电气自动化控制系统的设计与应用

马 栎

（江西工业职业技术学院 机电工程学院，江西 南昌 330095）

电气自动化控制系统是指在没有人工参与的情况下控制系统的调节，使控制对象能够按照一定的规范完成相应的控制指标，其诞生大大解放了劳动力，使人们从诸多繁重且具有危险性的工作中解放出来，工作效率大大提升。电气自动化控制系统的出现是人类生产力的一大变革，极大地解放了劳动者的双手，提高了工作的有效性[1]。

1 电气自动化控制系统的功能

根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机-变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控，其基本功能包括：发变组出口220 kV/500 kV断路器、隔离开关的控制及操作；发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制；发电机励磁系统包括启励灭磁、控制方式切换、增磁减磁操作、PSS的投退；220 kV/500 kV开关自动同期并网及手动同期并网；6 kV高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等；380 V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制；高压启/备变压器控制和操作；柴油发电机组和保安电源控制和操作；直流系统和LPS系统的监视。

对于发变组保护等主保护和安全自动装置，因其设备已经很成熟，而且要求全部在DCS中实现其功能，尚有一定难度，可能增加费用，故可以保留。但是它们与DCS间要求接口，控制采用硬接线，利用通信方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆[2]。系统结构如图1所示。

2 电气自动化控制系统的设计

2.1 集中监控方式

电气自动化控制系统可以采用集中监控的方式进行设计，优点是设计简便、操作容易，而且对控制站的要求不高，因此，设计比较容易。与此同时，集中监控设计是将系统的各个功能集中到一个处理器中，大大加重了处理器的负荷，而且由于各个不同的功能集中在一起，因此，要求对所有的电气设备都进行监控，不同的电气设备有不同的电缆线，如果全部连接到主机上，就增加了主机的负担，而且电缆线较长，单单是电缆线的引入就需要高昂的成本。

图1 系统结构

在集中监控方式下，电气自动化控制系统采用的是硬接线，容易造成电缆线的接触不良，影响电气自动化控制系统的操作。虽有一定的优点，但是设计成本较高，而且容易接触不良，电缆线过多，不利于查线的开展。

2.2 远程监控方式

远程监控是指通过远程信息调控对电气自动化系统进行远程控制的一种方式。电气自动化控制系统可以和远程监控相结合进行设计，在设计的过程中，可以引入信道编译技术。在实际的远程监控中，由于信号容易受到外界的干扰，会使得远程监控到的数据出现偏差，因此，电气自动化控制系统在引入远程监控时，可以添加进信道编译技术，能够将接到的信号编排成特殊的编码，以传输、接收外界数据，保证了电气自动化控制系统的准确性。在电气自动化控制系统中引入远程监控，可以让外界的诸多信息被电气自动化控制系统接收，并成为一些远程的指令，通过电气自动化控制系统来施加给控制对象，进而实现电气自动化控制系统的控制过程[3]。

2.3 现场总线监控方式

电气自动化控制系统可以采用现场总线监控方式进行设计，是现阶段市场中最常用的一种设计方式，灵活性强，稳定性高，更重要的是节省了电缆的使用量，且系统本身就具有监控功能，所以，仅需要直接安装相关的智能设备，就能实现监控系统和设备的连接，仅通过各种智能设备就能够实现自身的远程监控，大大提高了电气自动化控制系统的工作效率，而节省下来的电缆线，也间接地节约了大量的成本。

电气自动化控制系统可以采用现场总线监控的方式，将智能设备和监控系统进行连接，实现了自身信息的传输，能够直接对控制对象施加指令，并且监控控制对象的工作行为，为其工作提供一定的规范。

3 电气自动化控制系统的应用

电气自动化系统可以被应用在多个领域，包括汽车自动驾驶控制系统、发电机控制系统以及制冷与空调系统等，下文将进行具体的研究分析。

3.1 汽车自动驾驶控制系统

电气自动化控制系统可以被应用在汽车自动驾驶控制系统中。在平常的汽车驾驶中，当需要调整方向或者转变弯道时，通常会通过方向盘进行矫正，人工转动方向盘，带动汽车回到正确的轨道。在自动驾驶汽车中，在遇到道路问题时，可以自动调控方向盘，达到对车辆的行驶进行矫正的目的。

从根本上说，自动驾驶的过程就是电气自动化控制系统在起作用，代替了原来属于人的工作。通过自身的监控系统对道路情况进行监控，在遇到监控问题时，可以快速接收到相关信息，根据原来系统设置给出相应的解决方案，并且被反馈到汽车的行驶中，使得车辆的行驶回归正常。汽车自动驾驶控制系统中的电气自动化控制系统保证了汽车能够在无人驾驶的情况下自主在道路上行驶，未来可以被应用到快递运输中，能够最大限度地解放人力，解决人在长时间运输货物的过程中因为精神困顿等而产生的安全问题。

3.2 发电机控制系统

电气自动化控制系统可以被应用到发电机控制系统中。在发电厂以及诸多工厂中，资源浪费是一个大问题，工厂每天进行的生产活动基本上都需要电量，电量少了产量不够，量多了就会造成能源浪费。为了避免能源的浪费，工厂或者电厂往往会采用电气自动化控制系统监控生产过程，自动计算所需要的电量，再将相应的电量施加给控制对象，从而让其进行正常的生产过程，在一定程度上避免了电量的浪费，使得电厂或者工厂的工作效率有所提高。

3.3 制冷与空调系统

电气自动化控制系统可以被应用到制冷与空调系统中。在传统的制冷与空调系统中，外界环境中的温度湿度等因素无法控制，因此，必须要求制冷与空调系统可以独立适应周围的环境。制冷与空调系统要想正常运行，必然要引入相关的电气自动化控制系统，对周围环境的温度湿度进行监控，再将周围环境中不同的温度湿度数据进行分析，并导出数据，从而实现调控。例如，在周围环境温湿度较低的情况下，制冷与空调系统可以通过电气自动化控制系统监控环境属性，再反馈给相关的制冷空调设备，从而调高温湿度。同理，在周围温度湿度都较高的情况下，电气自动化控制系统可以调控制冷和空调设备降低温度湿度，从而让周围环境达到一种适宜的温度湿度。