崔彪

（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 河北省石家莊市 050000）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國電氣行業(yè)也隨之發(fā)展起來。在電氣自動化控制領(lǐng)域，電氣自動化控制系統(tǒng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。通過系統(tǒng)的應(yīng)用，并融合智能技術(shù)，可使電氣自動化控制運行效率及質(zhì)量提升，進(jìn)而使相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)的效益成果得到有效保證[1]。當(dāng)然，從電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化及完善角度考慮，也需重視智能技術(shù)在其中的合理科學(xué)應(yīng)用。由此可見，本文圍繞“基于智能技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計”進(jìn)行分析研究價值具備顯著的價值作用。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方法分析

基于電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計期間，涉及的方法包括：集中監(jiān)控設(shè)計方法、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法、現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計方法?？偨Y(jié)起來，主要方法包括：

1.1 集中監(jiān)控設(shè)計方法

處于電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，集中監(jiān)控設(shè)計具備諸多的優(yōu)勢，包括：

（1）在檢查維修方面非常便利；

（2）系統(tǒng)防護(hù)要求偏低；

（3）設(shè)計方法內(nèi)容簡單等。

與此同時，集中監(jiān)控設(shè)計方法也存在一些不足之處，即：系統(tǒng)接線方式比較復(fù)雜，所以在查線方面比較困難，進(jìn)而影響維護(hù)及操作效率。而通過集中監(jiān)控設(shè)計模式的應(yīng)用，需確保系統(tǒng)集中需求得到充分有效地滿足。所以，對于系統(tǒng)中的相關(guān)功能，需集成在中央處理器當(dāng)中，從而使監(jiān)控對象能夠得到有效減少，進(jìn)而全面提升系統(tǒng)信息處理的速度[2]。需認(rèn)識到的是，基于電氣設(shè)備數(shù)量不斷增加的條件下，電纜數(shù)量會表現(xiàn)出協(xié)同增長的態(tài)勢，使得成本提升，進(jìn)而易導(dǎo)致控制系統(tǒng)的可靠性降低。由此可見，在采取集中監(jiān)控設(shè)計方法過程中，需確保接線技術(shù)質(zhì)量，使刀閘隔離與斷路器的聯(lián)合操作得到有效實現(xiàn)，進(jìn)而提升設(shè)計質(zhì)量效果。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法

遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法的應(yīng)用，能夠使網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作功能有效實現(xiàn)。對于遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法而言，可以讓電纜、安裝成本得到有效控制，且該設(shè)計方法的可靠性及靈活性高。從現(xiàn)狀層面分析，因現(xiàn)場總線通訊速度很難滿足國內(nèi)不斷增長的電氣通訊錄需求，進(jìn)而會對遠(yuǎn)程監(jiān)控方法的應(yīng)用普及產(chǎn)生較大程度的影響[3]。由此可見，在應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法期間，需確保各類條件允許。

1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計方法

對于現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)來說，基于國內(nèi)變電站中應(yīng)用非常廣泛，能夠讓電氣自動化控制系統(tǒng)得到充分有效的技術(shù)支持。與此同時，對于現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)，其構(gòu)成主要分為總線控制器、主控制器、現(xiàn)場IO 從站三大部分，還包括現(xiàn)場儀表、設(shè)備等。在應(yīng)用現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上，對各類作用不同的設(shè)備之間實現(xiàn)有效連接，可以使一個整體的控制系統(tǒng)得到有效行程[4]。當(dāng)中，若其中單獨的設(shè)備出現(xiàn)問題，系統(tǒng)做出相應(yīng)的反映，能夠使別的設(shè)備避免受到影響，還能夠避免系統(tǒng)癱瘓，進(jìn)而使整體系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性得到有效保證。此外，和遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法比較，現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計方法的優(yōu)勢更為突出，可使輔助設(shè)備及相關(guān)器件的數(shù)量減少，針對性強，能夠在電氣自動化控制當(dāng)中展現(xiàn)出非常重要的價值功效。

2 基于智能技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計要點分析

如前所述，對電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的各種方法均有了一定程度的了解。而從電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化及完善角度考慮，還有必要重視智能技術(shù)在其中的合理科學(xué)應(yīng)用?？偨Y(jié)起來，基于智能技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計要點具體如下：

2.1 在控制層功能設(shè)計的應(yīng)用要點

基于現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中，主要分為三個功能層，即：控制層、通信層、間隔層。其中，在控制層功能設(shè)計中，通過智能技術(shù)的應(yīng)用，主要設(shè)計的要點包括：

（1）數(shù)據(jù)采集及處理功能。利用現(xiàn)場測量、控制單元采集等方法，完成相關(guān)信息的采集；同時，檢測事件信息、故障信息、信號及超限信息等，然后做出準(zhǔn)確、科學(xué)的預(yù)處理；此外，針對數(shù)據(jù)庫相關(guān)信息，比如模擬量信息、數(shù)字量信息、脈沖量信息等，使實時更新操作得到有效完成[5]。

（2）監(jiān)視功能。主要對電氣設(shè)備的相關(guān)運行參數(shù)、運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，在智能技術(shù)的支持下，通過圖像方式顯現(xiàn)，然后存儲在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。對顯示的圖像數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)每秒實時更新，相關(guān)操作工作人員利用鼠標(biāo)設(shè)備能夠?qū)ΡO(jiān)視圖像進(jìn)行隨時調(diào)用。而對于用戶，則經(jīng)工程師工作站，可實現(xiàn)對圖像的編輯、調(diào)取，并進(jìn)行相應(yīng)操作。此外，基于監(jiān)視功能模塊，可發(fā)揮文本輸出功能，并可通過矢量漢字字庫的使用，展現(xiàn)動態(tài)棒型圖、動態(tài)曲線等圖標(biāo)編輯功能，在生成與編輯相關(guān)表格的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使數(shù)據(jù)計算、模擬顯示、打印輸出等操作效率得到有效提升[6]。

（3）控制功能。其控制功能主要體現(xiàn)在兩大方面：其一為控制室控制；其二為手動控制；同時，控制室控制與手動控制之間可以實現(xiàn)互相切換。對于操作工作人員來說，可通過控制室控制功能的應(yīng)用，輸入相關(guān)指令，進(jìn)而使斷路器、隔離開關(guān)等進(jìn)行合分閘操作得到有效實現(xiàn)。同時，還可實現(xiàn)電源切換操作，使正常/異常的執(zhí)行結(jié)果報告有效生成，進(jìn)一步在顯示端呈現(xiàn)。此外，如果系統(tǒng)控制層運行停止，可利用配電柜操作設(shè)備，可實現(xiàn)對廠用電源的有效控制。

（4）接口功能。在繼電保護(hù)裝置、機組故障錄波裝置、直流系統(tǒng)當(dāng)中，均具備接口功能，同時還包括AVR、UPS、DCS 以及SIS 等相關(guān)接口功能，主要以串口、TCP/IP 協(xié)議等通信接口方式為主。此外，還包括了LCD 液晶顯示器、鍵盤、打印機等人機接口；相關(guān)操作工作人員可經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)用操作及運行管理，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理，從而達(dá)到控制系統(tǒng)的作用[7]。

（5）報警功能。配置的音響報警裝置，進(jìn)行各告警等級的設(shè)置，不同等級的報警聲音不同，在數(shù)據(jù)異常的狀況下，通過監(jiān)視圖像能夠?qū)缶伾@示出來，然后閃爍，并將報警聲音發(fā)出來，對操作技術(shù)人員起到警醒的作用。相關(guān)操作技術(shù)人員將報警問題解決之后，作出確認(rèn)操作，使數(shù)據(jù)顯示恢復(fù)正常。

2.2 在通信層功能設(shè)計的應(yīng)用要點

在通信層功能設(shè)計中，需明確通信子站為智能前端設(shè)備，主要功能包括：其一，數(shù)據(jù)采集功能；其二，通信功能，可以實現(xiàn)對單元設(shè)備的監(jiān)視及管理。與此同時，利用若干通信接口，比如互聯(lián)網(wǎng)通信接口、Profibus 通信接口等，保證通信子站可以與別的智能前端設(shè)備間實現(xiàn)高效的通信交流。

處于通信子站當(dāng)中，通過冗余配置模式的應(yīng)用，各個智能前端的網(wǎng)絡(luò)選用冗余配置網(wǎng)絡(luò)，且通信子站處于正常運行的情況下，能夠基于現(xiàn)場前端設(shè)備中針對所需信息進(jìn)行高效查詢。如果前端設(shè)備故障問題發(fā)生，或出現(xiàn)保護(hù)動作，通過通信子站，能夠第一時間對站控層傳輸故障信息數(shù)據(jù)或保護(hù)動作信息，進(jìn)一步做出合理科學(xué)的決策。除此之外，基于配電裝置智能前端設(shè)備當(dāng)中，將智能儀表安裝在框架開關(guān)當(dāng)中，然后在電動機回路中采取馬達(dá)控制器，以此為通信層各大功能的發(fā)揮提供有效設(shè)備支持。

2.3 在間隔層功能設(shè)計的應(yīng)用要點

將智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化控制系統(tǒng)的間隔層功能設(shè)計當(dāng)中，需把控的要點包括：

（1）機組功能與公用系統(tǒng)測控裝置功能。基于系統(tǒng)當(dāng)中，對于相關(guān)信息，包括發(fā)變組信息、啟備變開關(guān)量信息、模擬量信息以及電度量信息等，均可以對各自配置的測控裝置進(jìn)行采集；其中，1 臺發(fā)變組均配置1 臺測控裝置，每2 臺公用系統(tǒng)均配置1 臺測控裝置，測控對象較多，涉及：其一啟備變220kV 斷路器；其二，隔離開關(guān)；其三，接地刀閘等[8]。

（2）綜合測控保護(hù)裝置。在電廠電氣自動化控制當(dāng)中，6kV綜合測控保護(hù)裝置屬于非常重要的構(gòu)成部分，在嚴(yán)格控制此裝置的基礎(chǔ)上，能夠使電廠電氣自動化系統(tǒng)運行的可靠性及安全性得到充分有效的保證。與此同時，在實現(xiàn)自動化控制的基礎(chǔ)上，能夠使不同的保護(hù)動作得到有效實現(xiàn)。通常，其保護(hù)方法主要有三種：其一，為真空開關(guān)回路保護(hù)；其二，為F-C 回路保護(hù)；其三為差動保護(hù)。一方面，以其中的真空開關(guān)保護(hù)為例，在短路保護(hù)（正序速斷保護(hù)）中，發(fā)出跳閘的瞬時動作保護(hù)；在不平衡保護(hù)（負(fù)序過流）中，發(fā)出跳閘的延時動作保護(hù)；在接地保護(hù)中，發(fā)出動作信號或切換至跳閘保護(hù)；在低壓側(cè)反時限零序過流保護(hù)中，發(fā)出跳閘的延時動作保護(hù)；在溫度的跳閘中，發(fā)出跳閘的延時動作保護(hù)；此外，還包括溫度報警、裝置故障報警等保護(hù)動作。另一方面，在F-C 回路保護(hù)當(dāng)中，對于過電流保護(hù)，發(fā)出跳閘的延時動作保護(hù)；對于接地保護(hù)，發(fā)出動作信號或切換至跳閘保護(hù)；對于斷相保護(hù)，發(fā)出跳閘動作保護(hù)；對于低壓側(cè)反時限零序過流，發(fā)出跳閘延時動作保護(hù)；對于熔斷器三相熔斷保護(hù)，發(fā)出跳閘的保護(hù)動作；對于溫度的跳閘，發(fā)出跳閘的延時動作，此外還包括溫度報警、裝置故障報警等保護(hù)動作。此外，在差動保護(hù)當(dāng)中，主要有比例制動差動保護(hù)和CT 斷線保護(hù)，且主要發(fā)出跳閘的保護(hù)動作[9]。

（3）智能采集單元功能。在6kV 綜合測控保護(hù)裝置的智能采集單元當(dāng)中，采用的芯片性能較好，同時可確保系統(tǒng)在運行期間的穩(wěn)定性及安全性，進(jìn)一步使智能采集的功能有效展現(xiàn)出來。

3 結(jié)語

綜上所述，電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計，對電氣自動化控制可靠性及安全性的提升有著非常重要的支撐作用。需掌握電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)方法，包括集中監(jiān)控設(shè)計方法、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計方法、現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計方法等，并結(jié)合系統(tǒng)的實際情況，合理科學(xué)地選用這些方法。此外，還有要重視智能技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，通過智能技術(shù)的應(yīng)用，使所設(shè)計的系統(tǒng)的控制層、通信層、間隔層三大功能充分展現(xiàn)出來，進(jìn)而促進(jìn)電氣自動化控制系統(tǒng)運行可靠性與安全性的全面提升。