浅论电气工程的系统自动化控制:电气工程及其自动化自考

  近年来,随着我国工业自动化程度得到大幅度提高,高新技术的引进,全面提升了传统产业的科技含量,这对在第一线工作的技术人员提出了更高更多的要求;因此,现代企业需要大量电子电气与自动化的技术人才,从事企业生产过程的运行、控制、维护与管理工作;社会也需要大量的该类技术人才,从事自动装置与设备的运行与管理工作。对于发变组保护等主保护和安垒自动装置,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。
  
  一、电气自动化的系统处理
  
  系统在电气方面主要通过设备接地信号处理、传输信号屏蔽、选择合适的抗干扰措施实现。为了确保系统运行可靠,故障少,操作维护方便,在设备选择时,选择经过长期检验证明性能稳定可靠的设备来适应工业现场恶劣环境,保证系统的可靠运行。由开车顺序使物料比例由小到大顺序排列运行,保证系统中的恒定误差与随机误差最小。自动记录并分析电机实际转速反馈,根据其当前班组的运行趋势判定误差的扰动。根据运行过程中启动停止数据分析判断误差的扰动。加强软件的循环队列和流量交叉时间的统计分析,直接进行流量的波形分析。
  系统组态采用软件2次开发功能,除动态显示工作流程外,包括趋势图、棒图,历史数据等数据显示、报表、打印等功能。易于扩充系统保留必要的接口,为厂级管理、全部过程实现自动控制设计必要的接口与界面。实用性强系统具有自动、仪表室内手动、现场手动三类控制方法。为了保证一次设备运行的可靠与安全,需要有许多辅助电气设备为之服务,能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合,称为控制回路或二次回路。
  
  二、系统自动化控制方式
  
  1.集中监控方式
  这种监控方式优点是运行维护方便,控制站的防护要求不高,系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,处理器的任务相当繁重,处理逮度受到影响。由于电气设备全部进入监控,伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂,查线不方便,大大增加了维护量,还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
  2.现场总线监控方式
  目前,对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中,且已经积累了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了较快的发展,
  这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的情况进行设计。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/0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独立,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.远程监控方式
  远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料。可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如IlLonworks总线,CAN总线等)的通讯速度不是很高,而电厂电气部分通讯量相对又比较大,所有这种方式适合于小系统监控,而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。
  
  三,微机系统的介入
  
  随着计算机的快速发展和控制技术的不断提高,使得机炉控制与电气控制日益显得不协调,控制水平也逐渐拉大。为了解决这一矛盾,有效的办法就是将电气纳入DCS系统控制之中,这样既利用DCS系统已成熟的分散控制技术,叉能提高电气控制水平。电气控制将发变组系统;发电机励磁系统;高压厂用电源系统(包括厂用电源正常切换);低压厂用电源系统和400VPC}高压启/备变电源系统;直流系统和UPS糸统仪监视自动同期系统;厂用电快切系统纳入Des系统以后,并与发变组保护装置;自动准同期装置(ASS系统);自动电压调整装置(AVR系统);厂用电快切装置;故障录波装置进行常规硬接口后,可充分利用DCS系统的手段,使电气防误操作等功能实现更方便、更完备,并且将相关量的显示报警与电气设备的控制调节有机地结合起来,有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。
  现代电力系统是一个巨大的统一的整体,系统中的装置以及所接的用电设备都是开放性设备,受到周围环境的影响,发生故障的可能性很大。大型电气设备价格昂贵,一旦损毁不仅带来巨大的经济损失,而且会对电力系统本身稳定和工业生产及人民生活产生巨大影响。电力系统是一个复杂的、非线性的大系统,具有许多其它系统所没有的特殊性,随着电力系统不断向高电压、远距离、大容量的方向发展,系统的网架结构和运行方式日益复杂,这就对系统中继电保护装置提出了更高的要求,即要求选择性更好、可靠性更高、动作速度更快。为适应这种要求,各种新型的保护原理和保护装置不断涌现。微机继电保护的出现,使原有继电保护装置的工作性能有了显著的改善,大大提高了电力系统运行的安全性和稳定性。
  
  四、电气系统自动化控制的发展趋势
  
  OPC技术的出现,IEC611 3l的颁布,以及Microsoft的Windows平台的广泛应用,使得未来的电气技术的结合,计算机日益发挥着不可替代的作用。Pc客户机/服务器体系结构、以太网和Interne技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和,电子商务的普及将加速着这一过程。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务,人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。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、通讯能力及易于使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。