摘 要： 設各智能化水平的提高使得對現(xiàn)場設備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術的發(fā)展則為大容量的數(shù)據傳輸提供了平臺。在工業(yè)自動化領域， 基于 Pc 的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。 本文通過介紹電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想， 展望了將來電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
關鍵詞： 電氣自動化; 控制系統(tǒng); 設計思想; 控制應用; 系統(tǒng)功能
一、 電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能
根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發(fā)電機一變壓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
1.發(fā)變組出口 220kV/500kV 斷路器、 隔離開關的控制及操作。
2.發(fā)變組保護、 廠高變保護、 勵磁變壓器保護控制。
3.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。包括啟勵、 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。
4.220kV/500kV 開關自動同期并網及手動同期并網。
5.6kV 高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)視、投退、手動啟動等。
6.380V 低壓廠用電源監(jiān)視、 操作、 低壓備自投裝置控制。
7.高壓啟 / 備變壓器控制和操作(2 臺機共用)。
8.柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作。
9.直流系統(tǒng)和 LPS 系統(tǒng)的監(jiān)視。
對于發(fā)變組保護等主保護和安全自動裝置， 因其設備已經很成而且要求全部在 DCS 中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當?shù)馁M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裝置信息， 并可以通過 DCS 進行事故追憶。
二、 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想
1.集中監(jiān)控方式
這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便， 控制站的防護要求不高， 系統(tǒng)設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理， 處理器的任務相當繁重， 處理速度受到影響。 由于電氣設備全部進入監(jiān)控， 伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、 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， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線， 由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位， 造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜， 查線不方便， 大大增加了維護量， 還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。
2.遠程監(jiān)控方式
遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、 節(jié)省安裝費用、， 節(jié)約材料、 可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(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又比較大， 所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控， 而不適應于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構建。廠用電系統(tǒng)的特點。
在布置方式和數(shù)量上, 廠用電設備分散安裝于各配電室和電動機控制中心,元件數(shù)量眾多,運行管理信息量大,檢修維護工作復雜。與熱工系統(tǒng)相比較,電氣設備操作頻率低,有的系統(tǒng)或設備運行正常時,幾個月或更長時間才操作一次;電氣設備保護自動裝置要求可靠性高,動作速度快,比如保護動作速度要求在 40ms 以內完成。在電氣設備本身構造上,其具有連鎖邏輯較簡單、 操作機構復雜的特點。在控制方式上,用電系統(tǒng)的主要設備監(jiān)控需要接入 dcs 系統(tǒng),但在兩臺機組共用一臺起備變的情況時, 由于一臺機組的檢修不能影響另一臺機組的正常運行, 因此需要考慮兩臺機組 dcs 電氣控制的模式,確保對其控制權的惟一性?？偨Y以上特點,在構建 ecs 時,其系統(tǒng)結構、與 dcs 的聯(lián)網方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關鍵。既要實現(xiàn)正常起停和運行操作外, 又要實現(xiàn)實時顯示異常運行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據和狀態(tài),并提供相應的操作指導和應急處理措施,保證電氣系統(tǒng)在最安全合理的工況下工作。
3.現(xiàn)場總線監(jiān)控方式
目前，對于以太網(Ethernet)、 現(xiàn)場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中， 且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發(fā)展，這些都為網絡控制系統(tǒng)應用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設計
更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外， 還可以減少大量的隔離設備、 端子柜、 I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接， 可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。 另外，各裝置的功能相對獨立， 裝置之間僅通過網絡連接， 網絡組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高， 任一裝置故障僅影響相應的元件， 不會導致系統(tǒng)癱瘓。 因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。
三、 電氣自動化控制系統(tǒng)的應用
發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)或產品可以分成以下幾個主要部分：
發(fā)變組保護： 含發(fā)電機保護、 變壓器(含主變、 高廠變、 高備變) 保護，在大中型機組中， 通常以發(fā)電機-變壓器組保護或發(fā)電機-變壓器-線路組保護的形式出現(xiàn)。信息來自:輸配電設備網發(fā)電機勵磁調節(jié)系統(tǒng) (AVR) ： 含勵磁調節(jié)裝置、功率單元、機端變等。
發(fā)電廠升壓站網絡監(jiān)控系統(tǒng) (NCS) ： 含高壓線路保護、 母線保護、 低壓線路保護測控裝置、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、 “五防” 、 RTU 等。
發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng) (EFCS) ： 含廠用中壓 6KV/10KV 和低壓 400V 系統(tǒng)的保護測控裝置、 安全自動裝置、 網絡通信及后臺監(jiān)控應用系統(tǒng)。
其他電氣設備和系統(tǒng)： 如直流電源、 UPS 等的控制系統(tǒng)。
發(fā)變組保護裝置、 勵磁調節(jié)裝置是發(fā)電機組最重要的自動化設備之一， 由于其很高的專業(yè)性和重要性， 傳統(tǒng)上作為獨立的子系統(tǒng)設計和運行， 目前普遍采用嵌入式軟硬件開發(fā)實現(xiàn)， 系統(tǒng)對外留有通信接口;升壓站的作用是將發(fā)電機發(fā)出的電升高電壓后輸送入電網， 因此網控系統(tǒng) (NCS) 的主要作用是實現(xiàn)升壓站運行控制的自動化，與電網中普通變電站的綜合自動化系統(tǒng)很相似， 由于近年來變電站綜合自動化系統(tǒng)技術發(fā)展很快，網控系統(tǒng)得益于此， 基本與之同步發(fā)展。
發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng) (EFCS) 是近年來隨著網絡通信和軟件技術的發(fā)展而演變而來的一個新的綜合自動化系統(tǒng)?？偹苤?，發(fā)電廠廠用電氣二次系統(tǒng)包含眾多的控制設備，這些設備的顯著特點是可靠性要求高、 功能配置專業(yè)化、安裝位置分散。長期以來， 廠用電氣控制設備一直是獨立運行的， 控制難以協(xié)調、 信息難以共享， 也不存在實際意義上的系統(tǒng)。從二十世紀 90 年代初期開始， 廠用電氣自動化產品經歷了一個重要的歷史過程， 在這一過程中， 大部分設備完成了從集成電路型向微機型， 或直接從晶體管型和電磁型向微機型的升級換代，實現(xiàn)了廠用電氣自動化的一次飛躍。但隨后， 自 1998 年左右， 圍繞其下一步的發(fā)展目標， 在行業(yè)內引起了嚴重的分歧，一種觀點認為電氣系統(tǒng)應仍以常規(guī)硬結線方式接入 DCS 系統(tǒng)，電氣二次設備維持分立狀態(tài)，甚至認為可擴展DCS 功能，在 DCS 中直接實現(xiàn)電氣二次設備的功能; 另一種觀點認為應利用現(xiàn)場總線和網絡對電氣二次設備進行聯(lián)網，一方面以通信方式接入 DCS 系統(tǒng)， 以節(jié)省包括 DCS 在內的綜合投資，一方面組建電氣后臺應用系統(tǒng)， 提升電氣系統(tǒng)的運行管理水平。
參考文獻:
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