谈电气自动化控制系统的设计

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摘要：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;自动化系统

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来,科学技术不断进步,计算机技术在各个领域得到了广泛的应用,而电气自动化控制系统的设计也离不开计算机网络技术的合理运用。随着社会的发展,自动化控制系统得到了人们的普遍关注,自动化控制系统不仅能够提高工作效率,较少工作错误,也能够节约人力成本,因此,电气自动化控制系统的设计对于变电站的发展有着重要的意义。

1.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：

1.1发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。

1.2发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。

1.3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。

1.4220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。

1.56kV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。

1.6380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。

1.7高压启/备变压器控制和操作(2台机共用)。

1.8柴油发电机组和保安电源控制和操作。

1.9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。

2.新设计思想的内容和特点

由于现在高低压变配电设备中具有嵌入式控制装置、用电设备就地控制设备中具有的小型PLC控制器等,所以进行电气设计时,不用像传统设计时考虑集中的二次信号、计量、保护系统设备和自动化控制系统的预留互联条件,只要按用电设备要求、工艺控制要求进行高低压变配电系统、用电设备就地控制设备的一次电气设计。同时按工艺控制要求进行仪表系统设计。根据供电方条件、要求和用电设备的要求和特点进行高低压变配电系统二次计量、保护、控制的控制流程图设计；根据工艺控制要求和自动控制要求,进行配电系统末端的用电设备就地控制设备的控制流程图设计；在人机界面管理计算机上按上述各部分的控制流程图,以符合IEC113-3标准的组态工具软件进行控制系统监控软件组态,包括对仪表系统的组态。最后进行电气及其控制设备安装、电缆互联和敷设设计。这样的设计流程与传统的设计方式中电气设计、自动化设计过程是平行进行、并在过程中互提测控条件的方式有很大的不同,它简化了设计流程、将电气和自动化设计人员合二为一、提高设计时效。另外,自动化设计中组态工作无需象以往等待系统硬件定牌后才可进行,标准的组态工具软件和网络通信协议使不同的设备如同同一系统供应商的产品一样便捷的整合成系统。工程项目经过这样的设计后,得到的整个电气及其控制系统是完全为扁平化、开放化的。其优点是电气与自动化系统合一,从电气的角度看系统全部智能化,从控制系统的角度看系统彻底分散化,从网络的角度看扁平、开放的结构提供给用户更经济、易用、高效的共享数据。

3.电气自动化控制系统的设计思想

3.1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defu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。

3.2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tongjian控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3.3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lianjie，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。

4.新设计思想与未来技术发展趋势的契合

嵌入式控制装置将覆盖全部现场设备,现场总线通讯协议统一至最少的数量,嵌入式控制装置具有完全符合标准现场总线通讯协议的网络通讯功能,现场总线网络上的全部节点设备的数据库为分布式实时数据库,这些就如同PC及其外设的USB接口形成一样。同样智能化、分布式、扁平化的设备控制系统构成的生产过程,也是生产管理系统的主要组成部分,数据共享、快速、高效、可靠、低成本也是扁平化管理系统的特点。为了实现上述功能,在进行未来的设计工作中要求设计人员既要进行电气系统设计,又要能对嵌入式控制装置进行编程组态,同时还要完成基于现场总线通讯协议网络的构架及其监控软件(包括数据库)的组态。这样一个项目的设计工作过程无论从人员还是到流程亦是快速、高效、扁平化的。通过互联网设备供货商、项目设计人员、企业生产管理者均可对设备和生产流程进行离线或在线的技术支持和调整,这也得益于嵌入式控制装置和标准现场总线通讯协议网络的全面实现。

5.结束语

从上述内容可以看出电气设计、自动化设计过程是平行进行的,在过程中互提测控条件,在本方实施条件内容的同时,落实和确认对方条件内容；最后进行控制系统设备安装、电缆敷设设计。使得电气自动化之更加完善！

参考文献：

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