(shè)備要求和特點(diǎn)，進(jìn)行高低壓變配電系統(tǒng)二次計(jì)量、保護(hù)、控制的控制流程框圖設(shè)計(jì)。

4.根據(jù)工藝控制要求和自動(dòng)控制要求，進(jìn)行配電系統(tǒng)末端用電設(shè)備的就地控制裝置的控制流程框圖設(shè)計(jì)。

5.根據(jù)工藝控制要求進(jìn)行儀表、執(zhí)行器和操作管理站等系統(tǒng)的控制流程框圖設(shè)計(jì)。

6.在操作管理站上通過(guò)組態(tài)軟件的平臺(tái)，按電氣、自動(dòng)化系統(tǒng)的控制流程框圖內(nèi)容實(shí)現(xiàn)電氣和自動(dòng)化系統(tǒng)的功能。軟件的接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議趨于統(tǒng)一，可以進(jìn)行在線(xiàn)、離線(xiàn)或遠(yuǎn)程狀況下的組態(tài)編程。

7.進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安裝、電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)。

四、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，以電力系統(tǒng)為例，分析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

1.計(jì)算機(jī)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(jì)算、報(bào)表打印、異常報(bào)警、事故序列記錄、歷史數(shù)據(jù)追憶等。

2.汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。我國(guó)早期汽機(jī)控制使用液壓控制系統(tǒng)，到了20世紀(jì)80年代，因?yàn)榭刂圃O(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(jī)構(gòu)，使得電調(diào)系統(tǒng)較多的為汽機(jī)配套，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電功率、調(diào)節(jié)級(jí)后壓力三個(gè)回路控制。控制汽輪發(fā)電機(jī)組由盤(pán)車(chē)開(kāi)始，依次沖轉(zhuǎn)，暖機(jī)，升速，閥切換并網(wǎng)，帶初負(fù)荷，加負(fù)荷，直到正常運(yùn)行。參加電網(wǎng)的一次調(diào)頻及接受電液的調(diào)度來(lái)改變負(fù)荷。不但保證機(jī)組安全，并且達(dá)到了在運(yùn)行狀態(tài)變化中，盡量延長(zhǎng)機(jī)組壽命，以及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中盡量提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3.汽機(jī)旁路系統(tǒng)。旁路控制系統(tǒng)的組成包括高低壓旁路壓力調(diào)節(jié)和高低壓旁路溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，旁路閥門(mén)執(zhí)行器可以依據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)候力矩及速度的要求來(lái)選擇電動(dòng)或是電液執(zhí)行器。

4.汽機(jī)監(jiān)視保護(hù)表。汽機(jī)需在機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行及停機(jī)過(guò)程里使用保護(hù)儀表監(jiān)視機(jī)械工作狀況，避免發(fā)生事故。自20世紀(jì)80年代起，我國(guó)生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量增加，必須開(kāi)發(fā)相應(yīng)機(jī)械參數(shù)的監(jiān)視保護(hù)儀表，其中包括轉(zhuǎn)速、軸向位移、軸承蓋振動(dòng)、軸振動(dòng)、偏心度、汽缸熱膨脹等整套的裝置，從而使得機(jī)組連鎖保護(hù)系統(tǒng)有準(zhǔn)確的保護(hù)監(jiān)視信號(hào)。

5.機(jī)、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(jī)組的各項(xiàng)輸入和輸出之間的能量平衡以及質(zhì)量平衡，并且不斷對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)、外干擾行進(jìn)消除，以滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)于機(jī)組負(fù)荷的需求，使得機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，其主要功能是接受電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度，參與調(diào)頻和調(diào)峰，控制汽機(jī)、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(dòng)作，協(xié)調(diào)輔機(jī)設(shè)備實(shí)際能力和機(jī)組出力等。

五、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，相信電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生日新月異的變化，將會(huì)朝著更加智能化、一體化、信息化和創(chuàng)新化的方向發(fā)展。

1. 智能化的發(fā)展趨勢(shì)

所謂電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化，就是指其在性能、功能和反應(yīng)等方面都會(huì)得到進(jìn)一步的提高和完善，能夠主動(dòng)的對(duì)外界的指令做出判斷與回應(yīng)，使對(duì)電氣產(chǎn)品的使用更加簡(jiǎn)單、方便和快速。這不僅能夠減少很多的人力和物力，對(duì)于降低生產(chǎn)的成本也會(huì)產(chǎn)生重要的作用，并且能夠?yàn)橄M(fèi)者提供更多的便利。除此之外，科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展和科技手段的改革，還會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)朝著智能化的方向發(fā)展。

2.一體化的發(fā)展趨勢(shì)

實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一體化對(duì)于我國(guó)電氣事業(yè)的發(fā)展能夠產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，在電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)等方面都是必要性的發(fā)展趨勢(shì)，這是供電企業(yè)對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行有效控制，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要途徑，也是電力事業(yè)不斷增強(qiáng)其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位的有效舉措。另外，在整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，實(shí)現(xiàn)其自身的一體化始終都是一個(gè)重要的發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)。

3.信息化的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，信息技術(shù)在促進(jìn)社會(huì)聯(lián)系和溝通方面是必不可少的技術(shù)。而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息化，是指系統(tǒng)自身就能夠完成對(duì)信息的收集、分析和處理，是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化和一體化的集中表現(xiàn)形式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息化能夠很大程度的減少人力物力的投入，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，可以有效的減少信息處理過(guò)程中的錯(cuò)誤概率，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加精準(zhǔn)和方便。

4.創(chuàng)新化的發(fā)展趨勢(shì)

科技的發(fā)展都會(huì)經(jīng)歷起步、成熟、完善和創(chuàng)新的過(guò)程，自電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生以來(lái)，我國(guó)已經(jīng)取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步，并且正處于更加成熟和完善的階段，相信在更加高科技水平的刺激和作用下，我國(guó)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)將會(huì)逐漸朝著創(chuàng)新化的趨勢(shì)發(fā)展，不論是在技術(shù)，還是在設(shè)備方面都會(huì)得到創(chuàng)新和發(fā)展。

六、結(jié)束語(yǔ)

總之，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在促進(jìn)我國(guó)電氣事業(yè)的發(fā)展方面具有至關(guān)重要的地位，在社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面都發(fā)揮著巨大的影響，并且被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域之中。相信在不久的將來(lái)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)將會(huì)朝著更加智能化、一體化、信息化和創(chuàng)新化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 毛龍飛，張平，楊歡，張輝宇.淺談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013.21（05）.

（作者單位：大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司）