簡述電氣控制系統以及設計的自動化

摘 要：文章對現代的電氣系統進行了綜合性的分析，對目前的控制以及設計上的思想給予了一定的分析，通過以電廠作為典型例子，對未來的自動化的電氣控制系統進行了發展趨勢的展望。目前各行各業所講求的智能化發展為精確的掌握各個設備的狀況，實時監控各個設備的運行成為了可能，而這種可能就是建立在大容量傳輸數據上的，這種平臺的提供就是通訊技術發展的必然結果。目前的工業應用上，建立在計算機控制基礎上的自動化領域以其靈活性以及集成性的優勢越來越多的被接納應用和推廣。

關鍵詞：電氣控制系統；自動化；設計

1 簡析電氣控制對象

在控制的要求上以及運行的整體過程中，熱工的控制量以及電氣的控制量都有著很大的差別，下面就主要針對電氣的特點進行簡要的介紹：

1.1 相對于熱機設備，電氣控制在信息量上需要相對采集較小，并且采集對象范圍也小，具有較低的操作頻率，在特性上表現為高準確性以及高速度性。

1.2 在保護性能的可靠性上電氣設備具有較高的可靠性，并且在動作上具有較快的速度，切在干擾的對抗能力上也較強。

1.3 在信息的處理量上，熱力系統的控制較為復雜，控制多以過程為主，而與此不同的是，電氣控制則是以數據的采集以及順序控制為主，具有較多的連鎖保護。

電氣系統在控制上為了滿足系統對于可靠性的要求，就加入了DCS，這樣在運行上就具有更大的穩定性。除了對于起訂的操作實現之外，在現實的操作上，系統具有運行上的波動性，所以在機組中加入DCS系統加以穩定，是對于系統控制要求的可靠性的保證。在顯示的實時操作中，顯示的異常以及事故的狀態和數據的表現都需要予以必要的應急處理和必要的操作指導，是對于電氣系統進行控制保證的合理工作的安排。

2 在實現水品上ECS的系統實現

2.1 監視。對廠用的高低壓用電系統和備用電源進行的監視；對于發電機以及變壓器進行的系統監視；對于勵磁系統進行的監視；對于石榴系統以及UPS進行的監視；對于公用的電氣系統以及設備所進行的監視對開關系統的狀態進行的監視等等。在出現問題之后可以對信號進行及時的故障報警以及對于記錄進行的有效的追憶等。

2.2 控制。變壓器以及發電機中的一次設備在控制以及連鎖功能上，對于發電機啟停程序和投切ASS系統的控制功能上，而切換控制廠變高低壓和低壓設備之間的切換操作中，以及接地系統的控制和對于斷路器以及隔離開關等等部件的控制。

傳統的DCS系統在控制以及監視電氣量上功能非常的有限，因此，對于智能設備的使用要求上，專用的信息采集設備油氣是針對電氣的是非常的少的，這也是造成這些設備在運行上各自控制運行各自的現象形成的主要原因。對于操作設備的人員來說，系統的監控設備上對于此類信息的反應很少，所以人員無法了解更多的情況。優勢不得不通過一些其他的有關電壓以及電流的模擬裝備對DCS系統的數據進行采集，這樣外設的裝置數量的加大，使得管理操作更加不方便。或者有些則是對DCS系統進行硬接線的方式進行接入，使得系統的復雜程度加大，并且在投資上和資源的使用上也增加了負擔。

3 功能上的自動化以及電氣系統的綜合化

在運行以及電氣控制的特點上，單元機組具納入了廠用電源和電機變壓的機組所具有的特點并加入了ECS功能，基本的功能有：

首先，是表現在了斷路器和隔離開關上。其次，就是對于勵磁變壓器和發電機變壓器和廠用高壓電源的保護上。然后，則是在滅磁操作和發電機的勵磁系統操作以及增減和切換控制勵磁操作上，PSS的投退上。第四，220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。第五，6kV高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態監視、投退、手動啟動等。第六，380V低壓廠用電源監視、操作、低壓備自投裝置控制。第七，高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機共用）。第八，柴油發電機組和保安電源控制和操作。第九，直流系統和LPS系統的監視。

對于發變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設備已經很成熟而且要求全部在DCS中實現其功能尚有一定難度，可能增加相當大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，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進行事故追憶。

4 電氣自動化控制系統的設計

4.1 集中監控方式

在監控上運行維護要求都不是很高，在這樣的監控方式下運行以及控制系統在設計上都很容易。所以，在處理器進行各個功能的處理上需要將所有的特點都集中在一起，這種集中式的系統處理器使得處理器在對于任務的處理上被要求具有很高的能力，因此在速度上會受到影響。對于監控，電氣設備需要全部進行監控，對于監控的對象，需要在溶于的數量上進行降低，并且行對的增加一定的電纜數量，加大投資數額的投入，在電纜的引入上也可以對系統在可靠性上造成影響。通過對斷路器以及閉鎖的操作以及隔離刀閘在接線上的方式控制對設備的運行進行管理，但是會由于隔離刀閘的原因出現接點的閉合不到位出現的問題。

4.2 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線（如Lonworks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又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

4.3 現場總線監控方式

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

5 探討電氣自動化控制系統的發展趨勢

OPC技術的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。

Pc 客戶機/服務器體系結構、以太網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。