电气自动化控制系统设计研究

摘""要：作为电力系统的重要组成部分，自动化控制系统与电力系统运行状态关系紧密，为提升系统运行稳定性，创新电气自动化控制系统设计思路至关重要。为优化电气自动化控制系统的性能，应基于电气系统控制需要，分析自动化控制系统结构，明确系统设计要求，提出科学的系统设计策略，确保自动化控制系统性能良好，可用于控制电气系统，同时扩大系统应用范围，以供参考。

关键词：电气自动化""控制系统""系统设计""电气设备

中图分类号：U49

Research"on"the"Design"of"Electrical"Automation"Control"System

LIAO"Jianwei

Fujian"Longking"Environmental"Protection"Co.，"Ltd.，"Longyan，"Fujian"Province，"364000"China

Abstract："As"an"important"part"of"the"power"system，"the"automation"control"system"is"closely"related"to"the"operation"state"of"the"power"system."In"order"to"improve"the"stability"of"system"operation，"it"is"very"important"to"innovate"the"design"idea"of"the"electrical"automation"control"system."To"optimize"the"performance"of"the"electrical"automation"control"system，"it"is"necessary"to"analyze"the"structure"ofnbsp;the"automation"control"system"based"on"the"control"needs"of"the"electrical"system，"clarify"the"requirements"of"the"system"design，"put"forward"a"scientific"system"design"strategy，"to"ensure"that"the"automation"control"system"has"good"performance"and"can"be"used"to"control"the"electrical"system，"while"expanding"the"application"scope"of"the"system，"for"reference.

Key"Words："Electrical"automation;"Control"system;"System"design;"Electrical"equipment

社会用电需求量提升，对电力系统运行稳定性提出更高的要求，原有控制系统性能难以满足要求，会影响供电质量，容易引发系统故障。下文将以某水电站为例，该水电站使用水泵额定电压为380"V，额定功率为7.5"kW，结合水电使用电气设备性能，分析电气系统控制需要，不断创新系统设计思路，构建性能良好的自动化控制系统，赋予建成系统更高的应用价值，凸显系统作用。

1""电气自动化控制系统结构

自动化控制系统即以信息技术替代人工，实现对电气设备的控制，同时能够检测设备的运行状态，掌握各类电气设备的运行状态，并根据系统运行需要，自动调整设备的运行参数，不仅能减轻工作人员的工作压力，还可降低工作成本。为实现自动化控制系统设计目标，设计系统的总体架构如图1所示，并按照电气设备控制需要，确定系统包含的功能模块，该系统由控制模块、采集模块、传感器模块与中央控制系统组成，各模块在系统运行中发挥作用不同，合理设计各模块可提升系统的性能。该系统中，控制模块主要用于改变设备的运行状态，采集模块用于接收信号，中央控制系统处理接收的信息，对设备运行状态做出准确的判断，传感器模块通常布设于设备安装区域，用于采集展现设备运行状态的信息[1]。

图"1""电气自动化控制系统架构

2"""电气自动化控制系统设计要求

设计电气自动化控制系统时，要依据电气设备控制需要，明确系统设计要求，并督促相关人员基于规定，有序开展系统设计工作，系统设计应遵循以下原则。第一，电气设备为电力系统的重要组成，其运行状态会影响电力系统运行，为此，在设计控制系统时应注意系统可靠性，使系统各模块处于独立状态，即便其中某一功能失效，也不会影响其他功能运行。第二，强化系统可扩展性。电力系统发展迅速，电气设备控制需求也会发生变化，工作人员利用该系统控制电气设备过程中，可丰富系统的功能，使电气自动化控制系统运行更为灵活，让所有用户的用电需求得到满足。第三，践行绿色环保的社会发展理念，重视节能设计，通过系统自动化控制电气设备，减少不必要的能源浪费。第四，不同客户用电需求存在差异，在设计自动化控制系统时，应分析客户的需求，以满足客户的差异化需求为目标，制订系统设计方案，保证系统投入使用后，可有效解决电气设备运行不稳定的问题[2]。

3""电气自动化控制系统设计策略

3.1""硬件设计

硬件为系统核心组成部分，良好的硬件设计是建设控制系统的基础，为此应重视控制系统的硬件设计，保证硬件设备性能良好，可支持系统正常运行，为系统功能实现奠定基础。PLC即可编程控制器，为该系统建设使用主要硬件设备，应根据系统设计目标，选择合适的PLC用于系统建设，挑选PLC时，应关注该控制器的工作电压、输入点数与输出点数，判断该PLC是否满足工作需要，通常情况下，PLC输入与输出点数应高于使用需求。变频器也是自动化控制系统的重要硬件设备，也应按照系统设计目标，确定变频器的选择标准，关注变频器的额定电压、输出功率、输入电流等参数，判断变频器性能是否符合标准，性能适宜的变频器才可用于控制系统设计与建设，否则会影响系统设计成效。在选择硬件设备后，应考虑电气设备控制需要，选择性能适宜的变频器，如表1所示，并合理设置变频器运行参数，其中矢量控制与命令通道参数应设置为1，借此设计的系统功能更为丰富，可满足电气设备控制需要，凸显自动化技术在电气设备控制中的应用优势[3]。

3.2""功能设计

自动化控制系统设计中，要注意系统功能设计。为此，相关人员需分析电力系统运行特征，确定该系统应具有的功能，完成该系统功能结构的设计，制订切实可行的系统设计方案，并要求相关人员按照要求设计并建设系统。（1）监控功能为系统的主要功能，系统运行期间，应通过布设的传感器采集展现设备运行状态的信息，并可基于采集的信息，分析电气设备的运行状态，可对其运行情况做出准确的判断，将分析结果与预设标准进行比较，判断设备运行是否出现故障。（2）自动调控功能。系统监测设备运行状态后，可自动调整设备运行参数，维持设备良好运行状态，当发现故障时，可自动诊断故障分析原因，并向设备发出指令改变设备运行状态，最大限度降低设备故障造成的不良影响。（3）合理设计人机交互平台。工作人员需通过该平台获取信息，为提升信息的可读性，在设计系统时，应注意数据分析功能的设计与实现，当用户向系统发出指令时，系统可自动处理数据，并以合适的方式向用户展示数据信息[4]。

3.3""PLC程序编写

PLC在系统中发挥重要作用，其结构如图2所示；所选PLC工作电压为220"V，输入与输出点数分别为12、8，性能良好；系统设计过程中，要按照系统运行需要，完成程序的编写，用于控制PLC的运行方式，只有设计的程序合理，才能彰显PLC的应用价值。编写流程如下。首先，对参数进行初始化设置，包括输入参数、基础变量、计时器、输出参数等，并在程序编写过程中设置注释，解释编程的内容，以便在后续程序维护中，理解程序的真实含义。其次，程序编写践行模块化设计理念，保持各功能的独立性，当电气控制需求发生变化时，可快速调整程序功能，删除、增加、修改功能，都不会影响其他功能的正常运行。最后，程序编写涉及变量的设置，应按照程序编写规则，设置变量的名称，使程序具有较高的可读性[5]。

3.4""集中控制

设计自动化控制系统时，工作人员应转变设计理念，将电气设备组成的系统看作统一整体，通过系统设计实现对设备的统一控制，完整采集展现各类运行状态的信息，掌握所有设备的运行状态，方便调整电气设备运行方式。建设DSC控制系统，并注意I/O系统点数设计，控制其总点数低于实际容量，一般设计为2"303个点，而系统总容量为3"100。其中设计两条生产线点数为486，汽轮机系统点数为494，共用系统占602个点。在实现集中监控功能时，要分析该控制方式的特点，确定该控制方法对系统性能的要求，由于集中控制会使系统功能模块集中，处理器需承受较高运行负荷，为此在设计系统时，应选择高容量、高性能处理器，以保证系统能够正常运行。但该系统设计理念适用范围较小，对于需控制设备较多，或设备分布分散的情况，不适用该系统设计方法，会影响系统的响应速度，且无法保证分析结果的准确性。确需设计集中控制系统时，务必要按照系统建设需要，合理设计系统的结构，检验处理器的性能，确保在系统运行过程中，处理器处于正常运行状态，工作量在可承受范围内，降低处理器出现故障的可能性[6]。

3.5""监控功能设计

监控电气设备运行状态，是自动化控制系统需具有的主要功能，为此在设计系统该功能时，应注意监控方法的选择，并确定监控的范围，确保实现该功能后，可准确掌握设备的运行状态，及时发现出现故障的设备。分析不同电气设备的运行原理，识别能够展现设备运行状态的信息，选择合适类型的信息采集装置，将其安装在电气设备室，控制该设备自动采集相关信息，并合理设计信息采集频率，作为系统判断设备运行状态的基础。借助通信设备监控电气设备运行状态，通过网络控制通信设备，按照系统预设标准，自动操控各通信设备的运行状态，远程采集监控信息，同时将信息由网络传输至系统，不仅能够保证数据采集结果的准确性，还可以有效降低监控成本。同时，设计用于现场监控的机器人，通过自动化控制系统操作智能巡检机器人的运行方式，设计巡检路线，以机器人替代人工完成巡检工作，采集展现设备运行状态的信息。相较于人工巡检，机器人采集的数据更为准确，且能够快速传输至系统[7]。

3.6""继电保护设计

继电保护设计系统为自动化控制系统的主要子系统，该功能的实现，既能够帮助工作人员检验继电保护设计方案的合理性，又可自动优化设计方案，处理后的设计方案科学性更高。应为设计人员提供设计平台，简化工作人员设计继电保护方案的流程，可直接建立相应图纸，选择合适的组件直接在平台中完成图纸的设计，减轻设计人员的工作压力，同时避免设计方案中出现错误。系统在读取设计方案后，应利用信息技术自动分析设计方案，判断设计方案的合理性，帮助设计人员快速发现设计方案中存在的问题，并在实施方案前修正设计方案。

3.7""同步开断

控制系统线路开断状态，也是控制电气设备运行状态的主要方式，设计自动化控制系统时，也应引入该控制理念，丰富系统的功能，监控电气设备的运行状态，并基于采集的信息，自动判断设备运行状态，改变线路开关的开闭状态。该功能主要检测设备瞬态过电压，当该电压超过标准时，系统可迅速做出响应，通过改变线路开闭状态，限制瞬态过电压的提高，以免瞬态过电压过高，导致电气设备被损坏。相较于传统控制模式，该控制模式更为灵活，可改变设备的绝缘强度，控制系统运行成本下降，无须投入大量资金与精力用于系统维护，更符合电力行业发展需要。除此之外，基于该理念设计的自动化控制系统，控制方式更为灵活[8]。

4""结语

综上所述，电力行业发展过程中，电气自动化控制系统发挥重要作用，科学完成该系统的设计，可提升建成系统的可靠性。相关人员要关注行业发展趋势，学习先进的系统设计理念，适应电力系统控制需要，科学设计系统的功能，构建适用性更强的电气控制系统，优化电力系统的控制模式，降低电力系统运行中出现故障的可能性。

参考文献

[1]熊锐.火电厂电气控制系统设计与应用[D].南昌：南昌大学，2020.

[2]任慧超.电气自控技术在工厂的应用分析[D].济南：山东大学，2019.

[3]JIANG"H.Research"on"Electrical"Automation"Control"System"Basedon"PLC"Technology[J].Academic"Journal"of"Engineering"and"Technology"Science，2023，6（3）：25-29.

[4]Feng"Z，Yoonusra"jK，YahyaL.Application"of"Nonlinear"Differential"Equationin"Electric"Automation"Control"System[J].Applied"Mathematics"and"Nonlinear"Sciences，2023，8（1）：219-228.

[5]孟丽.计算机技术应用下的电气自动化控制系统设计研究[J].电脑知识与技术，2023，19（13）：99-101.

[6]徐焕宇.基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计[J].造纸装备及材料，2022，51（10）：40-42.

[7]章伟强.智能化技术加持下的电气自动化控制系统设计与实现[J].电气时代，2022（7）：96-99.

[8]焦迎雪，聂秀珍.基于PLC控制系统的电气自动化设备设计研究[J].造纸装备及材料，2022，51（1）：28-30.