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浅议电气自动化控制系统的设计思想

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：廖杨凯

[导读] 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。

        身份证：45052119850911xxxx 广西壮族自治区特种设备检验研究院
        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、电气自动化实施目的
        电气自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造工程。长期以来配电网建设不受重视，结构薄弱，供配电能力低。国家出台的城网改造政策，提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为：提高电网供电可靠性，切实提高电能质量，确保向用户不间断优质供电；提高城乡电力网整体供电能力；实现配电管理自动化，对多项管理过程提供信息支持，改善服务；提高管理水平和劳动生产率；减少运行维护费用和各种损耗，实现配电网经济运行；由此引申成各个行业，特别是各工厂车间及众多系统中实行电气自动化。
        二、电气自动化的实施原则
        电气自动化是整个控制系统与分散的设备直接相连的部分，智能系统作为商品的属性也集中体现在这一层上，电气自动化应面向用户并适应经济发展水平。
        由于我国现状各行业发展程度参差不齐，尚未真正实现智能市场化，各地发展很不平衡，因此电气自动化系统实施的目的必须适应终端用户的需求，而这种需求会因不同用户、因地、因行业而异随时变化。如果全面的实施电气自动化，应综合考虑，对于提高系统的可靠性，应将它看作一个长期的市场行为。工作可靠性的提高是一个受多种因素制约、用多种手段有效协作后的结果，尤其依赖于系统管理水平的提高。故应将改造的重点转为采用各种综合手段提高智能系统质量，如采用配电自动化设备，实现远方监视、控制、协调，消除操作中人为因素可能导致的错误。企业在实施电气自动化时，也应首先研究客户长期的、变化的、潜在的需求，按现代的营销模式做市场调查、顾客群细分等，将电气自动化的实施同时作为整个营销策略中的环节之一；其次，量力而行，综合企业内已有的线路网络水平、调度自动化和自动化水平、人员素质，制定实施的进度和规模。
        三、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。

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        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。
        四、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。
        五、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]曲兆卫、刘耀志，等.ECS系统在蒙华海电的应用,内蒙古电力技术，2003,21(5):51，62.
        [2]陈良根、田兰、张进，ECS在巴蜀江油电厂的应用,四川电力技术，2003,26(3):9~10.
        [3]张军、李楠，浅谈电气控制系统(RCS)的应用和发展,自动化博览，2004,21(6):66-69.
        [4]朱建梁，电气控制系统(ECS)进入DCS系统力式的探讨,湖南电力，2004,24(10):30-32.