电气自动化控制系统的设计分析
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作者: 刘文静
摘要随着社会经济和高科技的不断发展,电气自动化技术也在快速发展中。各个领域的智能化水平不断提高,这可能发展成为这种高新技术可以精确掌握现场设备状况,现阶段通讯技术的发展可以为大量的数据传输提供一个平台。在电气自动化领域,灵活和易于集成的基于计算机的控制系统正在被广泛采纳。介绍电气综合自动化系统的功能,以发电厂为例讨论理电气自动化控制系统的设计思想,并展望未来电气自动化控制系统的发展趋势。
关键词电气自动化;通讯技术;控制系统;设计思想;系统功能
中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号1673-9671-(2010)042-0017-01
近几年来,电力系统中的各级变电站已经开始广泛应用微机电气综合自动化技术,企业获得了丰富的经验,广大用户业接受了这项新技术。微机综合自动化系统普遍采用的是分散分布技术,通过现场进行总线连接,通过通信管理机连接到后台的机器。这种模式不同于集中式,它更具有优势,比如结构简单、灵活、安装简单、易维护和高可靠性等等。
在发电厂的电气系统中,微机综合自动化技术并未广泛应用,电气系统的安装和保护等处于独立运行的状态,没有连接到一起形成完整的网络,管理水平比较落后,所以电气综合自动化控制系统日益受到人们的关注。
1电气综合自动化系统的功能
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。其基本功能为:
1)发变组保护控制,励磁变压器保护控制和厂高变保护控制。6千伏的高压厂电源的操作、手动启动等等。
2)高压启的控制以及操作,备变压器的控制以及操作。柴油发电机组的电源控制以及操作,保安电源的控制以及操作。发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作。
3)发电机励磁系统主要包括灭磁操作增磁操作,减磁操作,控制方式的切换等等。
4)380V低压厂用电源的操作以及控制。发变组的安全自动装置的技术已经相对来说比较成熟,所以说如果继续要这些技术中实现全部功能就有一定的难度了,而且这些技术需要高额的费用来完成。这些装置与DCS连接的的时候采用的硬接线的方法,这种方式的优势是我们可以用通讯方式来传输自动装置的各种信息,而且当发生一些故障的时候我们可以通过DCS进行事故追忆,从而发现问题的根源,解决问题。
2电气自动化控制系统的设计分析
电气自动化控制系统的设计分析的方式多种多样,而且各有自己的优势,其中包括有远程监控,集中监控和现场总线监控三种方式。以下是对它们的分析:
2.1远程监控
这种程监控方式的优点是:节约电缆的使用量、节省安装费用的开支,灵活性高,可靠性也很高。远程监控方式的缺点是:这种方式只适合于小的系统监控,不适合全场的电气自动化系统的构建,因为各种现场总线的通讯速度并不高,然而电气部分通讯量相对比较大,远程监控满足不了这种需求。
2.2集中监控
集中监控方式运行和维护起来都比较方便,控制站的系统设计的比较简单,而且防护要求并不高。但是集中监控方式也由它的缺点。因为集中式的主要特点就是将系统的所有功能都集中到一个处理器里面,所以处理器的任务就相当繁重,处理速度也会随之下降,机器的整体运行速度也受到了很大的影响。所有的电气设备都要进入监控当中,但是监控对象大量增加,随之带来的就是主机空间冗余不断下降、电缆数量也会大量增加,投资的费用也增加了,长距离电缆的传输会干扰并影响整个系统的可靠性。而且,集中监控中短路的联锁和隔离刀闸的闭锁采用的都是硬接线,在闭锁和联锁的时候,辅助接点经常会有不到位的现象,这就造成了设备无法继续进行操作。这种接线的反复接线很复杂,而且查线也不是很方便,这大大增加了系统的维护工作,也有可能由于查线以及接线而造成其它 错误操作,影响整个系统的继续操作。
2.3现场总线监控
以太网和现场总线等计算机网络技术已经广泛应用于电气综合自动化系统中了,通过积累丰富的运行经验,智能化电气设备也得到快速发展,这些都促使了网络控制系统应用到电气系统中去。现场总线监控方式有很多自己独特的优势:能够更有针对性的对系统进行设计;在不同的间隔可以发挥不同的功能,依据间隔的情况进行及时设计;可以减少大量的隔离设备和模拟量变送器等等,通过通信线把设备与监控系统进行现场安装,可以节省电缆,节约投资以及安装和维护的工作量,降低大量的成本。还有,由于各个装置的功能都是相互独立的,装置之间通过网络连接起来,使得整个系统的可靠性得到很大提高,而且任何一个装置出现故障只是影响独立装置中的元件,不会导致整个系统瘫痪。所以现场总线监控方式是今后计算机监控系统的发展方向。
3电气自动化控制系统的发展趋势
计算机各项技术与电气技术的结合被各大控制系统厂商广泛采纳,计算机日益发挥着不可替代的作用。以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次的革命。这是市场的需求,电子商务的普及也会加速这一过程。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。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的设计产生直接的影响。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。
4结语
电气综合自动化系统可以提高电厂自动化的整体水平,尤其是运行管理的水平。新建电厂或者对电厂进行改造的时候,电气综合自动化技术可以节省大量的成本并提高可靠性。微机型的自动装置、保护以及成熟的现场总线技术是实现电气综合自动化系统的必要技术保障。
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作者简介
刘文静(1988―),女,天津人,华北电力大学电气与电子工程学院,电气工程及其自动化专业,电气0701班本科生,研究方向:电力系统。
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