对电气自动化技术的研究与创新

张文秀

【摘 要】随着社会的发展、技术的进步，我国电气自动化技术取得显著进步，.文章讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想，展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。

【关键词】电气自动化、技术、设计思想、改革与发展

一、电气自动化技术的设计原理及现状

电气自动化技术需要结合智能仪器、计算机设备、热能工程知识，来分析控制相关参数。它通过检测、控制管理在生產过程中实现安全、提高产量和质量、增加效率、降低能耗。通过对电气相关机器设备的自动化控制，达到机组自动适应随时变化的效果，确保了安全可靠的生产环境。目前电气自动化技术主要和计算机科学技术进行融合。

大多数的电气自动化系统由三部分组成，即测量系统、执行系统和控制系统。在结构上测量系统和执行系统没有区别，都是引入了智能化设备和微处理器。电气自动化技术通过计算机进行远程的操作控制，在现场总线方面，它的核心是计算机操作系统。信息技术被广泛采用到电气自动化技术里的机器设备里。

电气自动化技术涉及的设备很多，生产过程有时也很复杂，有时需要面临恶劣的生产环境，例如很多设备需要经受高温、高压、易燃等不利因素的考验。电气自动化控制系统还囊括了自动检测、顺序控制和自动报警等内容。

SIS技术在慢慢走向成熟，DCS的迅速发展掀起了自动化建设信息化的新浪潮。单元机组实现了集中控制和电气控制，采用一台单元机组仅安排一位值班工作人员操作，使电气控制、汽轮、锅炉达到整体的效果，这一点，使我国的电气自动化技术水平就会在国际上具有很高的竞争力。发展速度是在提高，随着电气自动化控制新技术的不断采用，有关新原料、新原理和新工艺的传感器和变送器被迅速开发利用。

控制系统和控制装置发展的速度日新月异，在实际的生产过程中也要广泛采用新理论和新策略。但是在电气自动化方面也存在着一些问题，比如电气供应器整体控制程度还很低，仪表工艺和单元测量也需要进一步提高，安全监视及相关保护设备的覆盖面很过于狭窄，功能也不是很全，机组自动化调节的投入率不高，程序系统开环利用少，投入使用也少。

二、电气自动化控制系统的设计思想

2.1远程监控方式

远程监控方式有节约大量电缆、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）的通讯速度较低，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。

2.2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。

2.3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

3.1变换器电路从低频向高频方向发展

随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电网的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。

3.2智能化的单位机组监控

随着电气自动化技术的不断应用，单元机组智能监控也会不断的成熟。在单位机组监控方面开始采用信息智能化的软件和相关的仪表。比如可以对现场智能传感器设置远程控制和组态的仪表智能管理软件，也可以远程的修正安装位置和零位漂移。对精度进行自动的标注，计算出各个产生的误差，把生成的曲线报告标定好，自动跟踪记录仪器仪表的状态变化，例如零位是否漂移、掉电、取压管路是否堵塞。阀门智能控制软件可以智能的对阀门进行调试和标定、在线组装，判断阀门是否卡住，阀芯是否磨损等。做完阀门性能的全面评估后对实现维护提供策略。掌管重要转动设备状态的智能控制软件对重要转动设备状态进行分析，重要转动设备包括引风机、给水机、送风机，它的采用要建立在可靠状态的监控技术上，通过振动和机电诊断，对是否存在不平衡、轴承磨损、负荷过重等现象进行综合快速分析，识别出发生故障的原因，在故障还没有达到恶劣的影响程度下发出警报，对停止检修提供帮助和指引。

3.3接口操作透明化

DCS的人机接口是CRT，它由值班工作人员进行监视，但时间一长，工作人员会感到视觉疲劳，这样就降低了监视的注意力。如果采用大屏幕的显示器，则值班工作人员的眼睛会感到舒适些，提高了监视的注意力。现在许多公司生产开发了这种大屏幕的显示器。比如日立和西门子公司。如果采用大屏幕的显示器，那么系统智能化的程度会大幅提高，连锁保护设计也会更加完善。工作值班人员相应的管理要求也要提高，采用大屏幕的显示器，为实现少数人监视提供了可靠的技术保障，也标明了现在电气自动化技术在控制屋里监控的水平。

参考文献：

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

[2]薛葵，发电厂电气监控系统，电力系统装备，2002（1）：72-73.

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