浅谈电气自动化控制系统及设计

王中泽

摘 要：随着技术水平的不断提高，当下电气自动化装置的构思，使得未来这种系统的优势逐步增大。智能化的应用，说明了这种控制系统未来的发展方向。智能化的提升，使设备的稳定性能够得到控制，并提高准确度，通讯技术也给大面积的数据控制提供了平台，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

进入21世纪以来，PLC处于自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

1.电气控制对象的特点和要求

电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：

（1）电气控制系统相对热机设备而言对信息的掌握不大，目标少，操控次数少，不过，速度更快，准确度也更高。

（2）电气设备保护自动装置对稳定性要求更高，更快速，并且，有一定抗干扰的能力。

（3）热力系统需要大容量来满足处理信息的需要，并且内部情况复杂，过程掌握十分严格，对于电控系统（ECS），强调数据提取和顺序的掌握作为主要方面，有助于实现连锁保护。

因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能够进行一般的启动和停止，对于异常问题的显现和控制的数据也要精确显示。并给出可行的操作意见，以及意外控制办法，使电气系统控制处于科学、有效、合理的情况之中。

2.常规ECS系统功能有待提高

目前，大多数电厂和DCS厂家所实现的ECS控制功能主要局限在以下几个方面：

（1）监视部分

发电机——变压器组系统，励磁系统，高、低压厂用电系统及备用电源系统，220V直流系统和UPS电源系统，电气公用系统，所控电气设备开关、闸刀的状态监视；中央信号及事故报警，事故记录及追忆功能。

（2）控制部分

发电机——变压器组单元电气一次设备的控制、联锁，发电机程序起停，ASS的投切；厂用工作电源，高、低压厂变与高、低压备变之间的正常切换操作；电气接地系统管理；220kV断路器、隔离开关的控制。

应该说在传统的DCS系统中对电气量的监视、控制非常有限，特别对于电气专门的智能装置来说，信息的提取量就更加少，使得设备之间配合不好，对于运行工作人员，很难在监视器上得到这样的信息。某些时候，只有采用充足的电流和电压，将其变速，将部分模拟量采集进DCS系统；或者采用硬接线的方式接入DCS系统，使系统复杂、投资增加和资源浪费。

这几年，电气设备向着小型，功能增多，内容数据不断增大的情况发展。电气专用设备制造厂家，如国电南瑞、国电南自、北京四方、许继电气、东大金智等厂家，纷纷推出了双CPU（或三CPU）、智能型、带现场总线接口的高可靠性能的产品。加之这些厂家也推出了自主知识产权的电气综合自动化系统，使ECS功能扩展，让电气进行综合，并且，要确保电气系统，其运行不相互干扰，在硬接线的数量降到最低，未来的发展趋势是全都利用通讯手段作为连接办法。

3.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

因为，设备可以看做较为完善，并且，如果都要在DCS里完成工作还不大可能，并且花费较大，所以能够保留，不过，它们和DCS连接，使用硬接线作为控制装置，使用通讯装置来传导自动装置，并能够利用DCS实现事故重现。

4.电气自动化控制系统的设计

（1）集中监控方式

这一监控办法的特征是容易维护，对于控制站，防护等级需求的不高，系统更容易实现设计。但是因为集中式，它的运行办法是把所有的功能综合到一个处理器，完成处理工作，因此，对于处理器来说承受了巨大的工作压力，因为电气设备都是在监控内进行的，如果监控目标不断出现，就会导致主机冗余降低，而电缆随之变多，需要的花费增大，距离较长的电缆，如果产生了干扰情况也会导致系统不稳定。并且，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，因为用于分隔刀闸的在接点位置上暴露出缺陷。使得设备运作异常困难，这样的接线很难完成二次接线，线和线的连接比较复杂，而设备的操作难以实现，使维护工作雪上加霜，并且，存在因为查线以及运动时，因为线的多而复杂产生错误动作的可能。

（2）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，并且，有了丰富的动作指令，对于有智能性质的电气设备，其发展也是十分明显的，这些因素使网络的监控和发电厂之间的关系作出了铺垫。总线监控让设计的目标更明确，针对间隔的差异，在功能上也有不一样的显现，因此，可以作为间隔的状况开展设计。使用这样的监控办法，包含了所有远程监控办法的优势，并且能够降低隔离设备的总数，也包括隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，对于智能设备，应当立马进行装配，如果使用通信线和监控系统之间连接起来，就能省掉许多的控制电缆，使投资节省。

此外，装置与装置间的功能互不干扰，装置和装置的关联是由网络产生的，网络组织比较轻松，使得系统更可靠，更稳定，每一个装置如果发生错误也仅牵连到元件，而不会整体停滞，所以，现场总线监控能够作为以后发电厂网络监控的最好方法。

5.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，这给计算机带来新的应用目标，电气技术融合性更好，发挥巨大的潜力。这已经进入到一个国际化的时代，并且，在各种控制系统中，使用变得更加广泛，被更多的商家所看重和应用。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方面，前景非常广阔，企业的管理者使用一般的浏览器，就能完成储存以及提取企业在人员，财务方面的资料。也能够将目前的生产流程作为监控目标，几乎能够马上明确最准确而全面的信息。 虚拟技术以及视频技术作为先进的手段，会给以后的自动化商品，例如人机界面以及维修系统带来最明显的影响。使用对应性较强的软件，对通讯效果以及组合环境的需求更加明显，软件的功能不断加大，并且从某一单纯的设备转移，向集成方向转化。

总的来说，这种控制系统给大家带来新的前景，也使得其出现了新的发展需要，为了实现越来越复杂的需要，就必须考虑电气自动化的发展特征，为此行业挑选适当的人才来促进发展，相关行业因此有了更广阔的就业前景。但是，应当注意，其科技性要求较高，因此专业性也有所提升，在装置的配合内容里，要把自动化和智能化作为工作的前提。推动设备与国际水平相媲美。并创造属于本行业的行业先锋。

参考文献

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

[2] 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.