浅谈电气自动化控制系统的设计思路
【摘 要】目前，电气自动化控制系统正不断普及，也正在各大工厂生产实践中发挥着越来越大的作用。本文在简单介绍电气综合自动化系统功能的基础上，着重介绍了目前电气自动化控制系统的几种设计思路：（1）集中监控方式；（2）远程监控方式；（3）现场总线监控方式。这几种监控方式各有利弊，适合于不同的生产环境，有着不同的客观要求，因而，在实践中，一定要选择合适的监控方式。除此之外，本文还对未来电气自动化控制系统的发展前景和趋势做了简单预测：首先，未来的电气自动化控制系统必将和计算机、网络技术紧密集合，不断实现其智能化、人性化的要求；其次，随着计算机网络技术的快速发展，电气自动化控制系统行业也将有着巨大的发展空间，对于我国，目前相关技术普遍落后，因而，随着全球化影响不断加深，相关技术和相关企业的发展潜力更是不可预想。
【关键词】电气自动化；控制系统；设计思路；发展趋势
1 电气综合自动化系统的功能
实际操作中，单元机组的顺利高效运行和电气系统的良好有效控制都是保证系统安全运行的重要环节。因而，在实践中，应根据单元机组和电气控制的特点对其进行严格的监控，如实行DCS监控。电气综合自动化系统具有强大的功能，其功能主要如下：
（1）保证发变组出口处隔离开关、220kv和500kv断路器的有效控制；
（2）保证发变组、励磁变压器和厂高变的安全运行和控制；
（3）保证发电机的励磁系统顺利高效运行（包括启动、关闭操作，切换不同的控制方式，切换磁性强度和PSS的投退等操作）；
（4）保证220kv和500kv能够同期并网（可自动完成也可手动完成）；
（5）保证在6000v高压厂仍能用电源监控，快速高效切换厂用电压并对其进行同步监控，开启和关闭监控系统；
（6）保证良好控制低压厂（如380V）的电源监控系统和低压自投装置的开启、运行和安全关闭；
（7）保证安全良好地操作高压启变压器和备变压器，尤其是在需两台共同操作时；
（8）保证对柴油发电机组合保安电源系统的良好控制、开启和关闭；
（9）保证对系统直流线路和LPS系统的良好监控。
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，可能增加相当大的费用，故可以保留。但是它们与DCS间要口求接，控制采用硬接线，利用通讯方式传输自动装置信息，并可以通过DCS进行事故追忆。
2 电气自动化控制系统的设计思路
2.1 集中监控方式
在电气自动化控制系统中，集中监控具有其独特的优点，主要表现在方便运行维护，容易设计系统，此外，对控制站所应有的防护要求也不是很高。但正因为集中监控集中式的天然特性——集中整个系统所有功能于一个单独处理器分别对其进行处理，中心处理器的工作量就显得相当繁重，工作负荷过大，不仅影响了处理速度，也影响着处理器的寿命。
此外，还由于进入集中监控的电气设备较多，从而直接导致主机冗余下降、所需电缆的数量增加、养护和维修成本加大，而且长距离引入电缆，当其受到干扰时，将直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。另外，由于隔离刀闸的操作闭锁和短路钱的连锁采用的都是硬连接线，当对刀闸操作不当或操作疏忽时，其辅助接点处经常出现接触不良或接触不到位，从而导致集中监控设备无法正常工作和操作。这种电缆连接方式，二次接线复杂，后期维护检查难度大，养护工作量和大，而且，还容易由于接线复杂而造成操作失误，带来更大的损失。
2.2 远程监控方式
相比集中监控方式，远程监控方式有很多其多有的优点，比如远程监控所需的电缆数量大大缩减，节约投资成本，而且可靠性较好，监控设备安置灵活，操作和养护维修简单方便。当然，这种监控方式也存在一定的弊端。目前，包括Lonworks和CAN在内的各种现场总线通讯速度并不高，通讯量也相对较小，而电厂电气部分的数据传输量巨大，因而，这种监控方式不适合对全厂或庞大电气自动化体系的监控。相对地，对于一些小范围内的电气自动化系统，这种监控方式无疑是最好的选择。
2.3 现场总线监控方式
近些年，随着以太网（Ethernet）的逐渐普及以及包括现场总线等计算机网络技术的不断发展和成熟，变电站综合自动化系统也有了很大的发展和进步，智能化的操作系统和电气设备系统也有了长足发展，并积累了很多实践经验，这些都为发电厂的电气系统的网络监控提供了很多便利并奠定了基础。因而，现场总线监控方式就伴随着其诸多优点应用而生，这些优点表现在使系统设计更加具有针对性、根据间隔的不同显示出不同的功能，对间隔距离及其他情况有着较高的敏感性。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大
量的隔离设备、端子柜/I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此，现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
3 电气自动化控制系统的发展趋势探讨
可以说，未来电气化控制系统必将逐渐实现全程自动化、智能化和人性化[3]。近年来随着OPC（OIJEfor Process Contro1）技术的出现和IEC61131 的颁布及各种电脑软件平台的广泛出现和在实践中的良好应用，未来计算机技术必将在电气自动化系统里发挥主导核心作用。目前，从全球范围来看，IEC61131标准已经逐渐国际化、全球化，得到了几乎所有的自动化控制系统生产厂家的认可，并被应用于生产实践中。不可否认，包括Pc客户机服务体系、网络技术和其它计算机技术在内的科技进步正逐渐地对电气自动化系统的设计理念、运行方式进行一次深远而广泛的，促使电气自动化控制系统不断朝着高科技含量、高智能化的方向发展。于此同时，市场的需求，也同样促使电气自动化与智能计算机科技不断融合，而电子商务的不断普及为这一融合提供了广大的市场需求，加速着这一融合。通过与计算机网络充分融合的电气自动化控制系统，公司领导可以随时随地利用这以系统管理企业财务状况、人事情况，还可以实事监看工作线上员工实践操作情况，对产品质量随时随地进行检测和监督，还可以在第一时间了解相关领域最权威最准确的信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统[4]。
4 总结
我国电气自动化起步较晚，因而科技含量和自动化只能水平普遍较低，但这也意味着，我国电气自动化系统的发展潜力巨大。目前，随着全球化不断加深，国内外关于技术和管理的交流逐渐普及，所以，我国的电气自动化系统必将在不断地学习和自主创新中稳步发展，不断进步，我国的电气和自动化、电脑软件相关行业在未来也必将有着巨大的发展空间。
参考文献：
[1]石一辉，张承学，易攀，张彦昌. 差分算法在电力系统高频信号分析过程中的研究[J].电工技术学报，2008（03）.
[2]范辉.陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001（3）.
[3]石磊，李国栋.电气自动化控制系统及设计[J].黑龙江科技信息，2011（20）.
[4]蒙宁海，火电厂厂用电系统监控方案的探讨，广西电力，2003（2）.
