談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：介紹電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想（以發(fā)電廠為例子），展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)各智能化水平的提高使得對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術(shù)的發(fā)展則為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了平臺(tái)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的采納。 </p>&

2、lt;p>　　關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化 ;控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);自動(dòng)化系統(tǒng) </p><p>　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　近年來,科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理運(yùn)用。隨著社會(huì)的發(fā)

3、展,自動(dòng)化控制系統(tǒng)得到了人們的普遍關(guān)注,自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅能夠提高工作效率,較少工作錯(cuò)誤,也能夠節(jié)約人力成本,因此,電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于變電站的發(fā)展有著重要的意義。 </p><p>　　1.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 </p><p>　　根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn)，應(yīng)將發(fā)電機(jī)一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能 為： </p>&

4、lt;p>　　1.1發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。 </p><p>　　1.2發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵(lì)磁變壓器保護(hù)控制。 </p><p>　　1.3發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。包括啟勵(lì)、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的投退。 </p><p>　　1.4220kV/500kV開關(guān)自動(dòng)同期并網(wǎng)及手動(dòng)同期

5、并網(wǎng)。 </p><p>　　1.56kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動(dòng)啟動(dòng)等。 </p><p>　　1.6380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。 </p><p>　　1.7高壓?jiǎn)?備變壓器控制和操作(2臺(tái)機(jī)共用)。 </p><p>　　1.8柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作。 </p

6、><p>　　1.9直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。 </p><p>　　對(duì)于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動(dòng)裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實(shí)現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費(fèi)用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動(dòng)裝置信息，并可以通過DCS進(jìn)行事故追憶。 </p><p>　　2.新設(shè)計(jì)思想的內(nèi)容和特點(diǎn) <

7、/p><p>　　由于現(xiàn)在高低壓變配電設(shè)備中具有嵌入式控制裝置、用電設(shè)備就地控制設(shè)備中具有的小型PLC控制器等,所以進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí),不用像傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮集中的二次信號(hào)、計(jì)量、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的預(yù)留互聯(lián)條件,只要按用電設(shè)備要求、工藝控制要求進(jìn)行高低壓變配電系統(tǒng)、用電設(shè)備就地控制設(shè)備的一次電氣設(shè)計(jì)。同時(shí)按工藝控制要求進(jìn)行儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)供電方條件、要求和用電設(shè)備的要求和特點(diǎn)進(jìn)行高低壓變配電系統(tǒng)二次計(jì)量、保護(hù)

8、、控制的控制流程圖設(shè)計(jì)；根據(jù)工藝控制要求和自動(dòng)控制要求,進(jìn)行配電系統(tǒng)末端的用電設(shè)備就地控制設(shè)備的控制流程圖設(shè)計(jì)；在人機(jī)界面管理計(jì)算機(jī)上按上述各部分的控制流程圖,以符合IEC113-3標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)工具軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件組態(tài),包括對(duì)儀表系統(tǒng)的組態(tài)。最后進(jìn)行電氣及其控制設(shè)備安裝、電纜互聯(lián)和敷設(shè)設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中電氣設(shè)計(jì)、自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程是平行進(jìn)行、并在過程中互提測(cè)控條件的方式有很大的不同,它簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程、將電氣和自動(dòng)化

9、設(shè)計(jì)人員合二為一、提高設(shè)計(jì)時(shí)效。另外,自動(dòng)化設(shè)計(jì)中組態(tài)工作無需象以往等待系統(tǒng)硬件定牌后才可進(jìn)行,標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)工具軟件和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議使不同的設(shè)備如同同一系統(tǒng)供應(yīng)商</p><p>　　3.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 </p><p>　　3.1集中監(jiān)控方式 </p><p>　　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)

10、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defu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

11、作的可能性。 </p><p>　　3.2遠(yuǎn)程監(jiān)控方式 </p><p>　　遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(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)的通訊速度不是很高，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tongjian控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建。 </p><p>

12、;　　3.3現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式 </p><p>　　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

13、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lianjie，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。 </p><p>

14、　　4.新設(shè)計(jì)思想與未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的契合 </p><p>　　嵌入式控制裝置將覆蓋全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議統(tǒng)一至最少的數(shù)量,嵌入式控制裝置具有完全符合標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊功能,現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上的全部節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫為分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,這些就如同PC及其外設(shè)的USB接口形成一樣。同樣智能化、分布式、扁平化的設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)成的生產(chǎn)過程,也是生產(chǎn)管理系統(tǒng)的主要組成部分,數(shù)據(jù)共享、快速、高效、可靠、低成

15、本也是扁平化管理系統(tǒng)的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述功能,在進(jìn)行未來的設(shè)計(jì)工作中要求設(shè)計(jì)人員既要進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),又要能對(duì)嵌入式控制裝置進(jìn)行編程組態(tài),同時(shí)還要完成基于現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架及其監(jiān)控軟件(包括數(shù)據(jù)庫)的組態(tài)。這樣一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作過程無論從人員還是到流程亦是快速、高效、扁平化的。通過互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供貨商、項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員、企業(yè)生產(chǎn)管理者均可對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)流程進(jìn)行離線或在線的技術(shù)支持和調(diào)整,這也得益于嵌入式控制裝置和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的

16、全面實(shí)現(xiàn)。 </p><p><b>　　5.結(jié)束語 </b></p><p>　　從上述內(nèi)容可以看出電氣設(shè)計(jì)、自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程是平行進(jìn)行的,在過程中互提測(cè)控條件,在本方實(shí)施條件內(nèi)容的同時(shí),落實(shí)和確認(rèn)對(duì)方條件內(nèi)容；最后進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)備安裝、電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)。使得電氣自動(dòng)化之更加完善！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b&

17、gt;</p><p>　　[1]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. </p><p>　　[2]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. </p><p>　　[3]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. </p>