基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

邢立波

摘要：電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)揮出一定效能。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用，對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以提高該系統(tǒng)的整體運(yùn)行可行性與穩(wěn)定性。本文基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);電氣自動化控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方式;設(shè)計(jì)方案

中圖分類號：G424? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）12-0236-02

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，合理應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備儀器的監(jiān)控保護(hù)，如設(shè)備儀器出現(xiàn)突發(fā)故障時，系統(tǒng)可自動報(bào)警，協(xié)助檢修人員及時處理設(shè)備故障，提高電氣設(shè)備的整體運(yùn)行安全性與可靠性。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式探討

1.1 總線監(jiān)控

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)場總線技術(shù)推廣普及，如現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)被合理應(yīng)用到變電站電氣設(shè)備控制工作當(dāng)中，使得變電站電氣自動化系統(tǒng)得到全面提升。在智能電網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展的時代背景下，電氣自動化控制系統(tǒng)得到不斷升級，已成為電廠運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)。

通過對現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析可知，該設(shè)計(jì)方式的針對性非常強(qiáng)，可提高電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性與安全性。因?yàn)椋姎庠O(shè)備由于應(yīng)用條件與場景的不同，為使得電氣設(shè)備安全連接，需合理應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，保證電氣設(shè)備之間的銜接安全性與可靠性。在電氣自動化控制系統(tǒng)整體運(yùn)行過程中，可避免電氣設(shè)備故障產(chǎn)生嚴(yán)重影響，主動規(guī)避電氣系統(tǒng)崩潰問題的出現(xiàn)，有效提高了電氣自動化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性與可靠性[1]。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控是雙方都接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而完成異地?fù)芴柵c信息交互，將控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與監(jiān)測電氣設(shè)備進(jìn)行有效連接。電氣自動化控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控時，不僅可完成對單一用戶的計(jì)算機(jī)界面進(jìn)行控制，且可對遠(yuǎn)程客戶端操作界面進(jìn)行控制。通過該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析可知，遠(yuǎn)程監(jiān)控可有效降低成本、提高可靠性、組態(tài)靈活多變等諸多優(yōu)點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，電氣自動化控制系統(tǒng)迅猛發(fā)展，現(xiàn)場總線安裝技術(shù)方案，已經(jīng)無法滿足電氣設(shè)備的發(fā)展需求。為很好解決相關(guān)問題，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而提高電氣自動化控制系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.3 集中監(jiān)控

電氣自動化控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控功能，主要是實(shí)現(xiàn)設(shè)備自身運(yùn)行檢查維修。在電氣設(shè)備安全防護(hù)等級較低時，可合理應(yīng)用集中監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控的工作目標(biāo)。為合理控制監(jiān)控對象，有效提高信息處理的效率與質(zhì)量，可將不同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能模塊聚集在中央處理器，合理發(fā)揮出集中監(jiān)控的工作效能。

現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，推動了電氣系統(tǒng)自動化升級，電氣設(shè)備儀器呈現(xiàn)精密化、集成化特點(diǎn)。大量電氣設(shè)備的運(yùn)行需一定量的線纜進(jìn)行連接，使得系統(tǒng)運(yùn)行成本增加，若沒有對其進(jìn)行有效監(jiān)控，可能會導(dǎo)致電氣系統(tǒng)運(yùn)行可靠性下降。為此，在電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，需利用硬接線進(jìn)行刀閘隔離，或開展斷路器聯(lián)鎖操作，保證電氣系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠性。由于集中監(jiān)控系統(tǒng)的接線復(fù)雜性，后續(xù)查線、維護(hù)工作較為困難，工作人員進(jìn)行接線時需嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，保證系統(tǒng)接線的安全性與可靠性[2]。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，可從以下多個領(lǐng)域入手，如FCS、負(fù)荷控制、通訊系統(tǒng)、分布式控制、集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。在對不同功能比較分析后，可發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能存在一定差異性，不同功能的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，如表1所示，下文筆者著重對不同設(shè)計(jì)功能進(jìn)行闡述探析。

2.1 FCS控制系統(tǒng)

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，可設(shè)計(jì)FCS控制系統(tǒng)，完成電氣設(shè)備預(yù)期控制目標(biāo)。通過對FCS控制系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要采取一對多的信號傳輸方式。如控制信號雙向傳輸時，可保證傳輸信息的精準(zhǔn)性與可靠性，確保相關(guān)電氣設(shè)備始終處于被監(jiān)控的狀態(tài)下。

FCS控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若控制系統(tǒng)缺乏相關(guān)通訊協(xié)議，則可能導(dǎo)致電氣設(shè)備連接出現(xiàn)問題，無法完成電氣自動化控制要求。為此，在進(jìn)行FCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)保證系統(tǒng)總線與其他系統(tǒng)的相互配合，充分發(fā)揮出該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能。

2.2 電氣負(fù)荷自動化控制

電氣負(fù)荷自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的，旨在保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。通過對電氣負(fù)荷的有效監(jiān)控與管理，可提升電氣設(shè)備儀器的整體運(yùn)行可行性。現(xiàn)代電氣自動化系統(tǒng)的迅速發(fā)展，對電氣設(shè)備控制管理提出更高要求、傳統(tǒng)的電力負(fù)荷管理模式，無法滿足現(xiàn)階段電氣設(shè)備管理工作需求。為全面提高電氣設(shè)備管理的可行性與安全性，需不斷推動電氣負(fù)荷自動化控制模式優(yōu)化完善[3]。

部分電力企業(yè)開展電氣自動化控制管理時，建構(gòu)專屬的電氣控制系統(tǒng)，應(yīng)用于新型電氣自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中，完成對電氣設(shè)備儀器的負(fù)荷控制與管理，促使電氣負(fù)荷控制系統(tǒng)與配電系統(tǒng)形成統(tǒng)一，有效提高電氣自動化控制的安全性與可靠性。

2.3 電氣自動化通訊系統(tǒng)

2.3.1 有線通訊

電話線與專線是有線通訊的主要形式，如電話線運(yùn)行模式的成本較低，但對應(yīng)該種通訊方式的可靠性較差。由于電話線通訊方式便捷，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可適用于對時效性要求較低的配電終端設(shè)備。通過電話線與專線通訊方式進(jìn)行對比分析可知，專線通訊模式的可靠性與安全性得到有效提高，可應(yīng)用于時效性要求較高的配電終端設(shè)備，但該種通訊方式的投資成本較高，設(shè)計(jì)人員需進(jìn)行綜合考量，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期工作目標(biāo)。

2.3.2 無線通訊

無線通訊方式，即高速智能傳電與普通電臺通訊方式，其中高速智能傳電通訊方式的傳輸速率非常高，且準(zhǔn)確性可得到保證，電氣設(shè)備信號傳輸時，可對傳輸路徑進(jìn)行自由選擇。與此同時，高速智能傳電通訊模式運(yùn)行過程中，可將電網(wǎng)中電氣系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動上傳，且數(shù)據(jù)傳輸安全性可得到保證，但在實(shí)際運(yùn)行過程中需配置較高性能的終端設(shè)備，導(dǎo)致該種技術(shù)方案的運(yùn)行成本增加;普通電臺通訊方式主要是對電氣負(fù)荷信號進(jìn)行傳輸管理，但該種通訊方式的可靠性較差，無法保證電氣自動化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠性與安全性。

2.3.3 分布式控制

通過對分布式控制設(shè)計(jì)方案進(jìn)行解析可知，利用串行線纜將斷路器、變頻器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能儀器、中央處理器等進(jìn)行銜接，并合理利用中央處理器對其不同電氣設(shè)備儀器的運(yùn)行信息進(jìn)行提煉收集，為后續(xù)電氣自動化控制方案調(diào)整提供參考，有效提高電氣自動化控制的整體運(yùn)行可靠性。部分電力企業(yè)運(yùn)行過程中，為保證電氣設(shè)備的整體運(yùn)行可靠性與安全性，合理應(yīng)用分布式控制方案，建構(gòu)多個分支控制框架，使得電氣設(shè)備的自動化控制與總線控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，全面提升電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率與安全。

2.3.4 集中監(jiān)控設(shè)計(jì)

集中監(jiān)控設(shè)計(jì)工作開展時，需對集中監(jiān)控的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析探討，由于該種設(shè)計(jì)方案，將多個功能集中于中央處理器，給中央處理器的運(yùn)行造成一定壓力。中央處理器需在短時間內(nèi)，對大量電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并下達(dá)相關(guān)操作指令。超負(fù)荷的系統(tǒng)運(yùn)行，導(dǎo)致中央處理器的工作效率下降，進(jìn)而影響到集中監(jiān)控工作開展質(zhì)量與效果。

如電氣自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行時，由于涉及操作較多、線纜數(shù)量較多、主機(jī)空間占比增加，進(jìn)而導(dǎo)致信號傳輸?shù)木嚯x變大，不利于電氣自動化控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。為此，筆者認(rèn)為電氣自動化控制系統(tǒng)開展集中監(jiān)控設(shè)計(jì)工作時，應(yīng)當(dāng)全面考量集中監(jiān)控的運(yùn)行安全性與準(zhǔn)確性，保證集中監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮出應(yīng)用價值[4]。

2.3.5 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理應(yīng)用，電氣自動化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性、可靠性、靈活性得到有效高。為保證電氣自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行的長效性，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)使用線纜數(shù)量進(jìn)行合理控制，進(jìn)而對其運(yùn)行成本進(jìn)行一定節(jié)約，提高電纜材料的綜合使用效率，合理降低電氣自動化系統(tǒng)線路的維修次數(shù)。電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時，沒有建構(gòu)全過程精細(xì)化監(jiān)控管理體系與流程，導(dǎo)致實(shí)際監(jiān)控工作未能達(dá)到預(yù)期要求，且部分地區(qū)硬件設(shè)備的限制，間接影響到遠(yuǎn)程監(jiān)控的信號傳輸效率。筆者認(rèn)為電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，為充分發(fā)揮出遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)方案應(yīng)用優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)建構(gòu)全過程精細(xì)化管控體系，并不斷加強(qiáng)地區(qū)基礎(chǔ)通信設(shè)施的建設(shè)，為遠(yuǎn)程監(jiān)控的工作開展創(chuàng)設(shè)外界條件，保證電氣自動化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠性。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用案例解析

筆者以某電廠發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，解析電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，主要從以下領(lǐng)域入手進(jìn)行案例闡述。第一，數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)處理，電廠發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，將輸出大量數(shù)據(jù)信息，合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成對輸出數(shù)據(jù)資料的分類整理，實(shí)現(xiàn)對電廠發(fā)電環(huán)節(jié)電氣設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控;第二，汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，為有效提高發(fā)電汽輪組的整體運(yùn)行安全性，需合理應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)，完成對汽機(jī)電液的控制管理，保證汽輪組正常運(yùn)行，合理延長汽輪組電氣設(shè)備的整體使用壽命，為電廠電氣機(jī)組的整體穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，有效提高發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

4 結(jié)語

綜上，文中對計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討，說明電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性與可行性。未來電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開展時，應(yīng)當(dāng)基于工作的需求，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理完善優(yōu)化，有效提高我國電氣自動化發(fā)展水平。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】