電氣自動(dòng)化技術(shù)

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　　電氣自動(dòng)化技術(shù)【1】

　　【摘要】隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速增長(cháng)，電力系統中電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)在變電領(lǐng)域已得到了普遍應用和發(fā)展，功能技術(shù)水平也已日臻完善。

　　本文介紹了電氣自動(dòng)化控制系統的監控方式和應用，以及闡述了綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　【關(guān)鍵詞】電力系統;電氣自動(dòng)化;監控

　　1、電氣自動(dòng)化控制系統

　　1.1 集中監控方式

　　這種監控方式優(yōu)點(diǎn)是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。

　　但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當繁重，處理速度受到影響。

　　1.2 遠程監控方式

　　最早研發(fā)的自動(dòng)化系統主要是遠程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話(huà)繼電器、電子管等分立元件組成。

　　這一階段的自動(dòng)控制系統不涉及軟件。

　　主要由硬件來(lái)完成數據收集和判斷，無(wú)法完成自動(dòng)控制和遠程調解。

　　它們對提高變電站的自動(dòng)化水平，保證系統安全運行，發(fā)揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒(méi)有故障診斷能力，在運行中若自身出現故障，不能提供告警信息，有的甚至會(huì )影響電網(wǎng)安全。

　　1.3 現場(chǎng)總線(xiàn)監控方式

　　現場(chǎng)總線(xiàn)監控方式使系統設計更加有針對性，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(jìn)行設計。

　　采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部?jì)?yōu)點(diǎn)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，與監控系統通過(guò)通信線(xiàn)連接，可以節省大量控制電纜，節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(guò)網(wǎng)絡(luò )連接，網(wǎng)絡(luò )組態(tài)靈活，使整個(gè)系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會(huì )導致系統癱瘓。

　　因此現場(chǎng)總線(xiàn)監控方式是今后發(fā)電廠(chǎng)計算機監控系統的發(fā)展方向。

　　2、綜合自動(dòng)化監控系統應用

　　2.1 集中模式

　　集中模式也就是傳統的硬接線(xiàn)方式，將強電信號轉變?yōu)槿蹼娦盘�，采用空接點(diǎn)方式和 4mA～20mA 標準直流信號，通過(guò)電纜硬接線(xiàn)將電氣模擬量和開(kāi)關(guān)量信號一對一接至DCS 的 I/O 模件柜，進(jìn)入 DCS 進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現對電氣設備的監控。

　　這種模式又分為直接 I/O接入方式和遠程 I/0 接入方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，后者是在數據較集中且離主控室較遠的電氣設備現場(chǎng)設立遠程 I/0 采集柜，然后通過(guò)通信方式與 DCS 控制主機相連，兩者具有相同的實(shí)現技術(shù)，本質(zhì)上沒(méi)有區別。

　　電氣量的采集集中組屏，便于管理，設備運行環(huán)境好;硬接線(xiàn)方式成熟，響應速度快。

　　缺點(diǎn)主要有：電纜數量大，電纜安裝工程量大，長(cháng)距離電纜引進(jìn)的干擾也可能影響DCS的可靠性;DCS 系統按“點(diǎn)”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進(jìn)入 DCS，系統監測的電氣信息不完整;所有信息量均要集中匯總至 DCS 系統，風(fēng)險集中，影響系統可靠性;由于 DCS 調試一般是最后進(jìn)行，采用集中模式通常難以滿(mǎn)足倒送廠(chǎng)用電的要求;沒(méi)有獨立的電氣監控主站系統，無(wú)法完成較復雜的電氣運行管理工作(如防誤、事故追憶、繼電保護運行與故障信息自動(dòng)化管理、錄波分析等高級應用功能)，不能實(shí)現電氣的“綜合自動(dòng)化”。

　　2.2 分層分布式模式

　　分層分布式模式從邏輯上將 ECS 劃分為三層，即站級監控層、通信層和間隔層(間隔單元)。

　　間隔層由終端保護測控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進(jìn)行設計，將測控單元和保護單元就地分布安裝在各個(gè)開(kāi)關(guān)柜或其他一次設備附近。

　　網(wǎng)絡(luò )層由通信管理機、光纖或電纜網(wǎng)絡(luò )構成，利用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現數據匯總、規約轉換、轉送數據和傳控制命令的功能。

　　站級監控層通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )，對間隔層進(jìn)行管理和交換信息。

　　間隔層測控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨立，組態(tài)靈活，可靠性高。

　　模擬量采用交流采樣，節省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強，系統采集的數據精度大大提高。

　　系統采集的數據量提高，監控信息完整，能實(shí)現在遠方對保護定值的修改及信號復歸，運行維護方便。

　　分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊(部件)正常運行。

　　設置獨立的電氣監控主站，便于分步調試和投運，滿(mǎn)足倒送電的要求。

　　同時(shí)有利于廠(chǎng)用電系統的運行、維護和檢修。

　　3、綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢

　　由于我國電力系統綜合自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，在很多方面與國外技術(shù)水平還有很大差距，所以需要我們在學(xué)習和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，結合我國的實(shí)際情況，研究和開(kāi)發(fā)更加符合我國國情的綜合自動(dòng)化系統。

　　3.1 保護、控制、測量一體化

　　鑒于目前的運行體制、人員配備、專(zhuān)業(yè)分工，我國的自動(dòng)化系統主要采用站內監控采集數據而保護相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。

　　但是從技術(shù)合理性、減少設備重復配置、簡(jiǎn)化維護工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護與控制、測量結合在一起會(huì )更有優(yōu)勢。

　　3.2 國際標準的應用

　　近年來(lái)，IED 電力自動(dòng)化方面有了廣泛應用。

　　為了實(shí)現不同廠(chǎng)家 IED 設備的信息共享和互操作性，使廠(chǎng)站電氣綜合自動(dòng)化系統成為開(kāi)發(fā)系統，國際電工委員會(huì )制定了IEC61850 國際標準。

　　為了與國際接軌，國內已經(jīng)開(kāi)始了基于 IEC61850 標準的電氣綜合自動(dòng)化系統的產(chǎn)品研發(fā)，相信這將是未來(lái)自動(dòng)化系統的一個(gè)發(fā)展方向。

　　3.3 以太網(wǎng)技術(shù)的興起

　　隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，綜合自動(dòng)化系統需要傳輸的數據越來(lái)越多，對通訊的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高，以速度快、傳輸數據量大為特點(diǎn)的以太網(wǎng)滿(mǎn)足了這一要求。

　　以太網(wǎng)最典型的應用形式是 Ethernet+TCP/IP。

　　未來(lái)的發(fā)展應該是在繼承了以太網(wǎng)技術(shù)的基礎上，結合工業(yè)過(guò)程應用，產(chǎn)生新一代以以太網(wǎng)為核心的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。

　　4、結語(yǔ)

　　自動(dòng)化技術(shù)在電力系統中的應用越來(lái)越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。

　　新技術(shù)、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統的技術(shù)界線(xiàn)逐漸模糊，各種原來(lái)看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會(huì )彼此融合和滲透，這些推動(dòng)著(zhù)電力自動(dòng)化系統的不斷發(fā)展和變化。

　　參考文獻

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　　[3]馬巍.淺談電氣自動(dòng)化的現狀與發(fā)展方向[J].黑龍江科技信息. 2011(26)

　　[4]劉海龍.淺談電氣自動(dòng)化的現狀與發(fā)展方向[J].黑龍江科技信息. 2010(06)

　　電氣工程與自動(dòng)化控制【2】

　　[摘要]電氣工程的綜合管理能力已經(jīng)成為當今限制城市進(jìn)步發(fā)展以及提升城市生活質(zhì)量的主要因素之一，城市電氣工程在運行管理、應急預案、信息搜集處理與反饋、中央控制能力、集成配網(wǎng)管理等方面亟待提高，該文就將對自動(dòng)控制技術(shù)在電氣工程中的運用進(jìn)行分析。

　　[關(guān)鍵詞]電氣工程;自動(dòng)控制技術(shù);環(huán)境監控

　　1.電氣自動(dòng)化的系統處理

　　系統在電氣方面主要通過(guò)設備接地信號處理、傳輸信號屏蔽、選擇合適的抗干擾措施實(shí)現。

　　為了確保系統運行可靠，故障少，操作維護方便，在設備選擇時(shí)，選擇經(jīng)過(guò)長(cháng)期檢驗證明性能穩定可靠的設備來(lái)適應工業(yè)現場(chǎng)惡劣環(huán)境，保證系統的可靠運行。

　　系統組態(tài)采用軟件2次開(kāi)發(fā)功能，除動(dòng)態(tài)顯示工作流程外，包括趨勢圖、棒圖、歷史數據等數據顯示、報表、打印等功能。

　　易于擴充系統保留必要的接口，為廠(chǎng)級管理、全部過(guò)程實(shí)現自動(dòng)控制設計必要的接口與界面。

　　實(shí)用性強系統具有自動(dòng)、儀表室內手動(dòng)、現場(chǎng)手動(dòng)三類(lèi)控制方法。

　　為了保證一次設備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設備為之服務(wù)，能夠實(shí)現某項控制功能的若干個(gè)電器組件的組合，稱(chēng)為控制回路或二次回路。

　　2.自動(dòng)控制技術(shù)優(yōu)勢

　　2.1快速高效自動(dòng)控制技術(shù)

　　通過(guò)數字信息對相應的設備發(fā)出操作指令，指令即時(shí)到達且因為不同的設備有不同的地址代碼，因而十分精準，發(fā)生誤操作的概率極低(遠遠低于傳統人工操作)。

　　而自動(dòng)控制技術(shù)還具有良好的交互性能，可以與控制中心進(jìn)行信息數據的反饋，進(jìn)一步保障控制的高速和精確。

　　2.2便于實(shí)現全過(guò)程全時(shí)段監控

　　城市電氣工程24小時(shí)全天運行，根據以往的經(jīng)驗來(lái)看，電氣故障的多發(fā)時(shí)段和多發(fā)地點(diǎn)恰好是管理疏忽或難以到達的深夜和管理的盲區，而這些時(shí)段或區域，傳統管理模式難以實(shí)現有效監控。

　　數字化自動(dòng)控制技術(shù)通過(guò)精密的“采集―處理―反饋”系統，對系統的運行進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，同時(shí)將控制中心的指令及時(shí)地傳遞到系統，并將系統信息及時(shí)反饋給控制中心。

　　自動(dòng)控制技術(shù)通過(guò)監控系統和指令系統，實(shí)現了對整個(gè)系統的實(shí)時(shí)高效調配和控制。

　　2.3安全性大大提高

　　電氣工程自身具有一定的危險性，其自身的機械故障、外部環(huán)境以及操作人員的誤操作等諸多情況都可能引發(fā)電氣系統的故障、癱瘓乃至發(fā)生重大事故導致人員傷亡。

　　而自動(dòng)控制技術(shù)憑借良好的遠程控制功能，可以隨時(shí)對整個(gè)電氣系統進(jìn)行監控，對于異常情況即時(shí)反應，指揮控制中心便可做出反應，而在高壓、強電流或變電場(chǎng)所等危險區域，自動(dòng)控制技術(shù)可以大大降低傳統控制模式對人員的傷害及潛在威脅。

　　3.電氣自動(dòng)化控制系統的發(fā)展現狀

　　3.1電氣自動(dòng)化工程DCS系統

　　DCS，即分布式控制系統，它是(Total Distrbuted Micropro-cessor Contral System)的縮寫(xiě)，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發(fā)展、演變而來(lái)的，具有實(shí)時(shí)性、可靠性和擴充性等優(yōu)良特點(diǎn)，在生產(chǎn)、生活自動(dòng)控制領(lǐng)域得到廣泛運用。

　　但隨著(zhù)DCS逐漸的運用，我們也越來(lái)越感受到分布式控制系統所存在的缺點(diǎn)。

　　比如受DCS系統模擬混合體系所限制，其仍然采用的是模擬的傳統型儀表，因此，大大地降低了系統的可靠性能，維修起來(lái)也顯得比較困難;分布式控制系統的生產(chǎn)廠(chǎng)家之間缺乏一種統一的標準，降低了維修的互換性;此外，就是價(jià)格非常的昂貴。

　　因此，在現代科技革命之下，必須進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng )新。

　　3.2集中監控方式下的自動(dòng)控制系統

　　集中控制下的自動(dòng)控制系統有一個(gè)缺點(diǎn)，就是處理速度非常的緩慢，因為其控制方式是要把所有的功能都集中在一個(gè)處理器中，這也導致了整機運行速度的緩慢。

　　另一個(gè)方面，把系統的所有設備都放入監控之中，就會(huì )導致監控數量過(guò)于龐大，主機空間的不斷下降，從而大大的增加了電纜的數量，造成了費用的增加，同樣因為過(guò)長(cháng)的傳輸距離降低了控制系統的可靠性能。

　　因為集中進(jìn)行監控的聯(lián)鎖與隔離器件中的閉鎖使用的都是硬接線(xiàn)，因此導致設備很難進(jìn)行功能擴容操作。

　　另外，因為系統接線(xiàn)的反復，增加了故障查找工作的困難度，也會(huì )增加由此而產(chǎn)生的錯誤指令，使得整個(gè)電氣自動(dòng)化工程控制系統可靠性降低。

　　3.3信息集成化的電氣自動(dòng)化控制系統

　　電氣自動(dòng)化控制系統所包含的主要信息技術(shù)主要體現在如下的方面：①管理層面上縱深方向的延伸。

　　企業(yè)當中的人力資源、財務(wù)核算等數據信息的存取需要使用特定的瀏覽器進(jìn)行操作，而且對于生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)形式畫(huà)面能夠進(jìn)行有效的監督控制，對于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)當中的第一手信息資料能夠進(jìn)行及時(shí)的掌握。

　�、谛畔⒓夹g(shù)會(huì )在電氣自動(dòng)化設施、系統和機器中進(jìn)行橫向的擴展比較。

　　而且隨著(zhù)微電子技術(shù)的不斷投入應用，對于原來(lái)明確規定的設備也慢慢的變得模糊了，而結構軟件、通訊的能力和統一，運用在組態(tài)環(huán)境之下逐漸的顯得越來(lái)越重要。

　　4.電氣系統自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢

　　OPC技術(shù)的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來(lái)的電氣技術(shù)的結合，計算機日益發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。

　　Pc客戶(hù)機/服務(wù)器體系結構、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命。

　　正是市場(chǎng)的需求驅動(dòng)著(zhù)自動(dòng)化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著(zhù)這一過(guò)程。

　　Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用前景。

　　企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數據，也可以對當前生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)畫(huà)面進(jìn)行監控，在第一時(shí)間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。

　　虛擬現實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應用，將對未來(lái)的自動(dòng)化產(chǎn)品，如人機界面和設備維護系統的設計產(chǎn)生直接的影響。

　　相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。

　　軟件的重要性在不斷提高。

　　這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。

　　5.結語(yǔ)

　　電氣工程系統自動(dòng)化控制是一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。

　　電氣自動(dòng)化類(lèi)是現代工業(yè)的支撐，是所有工業(yè)的基礎與原動(dòng)力，可以說(shuō)沒(méi)有電氣自動(dòng)化的支持，就沒(méi)有現代工業(yè)。

　　現代電力系統是一個(gè)巨大的統一的整體，系統中的裝置以及所接的用電設備都是開(kāi)放性設備，受到周?chē)�環(huán)境的影響，因此實(shí)現電氣工程的系統自動(dòng)化控制是必要的。

　　參考文獻

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