电气自动化技术

电气自动化技术

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　　电气自动化技术【1】

　　【摘要】随着国民经济的快速增长，电力系统中电气综合自动化技术在变电领域已得到了普遍应用和发展，功能技术水平也已日臻完善。

　　本文介绍了电气自动化控制系统的监控方式和应用，以及阐述了综合自动化技术的发展趋势。

　　【关键词】电力系统;电气自动化;监控

　　1、电气自动化控制系统

　　1.1 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。

　　1.2 远程监控方式

　　最早研发的自动化系统主要是远程控制装置，主要采用模拟电路，由电话继电器、电子管等分立元件组成。

　　这一阶段的自动控制系统不涉及软件。

　　主要由硬件来完成数据收集和判断，无法完成自动控制和远程调解。

　　它们对提高变电站的自动化水平，保证系统安全运行，发挥了一定的作用，但是由于这些装置，相互之间独立运行，没有故障诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供告警信息，有的甚至会影响电网安全。

　　1.3 现场总线监控方式

　　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。

　　2、综合自动化监控系统应用

　　2.1 集中模式

　　集中模式也就是传统的硬接线方式，将强电信号转变为弱电信号，采用空接点方式和 4mA～20mA 标准直流信号，通过电缆硬接线将电气模拟量和开关量信号一对一接至DCS 的 I/O 模件柜，进入 DCS 进行组态，实现对电气设备的监控。

　　这种模式又分为直接 I/O接入方式和远程 I/0 接入方式两种，前者是将电缆接至电子间集中组屏，后者是在数据较集中且离主控室较远的电气设备现场设立远程 I/0 采集柜，然后通过通信方式与 DCS 控制主机相连，两者具有相同的实现技术，本质上没有区别。

　　电气量的采集集中组屏，便于管理，设备运行环境好;硬接线方式成熟，响应速度快。

　　缺点主要有：电缆数量大，电缆安装工程量大，长距离电缆引进的干扰也可能影响DCS的可靠性;DCS 系统按“点”收费，不仅投资大，而且只有重要的电气量才能进入 DCS，系统监测的电气信息不完整;所有信息量均要集中汇总至 DCS 系统，风险集中，影响系统可靠性;由于 DCS 调试一般是最后进行，采用集中模式通常难以满足倒送厂用电的要求;没有独立的电气监控主站系统，无法完成较复杂的电气运行管理工作(如防误、事故追忆、继电保护运行与故障信息自动化管理、录波分析等高级应用功能)，不能实现电气的“综合自动化”。

　　2.2 分层分布式模式

　　分层分布式模式从逻辑上将 ECS 划分为三层，即站级监控层、通信层和间隔层(间隔单元)。

　　间隔层由终端保护测控单元组成，利用面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计，将测控单元和保护单元就地分布安装在各个开关柜或其他一次设备附近。

　　网络层由通信管理机、光纤或电缆网络构成，利用现场总线技术，实现数据汇总、规约转换、转送数据和传控制命令的功能。

　　站级监控层通过通信网络，对间隔层进行管理和交换信息。

　　间隔层测控终端就地安装，减少占用面积，各装置功能独立，组态灵活，可靠性高。

　　模拟量采用交流采样，节省二次电缆，降低了成本，抗干扰能力增强，系统采集的数据精度大大提高。

　　系统采集的数据量提高，监控信息完整，能实现在远方对保护定值的修改及信号复归，运行维护方便。

　　分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块(部件)正常运行。

　　设置独立的电气监控主站，便于分步调试和投运，满足倒送电的要求。

　　同时有利于厂用电系统的运行、维护和检修。

　　3、综合自动化技术发展趋势

　　由于我国电力系统综合自动化技术起步较晚，在很多方面与国外技术水平还有很大差距，所以需要我们在学习和借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，研究和开发更加符合我国国情的综合自动化系统。

　　3.1 保护、控制、测量一体化

　　鉴于目前的运行体制、人员配备、专业分工，我国的自动化系统主要采用站内监控采集数据而保护相对独立的模式，以提供较清晰的事故分析和处理的界面。

　　但是从技术合理性、减少设备重复配置、简化维护工作量以及发展趋势等方面考虑，将保护与控制、测量结合在一起会更有优势。

　　3.2 国际标准的应用

　　近年来，IED 电力自动化方面有了广泛应用。

　　为了实现不同厂家 IED 设备的信息共享和互操作性，使厂站电气综合自动化系统成为开发系统，国际电工委员会制定了IEC61850 国际标准。

　　为了与国际接轨，国内已经开始了基于 IEC61850 标准的电气综合自动化系统的产品研发，相信这将是未来自动化系统的一个发展方向。

　　3.3 以太网技术的兴起

　　随着电力系统的发展，综合自动化系统需要传输的数据越来越多，对通讯的实时性要求越来越高，以速度快、传输数据量大为特点的以太网满足了这一要求。

　　以太网最典型的应用形式是 Ethernet+TCP/IP。

　　未来的发展应该是在继承了以太网技术的基础上，结合工业过程应用，产生新一代以以太网为核心的现场总线技术。

　　4、结语

　　自动化技术在电力系统中的应用越来越广泛而深入，这也使电网管理方式产生翻天覆地的变化。

　　新技术、新理论的应用使一些概念不断被更新和修正，传统的技术界线逐渐模糊，各种原来看似不相关联的技术会彼此融合和渗透，这些推动着电力自动化系统的不断发展和变化。

　　参考文献

　　[1]董娜，李函霖.电力系统中电气自动化技术的探索[J].科技与企业. 2011(07)

　　[2]李前进.变电站微电脑自动化技术的发展与趋势[J].中国石油和化工标准与质量. 2011(02)

　　[3]马巍.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息. 2011(26)

　　[4]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息. 2010(06)

　　电气工程与自动化控制【2】

　　[摘要]电气工程的综合管理能力已经成为当今限制城市进步发展以及提升城市生活质量的主要因素之一，城市电气工程在运行管理、应急预案、信息搜集处理与反馈、中央控制能力、集成配网管理等方面亟待提高，该文就将对自动控制技术在电气工程中的运用进行分析。

　　[关键词]电气工程;自动控制技术;环境监控

　　1.电气自动化的系统处理

　　系统在电气方面主要通过设备接地信号处理、传输信号屏蔽、选择合适的抗干扰措施实现。

　　为了确保系统运行可靠，故障少，操作维护方便，在设备选择时，选择经过长期检验证明性能稳定可靠的设备来适应工业现场恶劣环境，保证系统的可靠运行。

　　系统组态采用软件2次开发功能，除动态显示工作流程外，包括趋势图、棒图、历史数据等数据显示、报表、打印等功能。

　　易于扩充系统保留必要的接口，为厂级管理、全部过程实现自动控制设计必要的接口与界面。

　　实用性强系统具有自动、仪表室内手动、现场手动三类控制方法。

　　为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。

　　2.自动控制技术优势

　　2.1快速高效自动控制技术

　　通过数字信息对相应的设备发出操作指令，指令即时到达且因为不同的设备有不同的地址代码，因而十分精准，发生误操作的概率极低(远远低于传统人工操作)。

　　而自动控制技术还具有良好的交互性能，可以与控制中心进行信息数据的反馈，进一步保障控制的高速和精确。

　　2.2便于实现全过程全时段监控

　　城市电气工程24小时全天运行，根据以往的经验来看，电气故障的多发时段和多发地点恰好是管理疏忽或难以到达的深夜和管理的盲区，而这些时段或区域，传统管理模式难以实现有效监控。

　　数字化自动控制技术通过精密的“采集―处理―反馈”系统，对系统的运行进行实时监控，同时将控制中心的指令及时地传递到系统，并将系统信息及时反馈给控制中心。

　　自动控制技术通过监控系统和指令系统，实现了对整个系统的实时高效调配和控制。

　　2.3安全性大大提高

　　电气工程自身具有一定的危险性，其自身的机械故障、外部环境以及操作人员的误操作等诸多情况都可能引发电气系统的故障、瘫痪乃至发生重大事故导致人员伤亡。

　　而自动控制技术凭借良好的远程控制功能，可以随时对整个电气系统进行监控，对于异常情况即时反应，指挥控制中心便可做出反应，而在高压、强电流或变电场所等危险区域，自动控制技术可以大大降低传统控制模式对人员的伤害及潜在威胁。

　　3.电气自动化控制系统的发展现状

　　3.1电气自动化工程DCS系统

　　DCS，即分布式控制系统，它是(Total Distrbuted Micropro-cessor Contral System)的缩写，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，具有实时性、可靠性和扩充性等优良特点，在生产、生活自动控制领域得到广泛运用。

　　但随着DCS逐渐的运用，我们也越来越感受到分布式控制系统所存在的缺点。

　　比如受DCS系统模拟混合体系所限制，其仍然采用的是模拟的传统型仪表，因此，大大地降低了系统的可靠性能，维修起来也显得比较困难;分布式控制系统的生产厂家之间缺乏一种统一的标准，降低了维修的互换性;此外，就是价格非常的昂贵。

　　因此，在现代科技革命之下，必须进行技术上的创新。

　　3.2集中监控方式下的自动控制系统

　　集中控制下的自动控制系统有一个缺点，就是处理速度非常的缓慢，因为其控制方式是要把所有的功能都集中在一个处理器中，这也导致了整机运行速度的缓慢。

　　另一个方面，把系统的所有设备都放入监控之中，就会导致监控数量过于庞大，主机空间的不断下降，从而大大的增加了电缆的数量，造成了费用的增加，同样因为过长的传输距离降低了控制系统的可靠性能。

　　因为集中进行监控的联锁与隔离器件中的闭锁使用的都是硬接线，因此导致设备很难进行功能扩容操作。

　　另外，因为系统接线的反复，增加了故障查找工作的困难度，也会增加由此而产生的错误指令，使得整个电气自动化工程控制系统可靠性降低。

　　3.3信息集成化的电气自动化控制系统

　　电气自动化控制系统所包含的主要信息技术主要体现在如下的方面：①管理层面上纵深方向的延伸。

　　企业当中的人力资源、财务核算等数据信息的存取需要使用特定的浏览器进行操作，而且对于生产过程中的动态形式画面能够进行有效的监督控制，对于企业生产活动当中的第一手信息资料能够进行及时的掌握。

　　②信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向的扩展比较。

　　而且随着微电子技术的不断投入应用，对于原来明确规定的设备也慢慢的变得模糊了，而结构软件、通讯的能力和统一，运用在组态环境之下逐渐的显得越来越重要。

　　4.电气系统自动化控制的发展趋势

　　OPC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。

　　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。

　　5.结语

　　电气工程系统自动化控制是一个国家工业发展水平的重要标志。

　　电气自动化类是现代工业的支撑，是所有工业的基础与原动力，可以说没有电气自动化的支持，就没有现代工业。

　　现代电力系统是一个巨大的统一的整体，系统中的装置以及所接的用电设备都是开放性设备，受到周围环境的影响，因此实现电气工程的系统自动化控制是必要的。

　　参考文献

　　[1]李修伟，陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].民营科技，2011(1).

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　　[3]石磊，李国栋.电气自动化控制系统及设计[J].黑龙江科技信息，2011(20).

　　[4]武芳军.工业电气自动化的重要性和发展趋势[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2011(4).