电气和自动化设计在工程实践中的融合分析

刘静萍

(安顺市水利水电勘测设计院，贵州 安顺561000)

1 传统电气设计与自动化设计

在传统的电气设计和自动化设计中，其设计方式都是根据所提供的电气化设备，对于电气设计，需要相关设计人员以用电设备所具有的电负荷量、负荷的特征以及用电设备的具体分布状况为依据，设置出来一个可以在高压、中压以及低压之间变配的系统。与此同时，还需要以电力企业的条件、要求以及用电设备的要求和相应的特点为依据，在高压、中压以及低压之间实现变配系统的二次计算、保护和控制的设计。以相关工艺控制的具体以及自动化的系统要求，对配电系统尾部的用电设备进行合理的设计。最后对电气设备进行安装以及电缆的敷设进行设计。自动化设计主要以工艺控制的要求为依据，对被控制的物体控制分布状况、设备以及流程之间的相关性以及设备的可靠性，相应的设置计算机控制系统的构造从而进一步地增加变配电系统以及接地系统等之间的协调能力，最后设计控制系统的安装以及电缆敷设。

2 泵站自动化的作用

2.1 提高工作可靠性

运用自动化技术可以对各种装置进行快速以及准确的检测和记录，避免设备受到严重损害，对供电可靠性进行提高，人为错误大大减小。

2.2 提高经济性

泵站运用自动化技术，可以根据系统分配给电站的负荷以及电站实际情况，进行合理的调度，并且选择合理的开机台数，从而获得较好的经济效益［1］。

2.3 提高劳动生产率、改善劳动条件

泵站大多地处偏僻山区，远离城镇，职工长期生活在较差的环境之中。水电站实现自动化后，很多工作都是由各种自动装置按一定的程序自动完成，用计算机监控系统来代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动。

3 电气和自动化设计在工程实践中融合分析

3.1 案例1——老营水库工程

3.1.1 工程概况

老营水库两个泵站位于东北部的十字回族苗族自治乡老营村境内，本泵站用电负荷为三级负荷，石板田提灌站从香炉屯寨10KV 架空线接线，输电线路1.5 km，龙昌提灌站从九家冲架10 kV架空线接线，输电线路1.5 km。接入点容量、供电线路导线截面积及运行情况均满足可靠性要求，输电线路需新架设，终端杆设于站区内。

3.1.2 电气自动化技术融合

3.1.2.1 水泵启动和控制设备(两个提灌站均一致)

老营水库水泵控制柜采用BGD 型固定金属全封闭低压开关柜，由于水泵机组配用电动机功率＞18.5KW，为了减小电动机起动电流对输电网络的影响，保证电动机可靠的运行，水泵采用星－三角降压起动方式，选用2 面降压起动装置，该装置具有配电、控制及电动机保护功能，可降低起动电流，并对电动机具有过负荷、断相、短路等保护。

3.1.2.2 计算机监控系统

老营两个泵站按无人值班、少人值守的综合自动化原则进行设计，采用分层分布式结构，共设为两层，即主控层和现地控制层。控制层，它由一台工业控制计算机、语音报警设备、UPS 电源、A3 喷墨打印机、网络交换机、必要的网络连接设备组成;主要完成对整个泵站各个设备的实时控制和调节、运行过程监视、调度安排、数据记录和处理、故障诊断、与上级部门通讯等功能;现地控制层由PLC 控制单元、数据采集终端组成;其中，PLC 控制单元主要负责接收采集终端上传的各类数据、分类管理、事故记录及追忆、下达主控层的控制指令、完成对现场各个设备及采样点的数据收集及处理，并向受控设备发送指令等;数据采集终端由现地设备的状态反馈接点、传感器、变送器等设备组成，负责采集泵站的设备运行状态参量、事故量，并将其上传至控制单元。

3.2 案例2—新场河水库工程

3.2.1 工程概况

新场河水库工程位于安顺市西秀区内。提灌站总装机规模为3 990 kW，其中新场一级提灌站为3 ×800 kW，两用一备，新场二级提灌站为3 ×500 kW，两用一备，龙潭提灌站为2 ×45 kW，一用一备。新场一级提灌站从新场变电站10KV 架空线接线，新场二级提灌站从新场一级提灌站∏接，采用LGJ—185的钢芯铝绞线。龙潭提灌站从附近的龙潭村寨10 kV线路接线。线路采用LGJ－120 的钢芯铝绞线。坝区配电变压器一回路经龙潭提灌站至龙潭村寨10 kV线路接线，另一回路为柴油发电机组备用，柴油发电机功率为200 kW，型号为FF200GF。坝用变压器型号为S11—100 kVA，10/0.4 kV，Yy0 接线，户外落地安装，10KV 高压侧用RW3—10Ⅱ/100 型跌落式熔断器作短路保护。低压配电采用一路电源进线。坝上用电出线采用电缆出线，坝上配电箱内用S—63 型低压断路器作为电机的控制开关和短路及接地故障保护电器，用3 只电流表分别测量三相电流，用一只电压换相开关和一只电压表分别测量线电压，用一只三相四线电能表作计量。

3.2.2 电气自动化技术融合

新场河二个泵站均按“无人值班，少人值守”运行方式设计，采用以计算机监控为主的集中监控方式，实现对全站电动机组、主变压器、线路设备、辅助设备等对象进行测量、控制和监视，同时考虑与水情测报系统之间的通信连接。每个泵站配置打印机一台，作各种信息及报表打印用，打印以召唤打印为主、定时打印为辅。具体系统配置如下:由于新场一、二级提灌站相距450 m，故在新场二级提灌站设置中控室，实现对新场一、二级提灌站的全面监控，上位机系统设1 台操作员工作站，1 台培训工作站兼工程师工作站、报警工作站，各站分层分步式控制。选用一套全微机综合自动化装置，完成泵站的保护、控制、测量、信号等功能。该装置由上位机主控级、各变压器和水泵的现地保护测控装置、公用LCU(含网络通信功能)等组成。一级提灌站不设中控室，仅设置2 台现地LCU，1 台机组LCU 实现对4 台泵控制，另一台LCU 实现对开关站和公用设备控制，一级提灌站设置4个视频监控点。二级提灌站设置2 台现地LCU，1 台机组LCU 实现对4 台泵控制，另一台LCU 实现对开关站和公用设备控制，二级提灌站设置5个视频监控点。龙潭提灌站不设中控室。各变压器和水泵的现地保护测控装置，装在低压开关柜上。该装置能在现地对主变、水泵电动机进行现地操作，能显示相关参数，且对公用LCU 有I/O、RS485等接口。同时公用LCU 能完成微机控制器的I/O、RS485 在线联系。公用LCU 具有交流采样功能。排水泵、阀门等设备的控制，宜采用PLC 型控制箱，和公用LCU 采用O/I 或串行接口连接。

3.3 计算机监控系统运用的优势

在泵站电气自动化设计中，运用计算机监控系统根据实时采集到的数据进行周期、定时或召唤计算与分析，形成计算数据库与历史数据库，帮助运行人员对电厂设备的运行进行全面监视与综合管理，可及时发现故障征兆，提高机组运行的安全性。对现成的计算数据列出作为实时数据处理，存入相应的实时数据库和历史数据库，进行越限报警、启动相关处理程序等操作。

［1］殷利权. 深入探讨电气与自动化设计在工程实践中的融合［J］. 科技创新导报，2008(27):45－46.