电气控制系统的应用和发展

电气控制系统的应用和发展

摘要：文章结合电气控制系统的所实现的系统功能，分析现阶段电气自动化控制系统的一般设计方法，对电气控制系统的未来发展趋势进行探讨。随着现代PC技术与信息交换、控制系统的不断升级，在工业自动化高速发展的时代，电气自动控制系统必将会受到越来越多的关注与深入研究。

关键词：电气控制系统自动化应用与发展

随着现代计算机通信技术、传感技术、自动化控制系统的技术升级与广泛应用，传统的电气控制技术已然不能适合现代工业化生产的需求，而是正在被新型的电气自动化控制系统所取代。传统的电气控制系统是通过电器触点的断开与闭合来控制信息数据的传递，此模式存在着线路连接复杂、系统故障发生率高、动作频率低、系统维护与养护工作量大、设备体积大等缺点。现在电力系统硬件与软件上的改革升级，使得电子自动化控制系统得到越来越广泛的应用，其中分散控制系统（DCS）已经成为50?MW及以上机组设备的标准配置。现代企业面对现代激烈的行业竞争，越来越多的引进计算机管理系统、完善实时通信系统(SIS)和生产全过程管理系统(MIS)。“厂网分家、竞争上网”这一新形势的出现与发展势必要求企业全面的提高机组的控制水平和完善信息管理与决策平台。

1 电气控制对象的特点和要求

电气控制系统与热工控制系统相比，它在系统控制与要求上都存在区别，则主要特点如下。

(1)电气控制系统相比热工机器设备系统具有操作频率低、系统容错性大、控制对象小和信息采集量小等特点，其明显的控制优势在于快速性与准确性。

(2)电气控制系统对自动化保护装置的可靠性以及抗干扰性要求高。

(3)电气控制系统中的联和保护措施较多，其主要采用的是顺序控制系统和数据采集系统。在机组的电气系统中引入DCS控制，对系统控制可靠性非常高。控制系统要求可以对现实系统进行运作与启停的操控；另一方面要求控制系统有完善的操作指导能力和故障应急处理措施，以保障系统在安全、可靠地环境下运行。

2 电气综合自动化系统的功能

根据电气控制系统和机组设备的运行特点的对象要求，以发电厂为例，应将发电机、变压设备和供电电源系统等电气装置一并纳入ECS监控之中。根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。电气控制系统所要具体实现的功能为：发电机-变压机组220 kV/500 kV断路器以及隔离开关的控制与操作；电气设备各子系统的保护；直流系统和LPS系统的即时监视；20 kV/500 kV开关自动同期并网及手动同

期并网等。其中对于发电机和变压器机组的自动控制与保护装置，因其设置能力已经相对成熟，如果将其全部纳入DCS中实现，要求的技术复杂度以及对经费的要求都很高，所以可以保留，其中要保障的优化措施是保障与DCS做好设备接入，控制采用硬接线，利用计算机系统控制进行传输，并实现与DCS间的事故追忆。

3 电气自动化技术应用中存在的问题

在对电厂的自动化技术进行开发时,应注意以下几个方面。

(1)在进行电厂监控系统的电源设置时必须采用交流电源和直流电源,在外围中的自动化装置和监控系统中应采用无扰切电和双电源。在对监控系统安装时，要根据国家规定进行安装。

(2)在监控系统中由于在接口处采用开关进行接口控制,因此,开关的接口应保证与交换的信号相对应。采用这种方法的主要特点是线路的连接较简单、直观,再出现问题时易于及时进行处理。不足就是线头太多，不能进行很好控制，如有不慎，会造成困扰。

(3)在对自动化系统和监控系统进行调解时,应以自动化为主,使用监控为辅。

(4)在电厂电气自动化系统中,分析方法经常采用对事件和事故进行记录的方法。但受到采样速度和电机内存的影响,记录的事件不能够满足分析要求所达到的波形。因此就很容易是信号的收集重复进行,

并且收集的信号容易不完整,从而给电缆的布置到来影响。

4 电气控制自动化控制系统的发展分析

4.1 功能扩展后的ECS 系统

(1)系统的可靠性设计原则：保护测控装置的高可靠性满足IEC61000-4 的四级标准，重要设备和关键环节考虑冗余设计，如发变组保护、通信服务器等；通讯网络采用双网，网络具有自诊断和纠错功能；

(2)系统建立大容量的实时数据库，并通过数据挖掘技术对数据进行价值性分析，以为决策系统提供有力的信息支持。

(3)系统的实时性设计原则：通讯网选用高速工业以太网／高速现场总线，通讯主控单元选用工业计算机和实时多任务操作系统，确保了系统的实时性；

(4)通信服务器、通讯网络采用冗余方式，每个控制设备可采用主/备双通道，故障时自动切换，任何单一故障不影响系统正常运行；

(5)快速的实现主要设备与备用设备的切换，以保障系统故障出现时对系统的及时保护。

4.2 电气自动化控制系统的发展趋势

OPC(OIJE for Process Control)技术的出现，IEC61131的颁布，以

及计算机可操控系统的不断升级发展，使得计算机技术在电气控制系统中发挥着越来越重要的作用。PC客户机/服务器处理体系的不断成熟，以及网络信息传输协议的完善将会带来电气自动化控制系统的不断变革。现代市场竞争的激烈性和技术革新周期的不断缩短驱使着电气控制系统与IT平台的深度融合，电子商务的经营模式的发展更将加速这一过程。Internet／Intranet技术和多媒体信息呈现技术在自动化控制系统领域的应用前景将会十分广泛，使得系统信息能够在第一时间反应到动态多维度的监控设置之中。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。

参考文献

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