電氣自動化控制系統的設計

李森 吳鐵

摘要：電氣自動化大力推動電氣調度自動化的發展，通過實踐，本文對設計電器自動化控制系統時，如何通過系統提高受控制設備的穩定性和可靠性進行分析。

關鍵詞：自動化控制系統；穩定性；可靠性；設計

電氣自動化控制系統在實現電氣自動化過程中發揮著舉足輕重的作用，是電力企業實現自動化生產的重要環節，為推進電力企業自動化、現代化具有重要作用。

一、電氣自動化的設計原則

電氣自動化應該滿足生產設備和生產工藝對電氣控制的要求；在滿足控制要求的基礎上，電氣自動化的設計方案應該簡單、經濟、安全、可靠；對于生產機械與電氣自動化的關系，應該從制造成本、工藝要求、結構復雜性、管理維護等方面進行妥善處理，很多生產機械都是通過機電結合控制方式實現控制要求；科學合理地選用生產中所需要的電器元件。

二、電氣自動化的設計理念

（一）現場總線監控

現場總線、以太網等計算機網絡技術已經在變電站綜合自動化系統中得到了廣泛的應用，而且運行經驗非常豐富，智能化電氣設備的發展也十分迅速。另外，自動化設備的功能是獨立的，組態相當靈活，不會導致系統的癱瘓，使整個系統具有可靠性。

（二）集中監控

集中監控有利于系統管理和維護，而且系統設計簡單，控制站的防護要求不高。但是集中控制將整個系統的功能全部集中到一個處理器進行處理，因此處理器的任務非常繁重，會影響到處理器的處理速度。

（三）遠程監控

遠程監控能夠節約大量電纜、節約安裝費用、節約安裝材料，而且遠程監控的可靠性非常高、組態非常靈活。但是電廠電氣部分通訊量很大，而遠程監控現場總線的通訊速度比較低，因此遠程監控適合于小系統監控，不適合全廠的電氣自動化系統。

三、電氣自動化控制系統的設計

（一）集中監控方式

集中監控方式的優點在于其運行與維護都比較方便，對于控制站的防護沒有過高要求，而且系統設計相對容易。然而，集中監控方式的主要特點為把系統各個功能都集中于一個處理器實施處理，這樣一來，處理器的任務十分繁重，難免會影響到處理速度。因全部電氣設備都進入監控，在監控對象不斷增加的同時，出現了主機冗余下降，電纜數量不斷增加，從而增加了投資，此外，由長距離電纜所引入的干擾很可能會對系統的可靠性造成影響。而隔離刀閘的操作閉鎖以及斷路器的聯鎖均采取硬接線，然而，隔離）9閘的助接點往往是不到位的，使得設備不能正常操作。另外，幾種監控方式接線中的二次接線十分復雜，為查線增加了不便，同時加大了維護量，也可能因接線復雜，在查線、傳動過程中導致錯誤操作。

（二）遠程監控方式

遠程監控方式的優點表現如下：節省安裝費用與材料、節約大量電纜、具有較高的可靠性、組態比較靈活等。遠程監控方式對于小系統監控比較適用，而對于全廠電氣自動化控制系統的構建卻是不適應的。

（三）現場總線監控方式

當前，各種計算機網絡技術在變電站的綜合自動化系統中得到了廣泛應用，如以太網和現場總線等，電氣自動化控制系統也已經積累了豐富的關于計算機網絡技術應用的運行經驗，隨著智能化電氣設備的快速發展，促進了網絡控制系統在發電廠電氣系統中的應用。其中，現場總線監控方式增加了電氣自動化系統設計的針對性，對不同的間隔能夠發揮不同的功能，從而能夠以間隔的情況為根據，實施設計。現場總線監控方式不僅具有上文中遠程監控方式的所有優點，也有利于大量隔離設備的減少，節約端子柜、模擬量變送器以及1/0卡件等。同時，智能設備是就地安裝的，通過通信線與監控系統連接在一起，從而大大減少了控制電纜，也節約了大量的投資以及安裝維護的工作量，最終降低了成本。此外，各個裝置的功能是相對獨立的，通過網絡將這些裝置連接起來，這種網絡組態具有較強的靈活性，大大提高了整個系統運行的可靠性，其中，任何一個裝置出現故障，只會影響到相應的元件，也不會使整個系統造成癱瘓。

四、提高控制設備可靠性的方法

（一）保護電子設備的環境

潮濕、霉菌、灰塵、氣壓、鹽霧和污染氣體等惡劣環境都對正在使用的電子設備有很大的影響，較輕的表現為電子設備的靈敏度降低，嚴重的會使電子設備報廢。在這些因素中，潮濕的影響最嚴重，特別是在濕度高、溫度低的情況下，達到濕度飽和的情況下導致設備內部的元器件和印制電路板上出現凝露和產色現象，降低設備性能，致使設備不能使用；除此之外，當店子設備遭到潮濕空氣后，材料會有一層水膜凝聚在表面，并且漸漸滲透到材料的內部，增加了絕緣材料的導電能力，降低體積電阻率，增加介質消耗導致電氣漏電、短路甚至擊穿，引發設備故障。

（二）切合實際開發控制

設備控制設備設計的開發階段的關鍵是設備的可靠性，在設計的科學和切合實際才能產出實用的產品。所以在這個階段，要認真研究設備、零部件、元器件的技術環境、技術條件，在這個基礎上分析出設備的設計參數，從而制定使用的設計方案；然后在掌握了所有的基數和要求后，進行設想，設計出產品的結構，制作出具有實用且性價比搞的產品，方便使用且易于維修，降低設備的各種費用。

（三）控制設備的散熱防護控制

設備的穩定性和運行速度的重要因素之一就是散熱防護，溫度嚴重影響設備的可靠性，主要原理是設備在運行時會產生熱量，尤其是功率比較大的元器件在使用時產生的熱更是不能忽略的，如果不能夠即使把這些熱量派出去就足以使設備損壞。而且，這些熱量不能處理出去的話，也會升高設備本身的溫度。所以，在實用時，這些熱量是不能不散發出去的。對于功率小于1OOW的就不用考慮了；功率較大的半導體分離器是應該加上散熱器；在消耗較大功率的元器件周圍盡量不要安裝熱敏感的半導體分離器，消除這些隱患。

五、結束語

隨著電氣化控制系統的不斷應用，電氣自動化也已經成為自動化領域的一門分支，在工業的需求下，電氣自動化逐漸的自我完善和不斷的更新。

參考文獻：

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