金明　王海紅　薄明明　蔣云彩　許志文

摘要：隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣自動化獲得了較快的發(fā)展，一些先進(jìn)的技術(shù)被應(yīng)用到電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計中，推動了工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。文章首先對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，然后分析了電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計流程及主要的設(shè)計思想，最后探討了電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思想；發(fā)展趨勢；控制回路 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）02-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.068

1 電氣自動化控制系統(tǒng)的概述

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的主要功能

電氣自動化控制系統(tǒng)中的控制回路主要是確保主回路線路運行的安全性與穩(wěn)定性。控制回路設(shè)備的功能主要包括：（1）自動控制功能：就電氣自動化控制系統(tǒng)而言，在設(shè)備出現(xiàn)問題的時候，需要通過開關(guān)及時切斷電路從而有效避免安全事故的發(fā)生，因此，具備自動控制功能的電氣操作設(shè)備是電氣自動化控制系統(tǒng)的必要設(shè)備；（2）監(jiān)視功能：在電氣自動化控制系統(tǒng)中，自變量電勢是最為重要的，其通過肉眼是無法看到的。機器設(shè)備斷電與否，一般從外表是不能分辨出來的，這就必須要借助傳感器中的各項功能，對各項視聽信號予以監(jiān)控，從而實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的各種變化；（3）保護(hù)功能：在運行過程中，電氣設(shè)備經(jīng)常會發(fā)生一些難以預(yù)料的故障問題，功率、電壓以及電流等會超出線路及設(shè)備所許可的工作限度與范圍，因此，這就要求具備一套可以對這些故障信號進(jìn)行監(jiān)測并且對線路與設(shè)備予以自動處理的保護(hù)設(shè)備，而電氣自動化控制系統(tǒng)中的控制回路設(shè)備就具備這一功能；（4）測量功能：視聽信號只可以對系統(tǒng)中各設(shè)備的工作狀態(tài)予以定性的表示，而電氣設(shè)備的具體工作狀況還需要通過專業(yè)設(shè)備對線路的各參數(shù)進(jìn)行測量才能夠得出。

1.2 電氣綜合自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)點

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一個完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除了在各個控制保護(hù)單元中存有緊急手動操作跳閘以及合閘的措施之外，別的單元所有的報警、測量、監(jiān)視以及控制功能等都可以由計算機監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行。變電站不需要另外設(shè)置一些遠(yuǎn)動設(shè)備，計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使得遙控、遙測、遙調(diào)以及遙信等功能與無人值班的需要得到滿足。就電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計角度而言，電氣自動化控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，比如說：（1）集中式設(shè)計：電氣自動化控制系統(tǒng)引用集中式立柜與模塊化結(jié)構(gòu)，使得各控制保護(hù)功能都可以集中于專門的控制與采集保護(hù)柜中，全部的報警、測量、保護(hù)以及控制等信號都在保護(hù)柜中予以處理，將其處理為數(shù)據(jù)信號之后再通過光纖總線輸送到主控室中的監(jiān)控計算機中；（2）分布式設(shè)計：電氣自動化控制系統(tǒng)主要應(yīng)用分布式開放結(jié)構(gòu)以及模塊化方式，使得所有的控制保護(hù)功能都分布于開關(guān)柜中或者盡可能接近于控制保護(hù)柜之上的控制保護(hù)單元，全部報警、測量、保護(hù)以及控制等信號都在本地單元中予以處理，將其處理為數(shù)據(jù)信號之后通過光纖的總線輸送到主控室的監(jiān)控計算機中，各個就地單元之間互相獨立；（3）簡單可靠：因為在電氣自動化控制系統(tǒng)中用多功能繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器，能夠使得二次接線得以有效簡化。分布式設(shè)計主要是在主控室和開關(guān)柜間進(jìn)行接線，而集中式設(shè)計的接線也局限在主控室和開關(guān)柜間，因為這兩種方式都在開關(guān)柜中進(jìn)行接線，施工較為簡單，別的接線能夠在開關(guān)柜與采集保護(hù)柜中完成的特點，操作較為簡單而可靠；（4）具有可擴展性：電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計可以對電力用戶未來對電力要求的提高、變電站規(guī)模以及變電站功能擴充等進(jìn)行考慮，具有較強的可擴展性；（5）兼容性較好：電氣自動化控制系統(tǒng)主要是由標(biāo)準(zhǔn)化的軟件以及硬件所構(gòu)成，而且配備有標(biāo)準(zhǔn)的就地I/O接口與穿行通訊接口，電力用戶能夠根據(jù)自己的具體需求予以靈活的配置，而且系統(tǒng)中的各種軟件也非常容易與當(dāng)前計算機計算的快速發(fā)展相適應(yīng)。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的流程

在機電一體化產(chǎn)品中，電氣自動化控制系統(tǒng)具有非常重要的作用，其就相當(dāng)于人類的大腦，用來對信息進(jìn)行處理與控制。所以，在進(jìn)行電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計時一定要遵循相應(yīng)的流程。依照控制的相關(guān)要求將電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計方案確定下來，然后將控制算法確定下來，并且選擇適當(dāng)?shù)奈⑿陀嬎銠C，制定出電氣自動化控制系統(tǒng)的總體設(shè)計內(nèi)容，最后開展軟件與硬件的設(shè)計。雖然電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計流程較為復(fù)雜，但是在設(shè)計時一定要從實際出發(fā)，綜合考慮集中監(jiān)測方式、現(xiàn)場總路線監(jiān)控方式以及遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，唯有如此才能夠?qū)⑴c相關(guān)要求相符的控制系統(tǒng)建立起來。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)主要的設(shè)計思想

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用的主要設(shè)計思想有三種，分別是集中監(jiān)控方式、遠(yuǎn)程監(jiān)控方式以及現(xiàn)場總線監(jiān)控方式，這三種設(shè)計思想各有其特點，其具體選用應(yīng)該根據(jù)具體條件而定。下面將分別對其進(jìn)行簡要的介紹：

3.1 集中監(jiān)控方式

集中監(jiān)控方式有諸多優(yōu)點，比如說系統(tǒng)設(shè)計較為簡單、防控站的防護(hù)要求較低以及運行維護(hù)較為便利等。但是因為集中監(jiān)控方式是把系統(tǒng)各功能都集中于一個處理器予以處理，這就使得處理器的處理任務(wù)較為繁重，從而使其處理的速度與效率受到一定程度的影響。因為電氣設(shè)備都進(jìn)入到監(jiān)控中，這就使得監(jiān)控的對象不斷增多。而隨著監(jiān)控的內(nèi)容逐漸增多，這會使得主機的冗余度降低、電纜的數(shù)目增多、投入的資金增加等，而較長電纜的引入可能會對電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性造成一定的影響。除此之外，斷路器的聯(lián)鎖以及隔離刀閘的操作閉鎖主要應(yīng)用硬接線，因為隔離刀閘的輔助接點常常無法到位，這就致使設(shè)備常常難以開展施工操作。這種接線的二次接線較為復(fù)雜，而且不利于進(jìn)行線路檢查，使得線路的維護(hù)量大大增加，而且在傳動或者查線過程中還因為接線復(fù)雜而導(dǎo)致產(chǎn)生誤操作問題。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，電氣自動化控制系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具備諸多的優(yōu)點，比如說組態(tài)靈活、可靠性高、節(jié)約材料、節(jié)約安裝所需費用以及節(jié)約電纜用量等。因為控制系統(tǒng)中各現(xiàn)場總線的通訊速度較慢，而電廠中的電氣通訊量較大，因此，遠(yuǎn)程監(jiān)控方式較為適用于小系統(tǒng)的監(jiān)控中，而并不適用于整個電氣廠的電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)建中。

3.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)場總線以及以太網(wǎng)等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中得以較為廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)積累了較為豐富的運行經(jīng)驗，同時智能化電氣設(shè)備也取得了一定的發(fā)展，這些都給在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了重要的基礎(chǔ)。在電氣自動化控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式的應(yīng)用可以使得系統(tǒng)設(shè)計的針對性更強，由于不同的間隔，其所具備的功能也有所不同，因此能夠依照間距的具體情況來展開具體的設(shè)計?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式不但具備遠(yuǎn)程監(jiān)控方式所具備的一切優(yōu)點，同時還能夠大大減少模擬量變送器、I/O卡件、端子柜以及隔離設(shè)備等，智能設(shè)備就地安裝并且通過通信線和監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)連接，能夠省下許多的控制電纜，大大減小了安裝維護(hù)的工作量以及投入資金，進(jìn)而使得所需成本得以有效降低。除此之外，各裝置的功能較為獨立，裝置間單單經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)來予以連接，網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)較為靈活，這就使得整個系統(tǒng)具有較高的可靠性，每個裝置的故障都只會對其相應(yīng)的元件造成影響，而不會使得系統(tǒng)發(fā)生癱瘓問題。所以，在未來的發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式必然會得到較為廣泛的應(yīng)用。

4 電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、信息技術(shù)的進(jìn)步以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計算機在未來電氣工程發(fā)展中的作用日益突出。當(dāng)前IEC61131已經(jīng)變成了重要的國際化標(biāo)準(zhǔn)，廣泛地被各大電氣自動化控制系統(tǒng)廠商所采納。與此同時，Internet技術(shù)、以太網(wǎng)以及服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)等引發(fā)了電氣自動化的一場場革命。由于市場需求的不斷增大使得自動化與IT平臺不斷融合，電子商務(wù)也不斷普及，這又促使這一融合不斷加快。在當(dāng)前信息時代，多媒體技術(shù)以及Internet技術(shù)在自動化領(lǐng)域中具有非常廣泛的應(yīng)用前景。電氣企業(yè)的管理人員可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的瀏覽器來存取企業(yè)中重要的管理數(shù)據(jù)，而且也可監(jiān)控現(xiàn)在生產(chǎn)過程中的動態(tài)畫面，從而及時地了解準(zhǔn)確而全面的生產(chǎn)信息。除此之外，視頻處理技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用將對將來的電氣自動化產(chǎn)品，比如說設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)以及人機界面的設(shè)計產(chǎn)生非常重要的影響。這就使得相應(yīng)的通訊能力、軟件結(jié)構(gòu)以及組態(tài)環(huán)境的重要性日益突出，電氣自動化控制系統(tǒng)中軟件的重要性也逐漸提高。電氣自動化控制系統(tǒng)將從過去單一的設(shè)備逐漸朝著集成的系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)語

綜上所述，電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想一定要將各環(huán)節(jié)中的優(yōu)勢予以較好的把握，并且使其充分地發(fā)揮出來，與此同時，在電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中一定要堅持與實際的生產(chǎn)要求相符，切實確保電氣行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。在電氣自動化控制系統(tǒng)的不斷探索中，需要相關(guān)工作人員認(rèn)識當(dāng)前存在的不足，并且通過不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)、新方法等，不斷提高自己，從而不斷推動我國電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]許文彬.論電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想[J].信息技術(shù)，2010，（5）.

[2]史錦春.論電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想[J].行業(yè)科技，2011，（12）.

[3]鐘浩銘.淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（20）.

[4]高存鑫.電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計理念[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013，（13）.

作者簡介：金明（1988-），男，江西上高人，供職于國網(wǎng)江西省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，碩士，研究方向：變電站電氣一次設(shè)計。

（責(zé)任編輯：蔣建華）