電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢

李宏朋

摘要：電氣信息化技術在現有發展條件下獲得更多發展機會，當前的電氣控制系也變得更加成熟，尤其是在融合數字化和智能化技術之后。電子自動化技術因其靈活性與繼承性方面的優勢被引入多種領域中發揮作用。研發電氣自動化系統與控制系統的工作持續推進，電氣應用安全也能夠被有效保障。現針對當前電氣行業的情況，從應用與發函趨勢兩個方面分析電氣自動化的控制系統的使用情況。

關鍵詞：電氣自動化;控制系統;發展趨勢;應用

1 電氣自動化控制系統概述

根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：發變組出E1220k V/500k V斷路器、隔離開關的控制及操作;發變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制;發電機勵磁系統;包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS（電力系統穩定器）的投退;220k V/500k V開關自動同期并網及手動同期并網;6k V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;380V低壓廠用電源監視、操作、低壓備自投裝置控制;高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機共用）;柴油發電機組和保安電源控制和操作;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間要求接口，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。相對熱機設備來說，電氣自動化控制系統控制的信息采集對象較少、數量較小、操作頻率低，但是要求快速和準確。

2 應用情況分析

2.1 自動控制功能

電氣控制系統借助變電阻，獲取相應的系統出口，保護與控制發電機組，是一種先進的程序，運用該控制程序之后，可省略人工操縱監控設備的行為，節省人力，打造出勵磁系統后，處于監控范圍內設備自動進行開關與其他的操作，也支持手動操作，該系統還提供控制低壓自投裝置的功能。通過對直流電源系統實施監控，來實現對設備的有效保護。

設備已經處于運行與被使用的狀態時，可運用控制系統的自動控制功能，當問題故障出現在監控范圍內的設備上時，控制系統接收故障信號，將電路切斷，最大程度保障整個電路的安全性，其控制行為可借助控制回路實現，運用自動控制程序后，系統線路可以長期穩定安全地運轉，電氣應用隱患也被有效消除。

2.2 保護功能

自動電氣控制系統的重要功能之一就是保護功能，當監控系統中有設備產生異常運行或者故障問題之后，電氣控制系統以自動化方式快速檢測出現故障現象的設備，高效定位，將線路中的電流與電壓阻斷，對出現故障問題的設備與其他設備進行保護，縮減故障等不良現象給電氣生產活動帶去的實際損失。

2.3 監控功能

監控功能是該控制程序日常需要發揮作用的功能，通過監控線路中的各種電氣設備，可掌握設備整體運行情況與各臺設備的具體狀態，一旦接收異常運行信號，可立即反映設備的情況。

2.4 火電站中運用電氣自動化系統的情況

在管理與控制火電站時，可使用電氣自動化技術，容量大、參數高的火電機組越來越多，控制難度也在不斷提升，火電站中運用的熱控技術手段創造了全新的技術成果，單機容量增加的同時，控制儀表也達到更高的精準度。電氣自動控制系統被引入到火電機組中，可使火電站達到安全生產的目標，其控制輔機與主機的各項參數，同時還提供保護聯鎖、調節活路、提示報警信息、計算性能與輸出報表等服務，火電站的綜合管理水平被有效提升。以其中爐膛安保系統為例，對控制系統的使用進行具體的分析，該系統可管理啟停與投切燃燒器與火焰監測設備的相應事項;借助邏輯聯鎖系統，進行吹掃保護、熄火保護與壓力保護等活動，依照火電站中所用的鍋爐設備的爐型、燃燒系統與煤種，明確相應的報警條件，規避信號誤檢現象帶去的影響，降低鍋爐應用風險水平。控制儀與邏輯聯鎖系統不再是簡單的固態元件以及繼電器，而是PLC，形成雙極冗余配置系統，系統具有極高的可控性，控制軟件的工作借助編制梯形圖來實現，無論是調整控制流程還是編程組態的工作都更加簡單。

3 設計方式分析

設計電氣自動化系統的方式有很多，可依照具體的控制需求來完成控制規劃工作。

3.1 遠程監控

相比其他電氣控制形式，遠程監控的形式可縮減使用的電纜，在降低安裝成本的同時，組態靈活度比較高。考慮到電氣現場中運用的CAN總線與Lonworks總線在通信速度方面存在問題。大部分電廠的電氣通訊量極大，因此可知遠程監控式的控制系統只能被運用到小型監控系統中，發揮作用，無法完成全廠范圍的所有電氣控制任務。

3.2 現場總線監控

現場總線監控是一種新型監控方式，其屬于綜合化監控系統，可被運用到變電站中，以計算機網絡技術、現場總線技術與以太網為技術基礎。智能型電氣設備被廣泛運用到各個發電廠中，電廠也積極地創新電氣控制手段，與其他的監控控制形式相比現場總線系統的應用優勢體現在針對性方面，其能夠根據具體的監控設備的情況呈現出其基本功能，以間隔情況為準，發揮作用。在設計該系統時，可縮減變送器、端子柜與隔離設備的應用數量，采用就地安裝的方式即可，利用通信線與監控系統保持聯系，不需引入過多的控制電纜，同時后期維護工作量也得到控制。系統中的各種裝置處于比較獨立的狀態，依靠網絡就可保持連接關系，設備具有靈活的網絡組態，控制系統更加可靠，及時有設備產生了故障現象，只會影響到對應的系統元件，系統還可正常運行。

3.3 集中監控

運用集中化的監控方式，其并不需要給控制工作站提出過度嚴苛的技術要求，防護等級也比較低，運行工作極為方便。但是運用這種形式的電氣控制系統時，需要注意其特點給控制效果帶去的影響，在單個處理器中集中多種不同的系統功能，處理控制任務時，任務量比較大，因此控制需求處理效率會被降低。電氣設備被設置到監控范圍內，電氣設備數量增多，監控對象也隨之增加，主機系統的實際冗余量降低，必須運用更多電纜材料，投入成本增加，引入更多的長距離型電纜后，新增的干擾性因素會使控制系統原有的可靠性降低。聯鎖斷路器與操作閉鎖時，可選擇硬接線，隔離刀閘存在輔助接點不到位的情況，且這一現象具有較高的出現頻率。進行二次接線操作之后，接線系統的復雜化程度增強，查線行為受到影響，電氣維護量因此而增加，傳動活動與查線工作期間，有很大的概率出現無操作的情況。

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