張文秀

【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，我國電氣自動(dòng)化技術(shù)取得顯著進(jìn)步，.文章討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化、技術(shù)、設(shè)計(jì)思想、改革與發(fā)展

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)原理及現(xiàn)狀

電氣自動(dòng)化技術(shù)需要結(jié)合智能儀器、計(jì)算機(jī)設(shè)備、熱能工程知識(shí)，來分析控制相關(guān)參數(shù)。它通過檢測(cè)、控制管理在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)安全、提高產(chǎn)量和質(zhì)量、增加效率、降低能耗。通過對(duì)電氣相關(guān)機(jī)器設(shè)備的自動(dòng)化控制，達(dá)到機(jī)組自動(dòng)適應(yīng)隨時(shí)變化的效果，確保了安全可靠的生產(chǎn)環(huán)境。目前電氣自動(dòng)化技術(shù)主要和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行融合。

大多數(shù)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)由三部分組成，即測(cè)量系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上測(cè)量系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)沒有區(qū)別，都是引入了智能化設(shè)備和微處理器。電氣自動(dòng)化技術(shù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作控制，在現(xiàn)場(chǎng)總線方面，它的核心是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。信息技術(shù)被廣泛采用到電氣自動(dòng)化技術(shù)里的機(jī)器設(shè)備里。

電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及的設(shè)備很多，生產(chǎn)過程有時(shí)也很復(fù)雜，有時(shí)需要面臨惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，例如很多設(shè)備需要經(jīng)受高溫、高壓、易燃等不利因素的考驗(yàn)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)還囊括了自動(dòng)檢測(cè)、順序控制和自動(dòng)報(bào)警等內(nèi)容。

SIS技術(shù)在慢慢走向成熟，DCS的迅速發(fā)展掀起了自動(dòng)化建設(shè)信息化的新浪潮。單元機(jī)組實(shí)現(xiàn)了集中控制和電氣控制，采用一臺(tái)單元機(jī)組僅安排一位值班工作人員操作，使電氣控制、汽輪、鍋爐達(dá)到整體的效果，這一點(diǎn)，使我國的電氣自動(dòng)化技術(shù)水平就會(huì)在國際上具有很高的競爭力。發(fā)展速度是在提高，隨著電氣自動(dòng)化控制新技術(shù)的不斷采用，有關(guān)新原料、新原理和新工藝的傳感器和變送器被迅速開發(fā)利用。

控制系統(tǒng)和控制裝置發(fā)展的速度日新月異，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中也要廣泛采用新理論和新策略。但是在電氣自動(dòng)化方面也存在著一些問題，比如電氣供應(yīng)器整體控制程度還很低，儀表工藝和單元測(cè)量也需要進(jìn)一步提高，安全監(jiān)視及相關(guān)保護(hù)設(shè)備的覆蓋面很過于狹窄，功能也不是很全，機(jī)組自動(dòng)化調(diào)節(jié)的投入率不高，程序系統(tǒng)開環(huán)利用少，投入使用也少。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線（如Lonworks總線，CAN總線等）的通訊速度較低，而電廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.2集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。

由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。

這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護(hù)量，還存在由于查線或傳動(dòng)過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.3現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式

目前，對(duì)于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場(chǎng)總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三、探討電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動(dòng)則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件進(jìn)入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。

3.2智能化的單位機(jī)組監(jiān)控

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷應(yīng)用，單元機(jī)組智能監(jiān)控也會(huì)不斷的成熟。在單位機(jī)組監(jiān)控方面開始采用信息智能化的軟件和相關(guān)的儀表。比如可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器設(shè)置遠(yuǎn)程控制和組態(tài)的儀表智能管理軟件，也可以遠(yuǎn)程的修正安裝位置和零位漂移。對(duì)精度進(jìn)行自動(dòng)的標(biāo)注，計(jì)算出各個(gè)產(chǎn)生的誤差，把生成的曲線報(bào)告標(biāo)定好，自動(dòng)跟蹤記錄儀器儀表的狀態(tài)變化，例如零位是否漂移、掉電、取壓管路是否堵塞。閥門智能控制軟件可以智能的對(duì)閥門進(jìn)行調(diào)試和標(biāo)定、在線組裝，判斷閥門是否卡住，閥芯是否磨損等。做完閥門性能的全面評(píng)估后對(duì)實(shí)現(xiàn)維護(hù)提供策略。掌管重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)的智能控制軟件對(duì)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備包括引風(fēng)機(jī)、給水機(jī)、送風(fēng)機(jī)，它的采用要建立在可靠狀態(tài)的監(jiān)控技術(shù)上，通過振動(dòng)和機(jī)電診斷，對(duì)是否存在不平衡、軸承磨損、負(fù)荷過重等現(xiàn)象進(jìn)行綜合快速分析，識(shí)別出發(fā)生故障的原因，在故障還沒有達(dá)到惡劣的影響程度下發(fā)出警報(bào)，對(duì)停止檢修提供幫助和指引。

3.3接口操作透明化

DCS的人機(jī)接口是CRT，它由值班工作人員進(jìn)行監(jiān)視，但時(shí)間一長，工作人員會(huì)感到視覺疲勞，這樣就降低了監(jiān)視的注意力。如果采用大屏幕的顯示器，則值班工作人員的眼睛會(huì)感到舒適些，提高了監(jiān)視的注意力?，F(xiàn)在許多公司生產(chǎn)開發(fā)了這種大屏幕的顯示器。比如日立和西門子公司。如果采用大屏幕的顯示器，那么系統(tǒng)智能化的程度會(huì)大幅提高，連鎖保護(hù)設(shè)計(jì)也會(huì)更加完善。工作值班人員相應(yīng)的管理要求也要提高，采用大屏幕的顯示器，為實(shí)現(xiàn)少數(shù)人監(jiān)視提供了可靠的技術(shù)保障，也標(biāo)明了現(xiàn)在電氣自動(dòng)化技術(shù)在控制屋里監(jiān)控的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]范輝、陸學(xué)謙，電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS的幾點(diǎn)體會(huì)，電力自動(dòng)化設(shè)備，2001，21（3）：52-54.

[2]薛葵，發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)，電力系統(tǒng)裝備，2002（1）：72-73.

[3]賀家李、沈從炬，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，北京：中國電力出版社，1994.