电气控制系统自动化设计分析

景保福

（河南许继工控系统有限公司，河南许昌 461000）

1 引言

随着信息技术的发展，电气智能化的运用越来越广泛，电气系统和设备的控制也越来越重要，电气系统需要按照专业化的系统控制要求，才能更好地促使其自动化系统形成，为电气控制系统更好地应用于社会生活奠定基础。电气设备和系统控制过程中需要坚持走专业化的道路，随着电气控制系统自动化技术的发展，系统的通信协议需要向社会公开，促使系统的互通和互联，通过专业化、自动化系统设计，智能电气系统控制逐步形成，为电气技术的发展奠定了重要的基础。

当前信息技术的飞速发展，促使了控制技术、计算机技术、显示技术、数字技术、网络技术和现代通信技术的快速发展，电气技术已经完成了跨越式的发展。当前我国电子自动化技术已经与国际同领域开展了广泛的技术沟通和交流，与国际上先进的电气控制技术的结合，使得新技术在电气自动化系统设计过程中不断涌现，当前已经成为我国智能化系统建设中的重要成就。

2 电气综合自动系统基本状况分析

从电气综合系统的特点看，具有简单可靠、兼容性好、可操作性强等方面的特点，因此越来越受到相关用户的重视，并且在一些大型电站监控过程中得到了广泛应用。

2.1 电气综合自动化系统设计思想

完整电气综合自动系统需要综合考虑其系统功能，对各种控制单元进行保护，建立完整的紧急手动操作系统，拥有完善跳、合闸手段，能够对电气系统进行监视、控制、报警、测量，此类工作可以通过完整的系统设计利用计算机监控系统完成。在变电站应用中无需额外的远动设备，监控系统可以很好地完成遥测、遥信、遥调、遥控功能，最终保证电气综合系统达到无人值守的状态。因此电气综合系统设计过程中需要综合考虑分布式设计、集中式设计、简单可靠、可扩展性、兼容性等方面的特点。从分布式角度看，电气综合控制系统设计过程中需要按照模块化的思想，按照分布式开放结构设计策略，各个控制保护功能能够均匀分布在开关柜上，并且能够尽量完成开关的控制保护功能，同时有效控制保护单元。电气综合系统设计过程中需要把所有的保护、控制、测量、报警等信号均匀的分布在单元模块内，从而能够按照数据信号通信的要求进行工作，通过光纤总线进行主要控制，提高系统监控性能，为自动化控制奠定重要的基础［1］。电气系统自动化设计过程中需要建立完善的报警系统，同时保证各个单元模块之间相互不影响，协调工作。从集中式自动控制设计角度看，需要建立集中立柜结构，各个控制模块都要集中在专用柜中，对系统进行集中控制和保护，最终能够完成保护、测量、控制、报警等信号采集功能，保证电气系统能够在保护柜内进行数据处理。电气控制系统自动化设计过程中通过主控总线监控，最终能够把信号传输到监控计算机，从而能够保证传输信号的集中控制。电气控制系统自动化设计过程中能够体现简单可靠的基本原理，采用多功能继电器代替传统继电器，可以简化二次接线。电气系统分布式设计过程中需要在主控室和开关柜之间接线，从而能够按照集中式接线设计，对开关柜与主控制之间综合控制，达到协调通信的最终目标。通过自动控制系统可以把开关柜内接线系统进行有效控制，从而能够达到设计简单化的根本目标。电气控制系统设计过程中需要突出可扩展性的特点，电气控制系统设计过程中用户数量会越来越多，因此系统规划过程中主要考虑系统的扩展性特点，对系统进行综合性设计，保证电气系统控制更加有效，从而能够满足功能扩充的总体需要。兼容性问题一直是电气控制系统面临的一个重要问题，通过对其兼容性进行分析，可以保证用户的规模和功能的扩展，通过对串行通信接口进行标准化设计，从而能够设计出合理的I／O接口，按照用户自己的需要灵活配置，保证系统软件能够更科学合理地运行。

2.2 电气控制系统规范化设计

电气系统设计过程中可以利用最流行的工业标准软件，主要包括Unix操作系统、X窗口人机接口、TCP／IP网络通讯规约等。通过对此类软件进行规范化设计，可以促使电气控制系统实现自动化管理，更好地满足开放系统发展的需要。开放系统设计过程中通常需要对可携性软件进行综合分析，从而能够满足硬件技术和软件技术的具体要求。保证整个电气控制系统具有很高的兼容性。

2.3 系统功能设计分析

电气系统在自动化控制设计过程中，需要根据电气控制和单机组的运行特点进行综合分析，从而能够把发动机和变压器组的电气系统控制在一个合理的范围内，最终能巩固纳入ECS监控范围内。发动机和变压器组出口需要220kV／500kV断路器，从而能够对隔离开关进行有效性控制，最终能够对软件进行科学化操作。通过厂高变保护、发变组保护、励磁变压器保护控制达到自动控制的根本目标，发动起励磁系统控制过程中主要包括控制方式切换、启励、灭磁操作、减磁操作等。

3 电气控制系统自动化设计的总体思路

3.1 集中监控方式设计

电气控制系统自动化设计过程中需要突出监控功能的实现，从而能够更好地完成系统的运行维护功能，当前控制站的防护要求不是很高，因此系统设计过程中相对比较容易。集中式监控系统设计构成中可以把各个系统功能集中到一个处理器中进行处理，因此处理器的任务比较繁重，但是处理速度也会在这样的环境下受到一定程度的影响。但是电气设备需要进行全面的监控，从而能够更好地控制监控对象，监控对象增加的时候系统主机的冗余会下降，因此电缆的数量也会增加，整个项目投资会增加，如果是长距离电缆设计，会产生信号干扰方面的问题，对系统的可靠性产生一定的影响［2］。断路器的联锁和隔离刀闸的操作闭锁主要是通过硬接线，在此情况下辅助接点会出现不到位的问题，造成设备无法进行全面操作。如果采取二次接线的方式，增加系统的复杂性，那么系统查线不方便，从而能够增加系统的维护量，对整个系统自动化控制会产生一定的影响。电气系统自动化设计过程中查线和传动过程中会因为接线复杂造成错误操作，因此系统设计过程中需要综合考虑多方面的因素，提高系统自动化程度。

3.2 电气控制系统自动化设计远程监控模式分析

电气控制系统自动化设计过程中需要采取远程控制的方法，能够节约大量电缆、节约大量安装费用、提高可靠性、增加材料利用率，整个系统变得更加灵活，对电气系统自动化控制会产生积极的作用。目前电气系统采取的多种现场总线通讯速度都不是很高，因此需要程监控模式提高系统的访问速度，电厂电气部分通讯量相对比较大，因此此种方式更加适合于中小系统监控，能够保证整个系统实现自动化控制［3］。

3.3 电气控制系统自动化设计现场总线监控设计

从当前情况看，现场总线、以太网等计算机网络技术已经运用到电气控制系统，对电气系统自动化水平提高产生了重要的作用。从当前情况看，电气系统已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备已经有了很大的发展，此类问题为网络电气控制广泛应用奠定了重要的基础［4］。电气总线监控系统在系统设计过程中更具有针对性，因此在不同的间隔时间范围内可以采取不同的功能，所以系统设计过程中可以按照时间间隔模式进行综合设计。此种方式除了具有远程监控的功能外，还可以对系统进行设备隔离，提高系统整体自动化程度，对电气系统整体技术提升具有十分重要的意义。电气设备设计过程中需要对I／O卡件、端子柜、隔离设备、模拟量变送器等进行分析，智能设备设计过程中需要按照就地安装的基本原则，通过监控系统进行综合通信连接，从而能够节省大量的控制时间，整个系统设计过程中节约了很多投资，同时系统的整体维护量也下降了，从而节约了系统的成本。电气监控自动化系统设计过程中需要保证各个监控设备功能相对独立，设备之间通过网络相互连接，达到网络组态灵活的特点，整个系统的可靠性有了很大的提高，系统设计过程中如果某一个装置故障会影响系统的元件，但不会使整个系统瘫痪，因此现场总线监控方式已经成为电气监控系统未来发展的方向［5］。通过对不同装置进行网络连接，可以达到网络灵活组网的根本目标，保证整个系统的可靠性大大提高。电气控制系统自动化处理过程中可以按照集成方式不同选择不同的平台，实现不同的集成模式。随着网络技术、计算机技术、控制技术和显示技术的发展，电气设备控制系统可以通过计算机网络进行互联，达到自动化控制的根本目标。电气系统各个元件之间信息共享和联动控制，可以提高整个系统的管理效率。同时也提高了整个系统应对突发事件的整体控制能力，从而能够达到节能和节省人力的目标。电气控制系统自动化控制过程中可以对功能进行进一步完善，能够更好地提高系统的工作效率，因此需要在系统可靠、技术成熟、投资合理、管理高效的情况下，进行综合性集成，提高整个系统的设计水平，同时也能保证系统可靠性，对系统自动化水平提高具有重要意义。

［1］卢秀浩.试论电气自动化控制设备可靠性的测试［J］.才智，2011（13）.

［2］陈 江.对自动化在生活中的应用及发展的一些看法［J］.科技致富向导，2011（15）.

［3］李小燕，嵇 拓，李建兴，钟西炎.电力系统自动化控制中的智能技术应用研究［J］.华章，2011（16）.

［4］李国栋，马德新.基于PC的电气自动化技术［J］.黑龙江科技信息，2011（21）.

［5］任 杰，姬 颖.试论工业电气自动化及其在工作的实践［J］.科技致富向导，2011（23）.