电气自动化控制系统的设计思想

崔晓宁

摘要：文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。在工业自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。

关键词：电气自动化 控制系统 设计思想 系统功能

一、电气综合自动化系统的功能

根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能 为：

1.发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。

2.发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。

3.发电机励磁系统。包括启励、灭磁操作，控制方式切换，增磁、减磁操作，PSS（电力系统稳定器）的投退。

4.220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。

5.6kV高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等。

6.380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。

7.高压启/备变压器控制和操作（2台机共用）。

8.柴油发电机组和保安电源控制和操作。

9.直流系统和LPS系统的监视。

对于发变组保护等主保护和安全自动装置，因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度，可能增加相当大的费用，故可以保留。但是它们与DCS间要口求接，控制采用硬接线，利用通讯方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆。

二、电气自动化控制系统的设计思想

1.集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时， 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

2.远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线（如Lonworks总线，CAN总线等）的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3.现场总线监控方式

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展， 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

三、探讨电气自动化控制系统的发展趋势

OPC（OIJEforProcess Control）技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。

Pc 客户机/服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。

参考文献：

[1]贺家李，沈从炬.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，1994.

[2]范辉，陆学谦.电气监控系统纳入DCS的几点体会[J].电力自动化设备，2001，21（3）：52-54.

[3]薛葵.发电厂电气监控系统[J].电力系统装备，2002（1）：72-73.

[4]蒙宁海.火电厂厂用电系统监控方案的探讨[J].广西电力，2003，26（2）：44-47.

[5]林跃，秦岭.纳雍发电总厂ECS方案解決方法的探讨[J].贵州电力技术，2003，6（7）：3-5.

[6]曲兆卫，刘耀志，等.ECS系统在蒙华海电的应用[J].内蒙古电力技术，2003，21（5）：51，62.

[7]陈良根，田兰，张进.ECS在巴蜀江油电厂的应用[J].四川电力技术，2003，26（3）：9-10.

[8]张军，李楠.浅谈电气控制系统（RCS）的应用和发展[J].自动化博览，2004，21（6）：66-69.

[9]朱建梁.电气控制系统（ECS）进入DCS系统力式的探讨[J].湖南电力，2004，24（10）：30-32.