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[關(guān)鍵詞]電氣自動化 ECS 實現(xiàn)方式 問題
中圖分類號：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
電廠電氣自動化系統(tǒng)（ECS）是指使用保護、測控、通信接口、監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備實現(xiàn)所有電廠電氣設(shè)備的監(jiān)測、控制、保護和信息管理。是實現(xiàn)發(fā)電廠電氣自動化的全面解決方案。
國內(nèi)大部分發(fā)電廠都采用集散控制系統(tǒng)（DCS）來實現(xiàn)熱工系統(tǒng)的自動化運行，而傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)一般采用“一對一”的硬連接控制以及儀表監(jiān)視，自動化水平相對落后。為了提升電氣系統(tǒng)的自動化水平，應(yīng)考慮建設(shè)相對獨立的電氣控制系統(tǒng)，ECS系統(tǒng)包括電廠所有電氣子系統(tǒng)即升壓站子系統(tǒng)、機組子系統(tǒng)和廠用電子系統(tǒng)。
2 電氣控制對象的特點
以火力發(fā)電廠為例，電氣控制系統(tǒng)相對于熱機等設(shè)備而言，其需要控制的信息采集量和對象并不是很多，其操作頻率也相對較低，但須要強調(diào)快速性與準(zhǔn)確性。而對于電氣設(shè)備的保護自動裝置的可靠性也要求較高，并且動作速度要快，抗干擾性較好。
熱力系統(tǒng)控制需要處理的信息量很大，系統(tǒng)也很復(fù)雜，多以過程控制為主；電氣控制系統(tǒng)（ECS）主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，連鎖保護較多。
3 電氣控制系統(tǒng)ECS概述
電氣控制系統(tǒng)ECS（Electrical Control System）一般稱為電氣設(shè)備二次控制回路，不同的設(shè)備有不同的控制回路，而且高壓電氣設(shè)備與低壓電氣設(shè)備的控制方式也不相同。其任務(wù)是保證一次設(shè)備運行的可靠與安全，因此需要有許多輔助電氣設(shè)備為之服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。
一般ECS設(shè)備主要功能包括：測量功能、監(jiān)視功能、自動控制功能和保護功能。即實現(xiàn)對相關(guān)的電氣設(shè)備監(jiān)控、聯(lián)鎖及各電氣參數(shù)的測量，并可在操作員站CRT畫面上顯示各系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、工況，并全部實現(xiàn)軟操作等功能；實現(xiàn)對發(fā)變組及各配電設(shè)備事故、預(yù)告、保護動作后的報警，光字牌顯示、歷史站記錄、追憶打印等功能；實現(xiàn)發(fā)電機順控自動升壓自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)；實現(xiàn)高備廠變及各低備廠變的自動切換操作等功能。
常用的控制線路的基本回路包括：電源供電回路、保護回路、信號回路、自動與手動回路、制動停車回路、自鎖及閉鎖回路。在設(shè)備操作與監(jiān)視當(dāng)中，傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號等設(shè)備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代，但在小型設(shè)備和就地局部控制的電路中傳統(tǒng)元部件仍有一定的應(yīng)用范圍。這也都是電路實現(xiàn)微機自動化控制的基礎(chǔ)。
4 ECS在DCS中的實現(xiàn)方式
4.1 部分DCS方式
僅由DCS軟件實現(xiàn)電氣邏輯，通過DCS的I/O通道或網(wǎng)絡(luò)通信將控制指令發(fā)送到電氣控制裝置上。DCS可實現(xiàn)聯(lián)鎖的投退，開關(guān)的分合閘，電動機的啟停，操作指令合法性的邏輯檢查和揭示邏輯實現(xiàn)條件等。對于發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器AVR（自動電壓調(diào)節(jié)器）、發(fā)電機準(zhǔn)同期裝置ASS、發(fā)電機-變壓器組繼電保護裝置、故障錄波裝置等，其功能靠自身裝置實現(xiàn)，僅通過DCS實現(xiàn)裝置的投、退。
優(yōu)點：電氣裝置獨立，完全由其自身實現(xiàn)安全性連鎖邏輯，脫離DCS系統(tǒng)，依靠自身仍然能夠維持安全運行；缺點：可靠性取決與裝置。
4.2 完全由DCS硬件和軟件實現(xiàn)電氣邏輯
包括發(fā)電機同期邏輯、廠用電自動切換邏輯、發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器甚至簡單的繼電器保護邏輯等。有些DCS已有相應(yīng)的專用硬件模件，與其軟件組態(tài)完成相應(yīng)電氣裝置的功能。
優(yōu)點：軟硬均在DCS，靈活方便功能強；缺點：對DCS要求高，負(fù)擔(dān)重，可能影響其它控制系統(tǒng)，并且某些功能上難實現(xiàn)（發(fā)電機-變壓器組繼電保護裝置、故障錄波裝置等）。
5 存在的問題及建議
ECS的監(jiān)控系統(tǒng)與各個保護的通訊接口沒有統(tǒng)一的規(guī)約，因其保護型號不同，相應(yīng)的規(guī)約也有較大差異。例如，威盛電能表規(guī)約DL/T 645-1997，而許繼的保護規(guī)約為IEC-870-5-103。這就需要網(wǎng)絡(luò)通訊管理機對這些規(guī)約進行解釋，對系統(tǒng)的調(diào)試帶來了很多困難。而實際工程項目中，通常留給調(diào)試的時間也十分緊張，因此會出現(xiàn)隨著投產(chǎn)的進行，消缺也緊隨其后的情況。
從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以看出，各間隔分散的數(shù)據(jù)，容易發(fā)生由于傳送數(shù)據(jù)量大，受通信速率、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)容量等的限制使通道阻塞，造成信息傳輸?shù)钠款i。
在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實施過程中，還需要特別強調(diào)信息總量的問題，因為信息采集內(nèi)容越全，對電廠監(jiān)視和事故處理越有利，但經(jīng)過一段時間的運行，就會發(fā)現(xiàn)還存在一個信息優(yōu)化的問題。特別是對于保護裝置通過監(jiān)控系統(tǒng)上傳的報文，例如當(dāng)保護動作時，裝置就會上傳大量的報文，從而影響了運行人員對重要信息的捕捉。所以，我們必須對系統(tǒng)所采集的信息進行一定的優(yōu)化與篩選。
監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)也是需要著重考慮的重要因素之一。但是，系統(tǒng)的很多技術(shù)指標(biāo)既沒有確切的定義，在現(xiàn)場調(diào)試過程中也不便于測試，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率和CPU等。間隔設(shè)備并沒有像微機保護那樣明確的校驗規(guī)程。隨著監(jiān)控系統(tǒng)在電廠運行中所處的重要地位，這些問題不容忽視，必須立即制定相關(guān)的調(diào)試、校驗規(guī)程，以保證監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行。
6 結(jié)束語
ECS系統(tǒng)將各自獨立運行的繼電保護裝置、測控裝置、自動裝置等通過現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)連接起來構(gòu)成系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)和后臺軟件，實現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制、故障分析和運行管理，提高了整個發(fā)電廠的自動控制水平和運行管理水平，同時，減小了運行人員的勞動強度和設(shè)備的維護量，對提高電廠安全、穩(wěn)定、可靠、管理的運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益等都具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳烽.發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的研究[D]華北電力大學(xué)，2005.
[2] 李東平.達(dá)拉特發(fā)電廠電氣綜合自動化的方案研究和實施[D].華北電力大學(xué)，2006.
關(guān)鍵詞：電氣；自動化；控制設(shè)備
電氣自動化就是使產(chǎn)品的操作、控制和監(jiān)視，能夠在無人（或少人）直接參與的情況下，按預(yù)定的計劃或程序自動地進行。隨著機械電子技術(shù)、微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，電氣自動化控制在國民經(jīng)濟的各個行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，大大方便了人們的生活。電氣自動化程度是一個國家電子行業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，同時，自動化技術(shù)又是經(jīng)濟運行必不可少的技術(shù)手段。電氣自動化具有提高工作的可靠性、提高運行的經(jīng)濟性、保證電能質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、改善勞動條件等作用。
隨著電氣自動化的提高，控制設(shè)備的可靠性問題就變得日益非常突出?？刂圃O(shè)備的可靠性是可靠性學(xué)科的一個重要組成部分。在20世紀(jì)70年代，我國就建立了電子產(chǎn)品的可靠性與環(huán)境試驗研究所，開始了可靠性增長的研究工作。1984年組建了全國統(tǒng)一的電子產(chǎn)品可靠性信息交換網(wǎng)，并頒布了GJB299-87《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》，有力地推動了我國電子產(chǎn)品可靠性工作。
1 加強控制設(shè)備可靠性研究的重要意義
1．1 可靠性提高產(chǎn)品質(zhì)量
產(chǎn)品質(zhì)量就是使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)其價值、滿足明示要求的特征和特質(zhì)。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、經(jīng)濟性和安全性。由此可見，可靠性在產(chǎn)品質(zhì)量中占有主導(dǎo)地位。只有可靠性高，發(fā)生故障的次數(shù)才會少，那么維修費用就少，相應(yīng)的安全性也隨之提高。因此，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的核心，是生產(chǎn)廠家追求的目標(biāo)。
1．2可靠性可以增加市場份額
隨著國家經(jīng)濟的高速發(fā)展，用戶不僅要求產(chǎn)品性能好，更重要的是要求產(chǎn)品的可靠性水平高研究發(fā)現(xiàn)，只有那些具有高可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品，才能在日益激烈的競爭中得以取勝。隨著電氣自動化控制設(shè)備自動化程度、復(fù)雜度越來越高，可靠性技術(shù)已成為企業(yè)在競爭中獲取市場份額的有力工具。
2 制設(shè)備的可靠性現(xiàn)狀
2．1工作環(huán)境、使用及維護不當(dāng)是控制設(shè)備可靠性指標(biāo)低的重要原因
電氣設(shè)備所處的工作環(huán)境多種多樣。氣候條件、機械作用力和電磁干擾是影響控制設(shè)備可靠性的主要因素。
(1）氣候條件主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染等因素，對控制設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在使電氣性能下降、溫升過高、運動不靈活、結(jié)構(gòu)損壞，甚至不能正常工作。
(2）機械條件是指電氣設(shè)備在不同的運載工具中使用時所受到的振動、沖擊、離心加速度等機械作用，使得控制設(shè)備元器件損壞失效或電參數(shù)改變，結(jié)構(gòu)件斷裂或變形過大以及金屬件的疲勞破壞等。
(3）控制設(shè)備工作的周圍空間充滿了由于各種原因所產(chǎn)生的電磁波，造成外部及內(nèi)部干擾。由于電磁干擾的存在，使設(shè)備輸出噪聲增大，工作不穩(wěn)定，甚至不能安全工作。
同時，操作人員在沒有完全掌握控制設(shè)備原理的基礎(chǔ)上進行操作，導(dǎo)致對控制設(shè)備不能熟練而正確的操作，并且不能對設(shè)備進行及時的維護和保養(yǎng)，都會導(dǎo)致控制設(shè)備可靠性指標(biāo)低。
2．2元器件質(zhì)量低下是控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低的一大原因
目前元器件生產(chǎn)廠家眾多，參差不齊。如果控制設(shè)備的使用企業(yè)規(guī)模較小，質(zhì)量管理體系不健全，導(dǎo)致零部件進廠檢查出現(xiàn)漏洞；同時，元器件廠家間的惡性競爭，導(dǎo)致產(chǎn)品價格低廉，迫使企業(yè)不顧及元件質(zhì)量進行采購，這些都會導(dǎo)致控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低，并且降低了使用壽命。
3提高控制設(shè)備的可靠性對策
要提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性，必須根據(jù)控制設(shè)備的特點，采用相應(yīng)的可靠性設(shè)計方法，從元器件的正確選擇與使用、散熱防護•氣候防護等入手，使系統(tǒng)可靠性指標(biāo)大大提高。
（1）在控制設(shè)備設(shè)計階段，研究產(chǎn)品與零部件技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，正確制定設(shè)計方案；其次，根據(jù)產(chǎn)量設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型。因為產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟性也不同；同時，運用價值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟的生產(chǎn)方法設(shè)計零部件；在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟合理的原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；全面構(gòu)思，周密設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費用和使用費用。
（2）從生產(chǎn)角度來說，設(shè)備中的零部件、元器件，其品種和規(guī)格應(yīng)盡可能少，盡量使用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品立足于使用國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料；設(shè)備（含零部偉的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應(yīng)，不允許無根據(jù)地追求高精度在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下，其精度等級應(yīng)盡可能低，裝配也應(yīng)簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便于自動流水生產(chǎn)。
（3）電子元器件的選用準(zhǔn)則。根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件選用核算的元器件，元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級均應(yīng)滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，留有有足夠的余量；優(yōu)先選用經(jīng)實踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不選用淘汰和禁用的元器件；應(yīng)最大限度地壓縮元器件的品種規(guī)格，減少生產(chǎn)廠家，提高它們的復(fù)用率；除特殊情況外，所有電子元器件應(yīng)按不同的要求經(jīng)過必要的可靠性篩選后，才能用到產(chǎn)品中；優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時、價格合理的生產(chǎn)廠家的元器件。對關(guān)鍵元器件要進行用戶對生產(chǎn)方的質(zhì)量認(rèn)定；仔細(xì)分析比較同類元器件在品種、規(guī)格、型號和制造廠商之間的差異，擇優(yōu)選擇要注意統(tǒng)計在使用過程中元器件所表現(xiàn)出來的性能與可靠性方面的數(shù)據(jù)，作為以后選用的依據(jù)。
（4）控制設(shè)備的散熱防護。溫度是影響電子設(shè)備可靠性最廣泛的一個因素。電子設(shè)備工作時，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管、變壓管、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，將使設(shè)備溫度升高。
例如，半導(dǎo)體器件對溫度反應(yīng)很敏感，過高的溫度會使器件的工作點發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大和信號失真，嚴(yán)重時會引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的溫度不能過高，如鍺管不超過70～100℃；硅管不超過150～200℃表l列出了常用元器件的允許溫度。
因此對于半導(dǎo)體分立器件散熱需要考慮：
對于功率小于100mw的晶體管，一般不用散熱器；大功率半導(dǎo)體分立器件應(yīng)裝在散熱器上；散熱器應(yīng)使肋片沿其長度方向垂直安裝，以便于自然對流。散熱器上有多個肋片時，應(yīng)選用肋片間距大的散熱器；半導(dǎo)體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應(yīng)盡可能小，應(yīng)盡量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時在接觸面上涂上導(dǎo)熱膏或加熱絕緣硅橡膠片，借助于合適的緊固措施保證緊密接觸；散熱器要進行表面處理，使其粗糙度適當(dāng)并使表面呈黑色，以增強輻射換熱；對于熱敏感的半導(dǎo)體分立器件，安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件。
(5）電子設(shè)備的氣候防護潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體對電子設(shè)備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達(dá)到飽和時會使機內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)色和凝露現(xiàn)象，使電性能下降，故障上升。
當(dāng)電子設(shè)備受到潮濕空氣的侵蝕，會在元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護作用。通常采用浸漬、灌封、密封等措施。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】自動化控制；制約技術(shù)；功能
近年來，在我國電氣自動化技術(shù)發(fā)展的過程中，人們也將許多先進的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化技術(shù)當(dāng)中，從而保證電氣自動化技術(shù)順利的實施，為人們創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟利益和社會效益。下面我們就簡單的介紹一下，自動化控制中電氣自動化制約技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。
1、當(dāng)前電氣自動化控制技術(shù)的狀況與發(fā)展
早在上個世紀(jì)50年代，人們就是對電氣自動化進行研究開發(fā)，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進的科學(xué)技術(shù)和管理理念應(yīng)用的電氣自動化當(dāng)中，從而電氣自動化控制技術(shù)進行相應(yīng)的改進和完善。目前，電氣自動化控制技術(shù)已經(jīng)被人們廣泛的應(yīng)用到了各個行業(yè)當(dāng)中，并且取得了不錯的效果。
1.1電氣自動化控制技術(shù)的實際狀況
近年來，人們也將現(xiàn)代化的信息技術(shù)應(yīng)用的到了電子自動化技術(shù)當(dāng)中，這不僅有利于電氣自動化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的管理，還可以對電氣自動化系統(tǒng)的整個運行過程的實際動態(tài)進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化、規(guī)范化的管理。并且將信息技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化當(dāng)中，也可以充分的發(fā)揮出電氣自動化設(shè)備的應(yīng)用效果，這也有利于人們對電氣自動化的控制系統(tǒng)的日常維護工作和檢修工作的開展。此外，在當(dāng)前社會經(jīng)濟的發(fā)展的過程中，人們也可以借助計算機技術(shù)來對電氣自動化系統(tǒng)進行有效的控制，進而將人員工作和計算機運作緊密的結(jié)合在一起，使得人們在對電氣自動化系統(tǒng)進行維護和檢修的過程中更加便利。
1.2電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展
目前在我國沿海地區(qū)，電氣自動化技術(shù)已經(jīng)得到了人員的廣泛應(yīng)用，這不僅有效的促進了我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，還有利于我國電氣自動化技術(shù)的改革，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展提供一個持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展環(huán)境，從而進一步的強化了企業(yè)或者事業(yè)單位在當(dāng)前社會主義市場經(jīng)濟體制中的競爭力，使其工作效率得到全面的增長。
2、電氣自動化控制技術(shù)的重要功能
在我國工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的過程中，人們?yōu)榱私档推浣?jīng)濟成本，提品的生產(chǎn)效率，就將電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用到其中，這不僅實現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)提供了前提條件，還有效的提高企業(yè)在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)濟效益和社會效益。為此，當(dāng)前大多數(shù)工業(yè)企業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展的過程中為了使其電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用效果可以全方位的發(fā)揮出來，我們就要采用相關(guān)的技術(shù)受到來對其控制之間的功能進行不斷的改進和完善，以確保我國社會主義市場經(jīng)濟的全面發(fā)展。其中電氣自動化控制技術(shù)的功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
（1）保護功能。電氣線路與設(shè)備實行自動化控制時，在不同條件下會產(chǎn)生各種不同的故障，如果電路電流高于設(shè)備電路規(guī)定的實際使用限度與范圍，那么系統(tǒng)就會及時終止運行，而實現(xiàn)這一過程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測體系，依照不同情況自動更換與調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的相應(yīng)電流與線路，將保護設(shè)備的效用充分發(fā)揮出來。
（2）測景功能。電氣設(shè)備運行時，一定要做好相應(yīng)的觀察與測定工作，其主要是為了能夠在日常運行活動中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進，以達(dá)到提高電氣設(shè)備生產(chǎn)效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設(shè)備的實際運行狀況，就要合理選用測量線路的相應(yīng)參數(shù)設(shè)備和儀表測試器，通過有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關(guān)信息來完善與創(chuàng)新電氣設(shè)備的運行及操作。
（3）自動控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開關(guān)設(shè)備與高壓開關(guān)設(shè)備。電氣設(shè)備在實際運行工作中，通常會采用分散型操作方式來管理與控制整個系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)對分與閘進行全面控制，特別是電氣設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障時，系統(tǒng)會及時切斷電路，而為了實現(xiàn)這一過程就要合理科學(xué)的建立出一個能夠自動管理與控制供電設(shè)備與電氣操作設(shè)備的系統(tǒng)，只有這樣才能及時有效地控制與管理整個供電設(shè)備，使電氣自動化控制技術(shù)的自動控制功能得以實現(xiàn)，最終達(dá)到保證電氣自動化控制技術(shù)正常運行的目的。
（4）監(jiān)控功能。人們無法用肉眼分辨電氣自動化控制技術(shù)是否存在電流，也無法分辨電氣設(shè)備是否帶電。針對這一情況，應(yīng)有效的制定出與之相應(yīng)的信號指示與信號標(biāo)示，并加以完善。比如采取故障聲音與信號燈等各種提醒措施來嚴(yán)格控制與管理電氣自動化控制設(shè)備，只有這樣才能及時分析與掌握電氣設(shè)備的實際運行情況和具體生產(chǎn)情況，這不僅大大提升了電氣設(shè)備的日常維護效率，還有效縮短了人工處理故障時間。
3、電氣自動化控制技術(shù)的前景與未來發(fā)展趨勢
目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，工業(yè)企業(yè)的各種電氣設(shè)備生產(chǎn)工藝也得到了相應(yīng)改進、完善與創(chuàng)新，尤其是在計算機技術(shù)運用方面更為突出，從傳統(tǒng)型發(fā)展轉(zhuǎn)變成智能化發(fā)展是必然趨勢，也只有這樣才能促進電氣自動化控制技術(shù)不斷向前發(fā)展。例如現(xiàn)階段的電氣自動化控制技術(shù)雖然已達(dá)到了自動化控制的目的，但在電氣設(shè)備的自動控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對其采取有效性改進措施，以順利轉(zhuǎn)變成高效、便利和環(huán)保的控制方式。盡管當(dāng)前的電氣自動化控制技術(shù)仍是把微計算機作為主要核心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術(shù)與計算機技術(shù)相同，所以在此前提與計算機技術(shù)快速發(fā)展的條件下，電氣自動化控制技術(shù)的前景與未來發(fā)展趨勢一定會十分光明，最終邁向科學(xué)化與智能化的發(fā)展道路。
4、結(jié)束語
由此可見，在我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中電氣自動化技術(shù)有著十分重要作用，它不僅有利于社會經(jīng)濟的發(fā)展，還為我國工業(yè)企業(yè)的創(chuàng)造了較多的經(jīng)濟效益和社會效益，而且還大幅度的提高了工廠在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的安全性，為我國的工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造了一個健康、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展環(huán)境。不過，從當(dāng)前我國電氣自動化技術(shù)的發(fā)展情況來看，其電氣自動化控制技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，還存在著許多問題，因此我們還要在不斷的實踐過程中，來對其進行相應(yīng)的改進和完善，從而推動我國國民經(jīng)濟的增長。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制技術(shù)；水力發(fā)電；電力能源；電力生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
中圖分類號：TM763 文章編號：1009-2374（2016）34-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.071
伴隨我國社會經(jīng)濟發(fā)展與人民生活水平的提升，社會電力消耗量逐年上升，企業(yè)與人民對電力能源的需求也逐漸提高。在此社會需求背景下，電廠就需不斷改革自身發(fā)電技藝與設(shè)施，提升電力生產(chǎn)效率與水平，以此滿足社會對電力資源的需求缺口。而電氣自動化控制技術(shù)就是發(fā)電技術(shù)改革進程中的重要產(chǎn)物，其技術(shù)的應(yīng)用與實踐，將對電廠發(fā)電成效的優(yōu)化改進起著關(guān)鍵影響。因此本文以水電廠電氣自動化控制技術(shù)為研究出發(fā)點，對其技術(shù)的概念、特點與內(nèi)容做逐一分析研究，并探究自動化控制技術(shù)在水力發(fā)電廠的具體應(yīng)用措施。
1 電氣自動化控制技術(shù)概述
電氣自動化控制技術(shù)是指將網(wǎng)絡(luò)通信、計算機與電子技術(shù)相互結(jié)合，由此形成的一類新型綜合化控制技術(shù)，其技術(shù)的研究應(yīng)用目的在于提升電氣技術(shù)工藝的自動化生產(chǎn)水平，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化與智能化目標(biāo)。因此電氣自動化控制技術(shù)的關(guān)鍵在于電子技術(shù)，其技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)提升效率質(zhì)量的重要措施，被應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。
電氣自動化控制技術(shù)的特點主要有兩個方面：
1.1 技術(shù)覆蓋面廣
即控制技術(shù)本身為融合了多類學(xué)科領(lǐng)域的綜合性技術(shù)，所用科學(xué)知識與技術(shù)極為廣泛。因此在技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上的要求相對較高，電氣自動化控制技術(shù)的研究需要多種技術(shù)的配合發(fā)展，任一軟硬件技術(shù)的缺失都會影響電氣自動化控制技術(shù)的水平與使用。
1.2 控制技術(shù)的電子化程度較高
電氣自動化控制技術(shù)的關(guān)鍵在于電子技術(shù)，其技術(shù)的主要實踐、應(yīng)用方式即是經(jīng)由電子信號的傳輸、處理來對工業(yè)生產(chǎn)做自動化管理與控制，因此控制技術(shù)具有較強的電子性，其電子技術(shù)的水平將直接影響整個自動化控制技術(shù)的成效與質(zhì)量，對電氣自動化控制技術(shù)的研究應(yīng)用，關(guān)鍵在于及時發(fā)展其電子技術(shù)，優(yōu)化控制技術(shù)的電子水平。
2 電廠主要電氣自動化控制技術(shù)分析
2.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)
電廠電氣自動化控制技術(shù)的一大應(yīng)用項目，就是電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)，該技術(shù)通過計算機與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輔助，對電廠電網(wǎng)中各個部分、構(gòu)件的運行情況做實時收集與了解，進而掌握到電網(wǎng)整體的運行情況，并為調(diào)度人員的決策提供電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)與信息支持。作為電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)能夠有效調(diào)控電廠發(fā)電系統(tǒng)，保證其正常運行與發(fā)電質(zhì)量，并能顯著優(yōu)化電網(wǎng)的工作調(diào)配效率，以處理電廠發(fā)電系統(tǒng)因發(fā)電工作調(diào)度不佳出現(xiàn)的發(fā)電故障問題，進而保障電廠發(fā)電的持續(xù)穩(wěn)定。
2.2 ECS系統(tǒng)
ECS系統(tǒng)伴隨電廠電氣工藝技術(shù)改革發(fā)展，研制出的新型電氣自動化控制技術(shù)，該技術(shù)主要使用計算機與電子信號處理等手段，對電廠的各個器械設(shè)施做監(jiān)控、維護與管理工作。ECS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用分層分布式架構(gòu)，該架構(gòu)共分為三層（站控層、通信管理層與間隔層），此三層結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與功用各有不同，這其中站控層主要由硬件構(gòu)成，負(fù)責(zé)各類應(yīng)用軟件與控制系統(tǒng)間的通信傳輸。通信管理層主要由通信網(wǎng)與通信管理設(shè)備構(gòu)成，發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)做聯(lián)系銜接的作用。間隔層由各類專業(yè)化功能設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)對電廠發(fā)電系統(tǒng)電壓保護、電流切換、自動控制等功能。具體ECS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
電廠傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要為集散控制系統(tǒng)（DCS），此系統(tǒng)將計算機、通信等技術(shù)進行結(jié)合，對發(fā)電廠的各個主要工作設(shè)施進行分散控制與分級管理。但該系統(tǒng)線路較為單一，極大地影響了輸電效率，無法滿足人們的用電需求，并且DCS系統(tǒng)可控的信號種類不足，若要增加可控信號種類，就需增設(shè)電纜、變送器等設(shè)備，抬升電廠的自動化控制成本。目前ECS系統(tǒng)在DCS中的主要實現(xiàn)應(yīng)用方法主要有以下兩種：
2.2.1 部分DCS法。該方法是僅使用DCS系統(tǒng)軟件來進行電氣自動化控制，系統(tǒng)控制指令信號經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通信，或是DCS系統(tǒng)的I/O通道直接傳輸?shù)诫姎饪刂圃O(shè)備上，由此達(dá)到對各個電氣控制設(shè)備開啟停止、分合閘門等使用目的。而繼電保護等裝置設(shè)備的控制則僅由DCS系統(tǒng)進行操控，此類裝置設(shè)備的功能發(fā)揮并不依賴DCS系統(tǒng)，即使系統(tǒng)停止作用仍然能夠發(fā)揮裝置作用。
2.2.2 完全DCS法。該方法是完全由DCS系統(tǒng)軟硬件做電氣自動化控制的方式，將系統(tǒng)硬件與軟件結(jié)合來發(fā)揮部分電氣控制設(shè)備的作用，兩類方法的優(yōu)劣對比如表1所示：
通過將ECS系統(tǒng)與DCS的結(jié)合改進，能彌補DCS系統(tǒng)本身存在部分缺陷，并改變原本DCS系統(tǒng)單一的線路情況，令其電路更趨多元化。ECS系統(tǒng)的建立也能令發(fā)電系統(tǒng)的用電維持在均衡狀態(tài)，同時對線路設(shè)置的優(yōu)化改進，也有利于系統(tǒng)管理、維護工作的有效開展。
3 電廠電氣自動化控制技術(shù)在水力發(fā)電廠的應(yīng)用研究
水力發(fā)電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，主要應(yīng)用目的在于對發(fā)電裝置設(shè)施做操控管理、自動發(fā)電并管理電壓、對發(fā)電系統(tǒng)進行自診處理、傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息、報警等功能。當(dāng)前我國大部分的水力發(fā)電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)均為H90000V4.0系統(tǒng)，比如大唐國際長河壩水電站監(jiān)控系統(tǒng)就是H90000V4.0。此系統(tǒng)將電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做整合統(tǒng)一，設(shè)計出開放化分層分布式結(jié)構(gòu)體系。長河壩水電站H90000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)分為兩層結(jié)構(gòu)：一層為場站控制層；一層為現(xiàn)地控制層。這其中場站控制是對整個水電廠裝置設(shè)施進行監(jiān)控管理，其主要由操作站、采集服務(wù)器、通訊服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成。而現(xiàn)地控制層則主要由各個水電廠裝置設(shè)施中的現(xiàn)地控制單元組成，以對各個裝置設(shè)施做實施監(jiān)管控制。
H90000V4.0系統(tǒng)同時也可依照其部件功能的不同劃分為各個模塊部分，各模塊依照自身功能的差異位于不同的分層中，通過各模塊的作用銜接實現(xiàn)對水電廠整體的監(jiān)管控制。例如LCU單元位于LCU層之中，負(fù)責(zé)各個裝置設(shè)施數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)督作用。而主站監(jiān)控功能模塊與水電廠數(shù)據(jù)庫則主要位于場站控制層之中，以控制所用電廠裝置設(shè)施完成自身的功能作用。
要確保水力發(fā)電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運行可靠性與安全性，就應(yīng)提升其系統(tǒng)的運行安全與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過為H90000V4.0系統(tǒng)增加部分冗余手段保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全。比如對系統(tǒng)各個節(jié)點均加裝冗余配備，從而在主機裝置出現(xiàn)故障問題時，冗余配備能確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，防止因主機故障影響監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能發(fā)揮。同時也可對場站控制層與現(xiàn)地控制層使用雙冗余結(jié)構(gòu)予以銜接，令其互為備用網(wǎng)絡(luò)，防止在網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)故障問題時，缺少備用網(wǎng)絡(luò)引發(fā)信息數(shù)據(jù)傳輸問題。
由于H90000V4.0系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用開放化架構(gòu)，因此可方便進行系統(tǒng)功能擴充，依據(jù)各水力發(fā)電廠的實際需求來配置系統(tǒng)構(gòu)件，實現(xiàn)使用者所需的功能用途，進而減少水電廠的設(shè)備采購成本與重復(fù)投資費用，節(jié)省發(fā)電企業(yè)的自動化控制成本。例如長河壩水電站H90000V4.0系統(tǒng)的操作系統(tǒng)即為標(biāo)準(zhǔn)漢化版的UNIX，同時使用較少節(jié)點設(shè)置WINDOWS系統(tǒng)，使得整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的擴展或是維護工作都較為簡便可行。
4 結(jié)語
綜上所述，電氣自動化控制技術(shù)伴隨各類技術(shù)工藝，特別是電子技術(shù)的進步發(fā)展，其自動化控制水平與成效逐漸提高，并已成為電廠的重要應(yīng)用技術(shù)。而隨著電廠電量供應(yīng)需求的提升，電廠的發(fā)電壓力與技術(shù)要求愈發(fā)提高，電氣自動化控制技術(shù)的選用與改進也應(yīng)隨之加強，各水力發(fā)電廠應(yīng)結(jié)合自身的發(fā)電需求與技術(shù)特點，引入適合于本電廠的自動化控制技術(shù)，以優(yōu)化電廠的發(fā)電效率與質(zhì)量，滿足社會對電力資源的需求。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計要點
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的高速發(fā)展，人們平均生活平的不斷提升，快節(jié)奏、高質(zhì)量和節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今社會的主流思想。同理，電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計也是以這三點為最終目標(biāo)，創(chuàng)建高效率、高質(zhì)量、高水平的電氣自動化控制系統(tǒng)。下面簡要介紹電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及該系統(tǒng)的設(shè)計要點。
1電氣自動化控制系統(tǒng)概述
1.1電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
電氣自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步在我國各個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，為我國工業(yè)生產(chǎn)以及統(tǒng)一化管理提供可靠的技術(shù)支持。該控制系統(tǒng)利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很大程度上提高生產(chǎn)效率和精確度，也使得應(yīng)用、檢修更加簡單、便捷。電氣自動化控制系統(tǒng)通過電纜將計算機、CPU智能儀表等主要設(shè)備相連接，利用中央控制器對其統(tǒng)一控制管理，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)逐漸向信息化、智能化的方向發(fā)展。
1.2電氣自動化控制系統(tǒng)的特點
電氣自動化控制系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化技術(shù)，隨著近幾年飛速的發(fā)展已經(jīng)取得很大的進步，其一般具有工作效率高、精確度高、可靠性高、抗干擾性強、批量連鎖防護功能和反應(yīng)敏銳的優(yōu)勢，但是該控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，其信息量少、操作頻率低、控制對象局限等缺點，需要我們進一步研發(fā)，不斷優(yōu)化電氣自動化控制系統(tǒng)。
1.3電氣自動化控制系統(tǒng)的功能
電氣自動化控制系統(tǒng)的功能主要包括自動控制和保護功能、檢測和維修的功能、監(jiān)視功能和測量功能。自動控制和保護功能是指電氣自動化控制系統(tǒng)對設(shè)備的控制與保護，例如設(shè)備出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)自動啟動安全開關(guān)切斷設(shè)備電源，保護設(shè)備；在該系統(tǒng)控制過程中，設(shè)備可能出現(xiàn)不可預(yù)知的故障，因此也要具備自動檢測故障以及維修的功能；監(jiān)視功能是利用傳感器等設(shè)備，檢測人眼無法察覺的變量，通過收集的各個變量來判定該設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，還可以檢測設(shè)備周圍環(huán)境質(zhì)量；測量功能是利用測量儀器對線路相關(guān)參數(shù)進行測量，確實掌握設(shè)備運行的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)電氣自動化控制。
2電氣自動化控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
電氣自動化控制系統(tǒng)主要由間隔層、通訊層和監(jiān)控層三個層次組成。間隔層位于電氣自動化控制系統(tǒng)的底層，該層需要針對系統(tǒng)所控制的對象進行設(shè)計；通訊層位于系統(tǒng)的中間層，是系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)鍵，在間隔層與監(jiān)控層之間建立通訊渠道；監(jiān)控層位于系統(tǒng)的最頂層，該層是實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)的核心部位，是由現(xiàn)場控制層、信息管理層、中心監(jiān)控層和遠(yuǎn)程設(shè)備層等部分組成。
3電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計要點
3.1數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計
監(jiān)控系統(tǒng)中分別體現(xiàn)不同的功能，現(xiàn)場控制層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、相關(guān)控制參數(shù)的設(shè)置等內(nèi)容。我們以數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計為例簡要分析其設(shè)計要點：數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計主要分為模擬量數(shù)據(jù)采集、數(shù)字量數(shù)據(jù)采集和電能量數(shù)據(jù)采集三個部分。在交流電路中模擬量數(shù)據(jù)采集某個周期內(nèi)交流電壓信號、電流信號的瞬時值，并將模擬值通過A/D轉(zhuǎn)換，后經(jīng)過運算處理，得到被測電壓的有效參數(shù)；數(shù)字量數(shù)據(jù)的采集，其中主要包括斷路器運行狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、繼電器保護信號等數(shù)字量的采集；電能量數(shù)據(jù)的采集包括有功電能與無功電能數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊中的模擬量數(shù)據(jù)、數(shù)字量和電能量數(shù)據(jù)需要通過數(shù)據(jù)傳輸模塊處理、傳輸至采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時記錄，并將數(shù)據(jù)信號傳輸至上層系統(tǒng)，上層系統(tǒng)接收系統(tǒng)，發(fā)出控制命令，并將該信號轉(zhuǎn)換為其他模塊可識別的信號，從而實現(xiàn)各個模塊之間的相互通訊。
3.2數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計
數(shù)據(jù)傳輸模塊是給基于多通道數(shù)據(jù)傳輸通道模式進行設(shè)計，數(shù)據(jù)傳輸模塊主要負(fù)責(zé)類型、性質(zhì)、傳輸目的等不同參數(shù)進行處理，同時完成接受數(shù)據(jù)的分析處理，將分析后的數(shù)據(jù)傳輸至電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用平臺。數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計時需要注意在保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的前提下提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，盡可能降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求，即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過通訊模塊后，將其直接傳送到數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中對其進行分類打包，然后將其送入該數(shù)據(jù)專用的傳送通道進行傳送，該類傳輸數(shù)據(jù)具有不同類型傳輸具有相對的獨立想和完整性。
3.3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方式主要分為集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場總線監(jiān)控三種設(shè)計方式，每種設(shè)計都具備其各自的優(yōu)缺點，我們在這里淺要分析：集中監(jiān)控設(shè)計具有便于維護、控制站防護要求低、系統(tǒng)設(shè)計簡單。集中控制系統(tǒng)主要是將該系統(tǒng)各個功能集中在處理器上，因此處理器需要承擔(dān)很大的負(fù)擔(dān)，處理器任務(wù)過重很可能影響其處理器的運行速度。隨著電氣自動化控制系統(tǒng)的控制對象逐漸擴充，該處理器的任務(wù)越加沉重，從而造成主機冗余下降、電纜數(shù)量增加、增加成本、可靠性降低等一系列問題；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計可以很大程度上節(jié)約成本，例如電纜費用、安裝費用等。該系統(tǒng)相對于集中控制系統(tǒng)更為可靠與更佳靈活，但是該系統(tǒng)的通訊量相對較低，僅適用于小型系統(tǒng)監(jiān)控，不適用于企業(yè)全體電氣自動化控制系統(tǒng)的實施；現(xiàn)場總線監(jiān)控設(shè)計是對以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的充分應(yīng)用，該設(shè)計方式的系統(tǒng)更具針對性，不同間隔具有不同功能，該設(shè)計方式具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的所有優(yōu)勢，同時還可以進一步降低成本，例如隔離設(shè)備、I/O卡件、模擬量變送器等費用的降低，智能設(shè)備與系統(tǒng)通過通訊線進行連接，一定程度上降低安裝成本等。各個裝置、功能都具有相對的獨立性和完整性，裝置之間僅僅用網(wǎng)絡(luò)連接，具有很強的靈活性，其中任意裝置出現(xiàn)故障，并不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備的運行，大大提升系統(tǒng)的可靠性，因此該設(shè)計方式廣泛受到現(xiàn)代化市場的歡迎，具有降低成本、提高效率、維護便捷、靈活性高、可靠性高等優(yōu)勢。
4結(jié)束語
綜上所述，電氣自動化控制系統(tǒng)目前已經(jīng)走入現(xiàn)代化市場，受到各大企業(yè)的熱烈歡迎，為了提升企業(yè)自身的競爭實力，緊跟時代的步伐，其系統(tǒng)設(shè)計的合理性、創(chuàng)新性是該系統(tǒng)的關(guān)鍵之一，從而進一步提升我國工業(yè)自動化綜合水平。
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1.當(dāng)前電氣自動化控制技術(shù)的狀況與發(fā)展
電子信息技術(shù)對電氣自動化控制技術(shù)的整個發(fā)展過程來說有著十分重要的作用，也就是說電氣自動化控制技術(shù)在一定程度上取決于電子信息技術(shù)。自上世紀(jì)50年代以來，人們已開始越來越重視電氣自動化技術(shù)，近年來更是廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。
1.1電氣自動化控制技術(shù)的實際狀況
信息技術(shù)在電氣自動化中得到廣泛應(yīng)用，這從管理的角度上看，電氣自動化體系的相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理正被信息技術(shù)逐步簡化，有效監(jiān)控了整個生產(chǎn)過程的實際動態(tài)情況，達(dá)到保證數(shù)據(jù)完整與全面的目的。而且信息技術(shù)在電氣自動化裝備的革新上也充分發(fā)揮著應(yīng)有效用，例如微電子技術(shù)推動了電氣自動化控制體系中存在的部分裝備界限從傳統(tǒng)定義轉(zhuǎn)變成模糊化定義。在日常維護與檢修工作中采用電氣自動化控制技術(shù)能夠促使系統(tǒng)更加容易操作，也就是電氣自動化憑借計算機技術(shù)對系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)人機結(jié)合的良好操作界面，使系統(tǒng)控制日益靈活，同時能夠快速產(chǎn)生集成效果，應(yīng)用Windows操作平臺在不同程度上均能夠讓維護與檢修工作更加便利與直觀。
1.2電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展
我國電氣自動化應(yīng)用最為廣泛的地區(qū)是長三角地區(qū)和珠三角地區(qū)，主要是因為這兩個地區(qū)屬于我國的前沿陣地，與此同時還是我國市場經(jīng)濟的重要發(fā)展地區(qū)。位于長三角地區(qū)和珠三角地區(qū)的企業(yè)實施一系列電氣自動化改革后，均獲得了健康、穩(wěn)定、持久的發(fā)展，并在激烈的競爭環(huán)境中迅速發(fā)展起來；而部分沒有實施電氣自動化改革的企業(yè)，因受到了次貸危機的影響開始逐步邁向衰退期。電氣自動化除了能夠顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益外，還能夠強化企業(yè)在市場中的核心競爭力，使生產(chǎn)效率得以全面發(fā)揮。在大量減少用工的基礎(chǔ)上，還能夠進一步降低人為操作的失誤率，這不僅節(jié)約了人員成本，還大大提升了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。
2.工廠中電氣自動化控制技術(shù)的重要功能
在工業(yè)企業(yè)中實施電氣自動化控制技術(shù)，主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展與現(xiàn)代化生產(chǎn)，其對于工業(yè)企業(yè)的持久發(fā)展來說具有至關(guān)重要的作用和意義。因此，一定要在工業(yè)企業(yè)中全面發(fā)揮電氣自動化控制技術(shù)的效用，并不斷更新與完善其功能，只有這樣工業(yè)企業(yè)才能健康、穩(wěn)定的發(fā)展。下面本文就工廠中電氣自動化控制技術(shù)的保護功能、測景功能、自動控制功能和監(jiān)控功能展開討論。
（1）保護功能。電氣線路與設(shè)備實行自動化控制時，在不同條件下會產(chǎn)生各種不同的故障，如果電路電流高于設(shè)備電路規(guī)定的實際使用限度與范圍，那么系統(tǒng)就會及時終止運行，而實現(xiàn)這一過程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測體系，依照不同情況自動更換與調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的相應(yīng)電流與線路，將保護設(shè)備的效用充分發(fā)揮出來[3]。
（2）測景功能。電氣設(shè)備運行時，一定要做好相應(yīng)的觀察與測定工作，其主要是為了能夠在日常運行活動中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進，以達(dá)到提高電氣設(shè)備生產(chǎn)效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設(shè)備的實際運行狀況，就要合理選用測量線路的相應(yīng)參數(shù)設(shè)備和儀表測試器，通過有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關(guān)信息來完善與創(chuàng)新電氣設(shè)備的運行及操作。
（3）自動控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開關(guān)設(shè)備與高壓開關(guān)設(shè)備。電氣設(shè)備在實際運行工作中，通常會采用分散型操作方式來管理與控制整個系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)對分與閘進行全面控制，特別是電氣設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障時，系統(tǒng)會及時切斷電路，而為了實現(xiàn)這一過程就要合理科學(xué)的建立出一個能夠自動管理與控制供電設(shè)備與電氣操作設(shè)備的系統(tǒng)，只有這樣才能及時有效地控制與管理整個供電設(shè)備，使電氣自動化控制技術(shù)的自動控制功能得以實現(xiàn)，最終達(dá)到保證電氣自動化控制技術(shù)正常運行的目的。
（4）監(jiān)控功能。人們無法用肉眼分辨電氣自動化控制技術(shù)是否存在電流，也無法分辨電氣設(shè)備是否帶電。針對這一情況，應(yīng)有效的制定出與之相應(yīng)的信號指示與信號標(biāo)示，并加以完善[4]。比如采取故障聲音與信號燈等各種提醒措施來嚴(yán)格控制與管理電氣自動化控制設(shè)備，只有這樣才能及時分析與掌握電氣設(shè)備的實際運行情況和具體生產(chǎn)情況，這不僅大大提升了電氣設(shè)備的日常維護效率，還有效縮短了人工處理故障時間。
3.工廠中電氣自動化控制技術(shù)的前景與未來發(fā)展趨勢
目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，工業(yè)企業(yè)的各種電氣設(shè)備生產(chǎn)工藝也得到了相應(yīng)改進、完善與創(chuàng)新，尤其是在計算機技術(shù)運用方面更為突出，從傳統(tǒng)型發(fā)展轉(zhuǎn)變成智能化發(fā)展是必然趨勢，也只有這樣才能促進電氣自動化控制技術(shù)不斷向前發(fā)展。例如現(xiàn)階段的電氣自動化控制技術(shù)雖然已達(dá)到了自動化控制的目的，但在電氣設(shè)備的自動控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對其采取有效性改進措施，以順利轉(zhuǎn)變成高效、便利和環(huán)保的控制方式[5]。盡管當(dāng)前的電氣自動化控制技術(shù)仍是把微計算機作為主要核心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術(shù)與計算機技術(shù)相同，所以在此前提與計算機技術(shù)快速發(fā)展的條件下，電氣自動化控制技術(shù)的前景與未來發(fā)展趨勢一定會十分光明，最終邁向科學(xué)化與智能化的發(fā)展道路。
綜上所述，根據(jù)過去的實際運行工作發(fā)現(xiàn)，工廠實施電氣自動化控制技術(shù)不但能夠獲得顯著成效，還可以得到最大化經(jīng)濟效益和社會效益。電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上能夠增強工廠電氣設(shè)備在日常運行過程中的安全性、穩(wěn)定性與可靠性，使操作程序更為簡單快捷，大大減緩了工人勞動強度以及縮短了工人勞動時間。但近年來隨著工業(yè)的快速發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的逐步壯大，許多電氣設(shè)備的運用也開始出現(xiàn)各式各樣的問題，針對這一情況必須要對電氣自動化控制技術(shù)進行合理調(diào)整與改進，以便電氣自動化控制技術(shù)能夠為工廠生產(chǎn)提供更好的服務(wù)，最終使工廠獲得最大化經(jīng)濟效益與社會效益。
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關(guān)鍵詞：煤礦；電氣自動化；設(shè)備選型優(yōu)化；架構(gòu)優(yōu)化
引言
伴隨煤炭產(chǎn)業(yè)近年來的飛速發(fā)展，煤礦現(xiàn)代化程度不斷增加，而這一成果的達(dá)成則同大量自動化電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用密不可分，譬如井下瓦斯涌出量的監(jiān)測、井下通風(fēng)狀況測量、井下水泵的控制等。正是通過這些電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，井下工人工作環(huán)境得以改善的同時其工作強度也得以顯著降低。但隨著電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用的不斷增多，如何對其系統(tǒng)構(gòu)建開展有效的優(yōu)化，從而降低系統(tǒng)構(gòu)建成本，并提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，成為進一步推動煤礦企業(yè)良性發(fā)展的必要舉措。
1電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備選型優(yōu)化
現(xiàn)階段，市場上各類用于電氣自動化控制的PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)種類繁多，不同種類與品牌其應(yīng)用性能上也存在一定的差別，因此在進行電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備選型上應(yīng)對下述問題進行充分考慮。
1.1明確礦井電氣自動化系統(tǒng)規(guī)模
構(gòu)建礦井電氣自動化系統(tǒng)時必須立足礦井自身實際，明確自身系統(tǒng)規(guī)模后，再進行相應(yīng)的設(shè)備型號選擇。以常見的西門子PLC系統(tǒng)為例，當(dāng)僅僅對井下瓦斯涌出量進行監(jiān)測時，適宜選擇SIEMENS-S7-200等各類微型PLC控制系統(tǒng)；當(dāng)需要監(jiān)測礦井井下水文變化進而調(diào)控水泵房設(shè)備運行狀態(tài)時，由于涉及較為復(fù)雜的邏輯與閉環(huán)控制，適宜選擇SIEMENS-S7-300等中型規(guī)模PLC控制系統(tǒng)；當(dāng)電氣自動化系統(tǒng)用于對整個井下安全作業(yè)生產(chǎn)進行綜合監(jiān)控，并實時針對井下作業(yè)進行安全管理時，系統(tǒng)需要涉及通訊、智能監(jiān)控和監(jiān)測等多種功能，因此適宜選擇SIEMENS-S7-400等大型PLC控制系統(tǒng)[1]。
1.2明確I/O點類別
進行電氣自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建時，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)實際使用需求和被控制對象通知難易程度，對I/O（輸入輸出端口）點的類別及數(shù)量進行選擇，并制作相應(yīng)的使用清單，同時根據(jù)系統(tǒng)控制量，提前預(yù)留一定的軟硬件余量，避免浪費的同時對設(shè)備后期擴容進行一定的預(yù)估。此外，還需依據(jù)井下生產(chǎn)作業(yè)實際用電情況，對各電氣設(shè)備輸出點頻率進行明確，進而對輸出端所采用的裝置類型進行確定。
1.3編程工具的適當(dāng)選取
就現(xiàn)階段電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用而言，其主要編程工具類型有手持編程器、圖形編程器與計算機軟件編程器等幾種類型。其中手持編程器僅能通過有限的預(yù)設(shè)語句表進行編程操作，不僅效率低下且適用范圍相對狹窄，只能滿足簡單操作的微型PLC編程需求；圖形編程器運用梯形圖進行編程操作，具備直觀簡潔的特點，能被運用于中型PLC編程；而采用計算機軟件編程則是最為高效、簡潔的方法，不過受限于計算機軟件開發(fā)難度大、成本高，同時難以進行現(xiàn)場實際調(diào)試，因此僅被應(yīng)用于礦井大型PLC控制程序構(gòu)建中。有鑒于此，在編程工具的選擇上，礦井必須結(jié)合自身實際，從經(jīng)濟優(yōu)化與使用優(yōu)化的雙重角度出發(fā)，選擇適宜的工具進行編程作業(yè)[2-3]。
2電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備架構(gòu)優(yōu)化
2.1硬件優(yōu)化
硬件架構(gòu)作為礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心之一，其結(jié)構(gòu)的良好與否同整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定有著密切關(guān)系。所以，應(yīng)對其進行優(yōu)化改造，具體從下述幾點著手：a)輸入電路優(yōu)化。對于電氣自動化控制系統(tǒng)輸入電路的優(yōu)化改造，應(yīng)注意PLC供電電源多為80V~240V交流電，有著良好的寬幅適用性。不過考慮到井下作業(yè)環(huán)境的惡劣性及當(dāng)前國內(nèi)礦山供電環(huán)境的不穩(wěn)定性，為確保整個電路輸入系統(tǒng)具備良好的抗干擾性能，以維持整個電氣自動化系統(tǒng)運行的持久、穩(wěn)定，應(yīng)對輸入電路增設(shè)電源凈化裝置，譬如隔離變壓器與濾波器等。以1:1的隔離變壓器為例，其能借助雙隔離技術(shù)，將變壓器初級和次級兩級屏蔽層由電氣中性點接地，從而實現(xiàn)對脈沖干擾的有效屏蔽；b)輸出電路優(yōu)化。針對電氣自動化系統(tǒng)輸出電路的優(yōu)化，應(yīng)結(jié)合礦井實際，使用晶體管對各類標(biāo)示與調(diào)試設(shè)備進行輸出，以確保其有效適應(yīng)設(shè)備的高頻動作，并增加電路反應(yīng)效率。以井下水泵機房電氣自動化控制為例，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)輸出頻率為6min1次時，可選用繼電裝置進行輸出，以確保電路結(jié)構(gòu)簡明的同時具備良好的抗干擾性能。不過，PLC系統(tǒng)在攜帶有感性負(fù)載進行輸出時，當(dāng)發(fā)生斷電時極易形成浪涌電流導(dǎo)致其芯片的損毀。對此，應(yīng)在其它電路并接續(xù)流二極管，以便能對浪涌電流進行吸收，避免其對芯片造成損害[4]；c)抗干擾優(yōu)化。實現(xiàn)井下電氣自動化控制系統(tǒng)對外界干擾的有效抵抗也應(yīng)是其日常管理的要點之一。由于井下作業(yè)環(huán)境相對惡劣，電氣自動化系統(tǒng)抗干擾性的提升也勢在必行。通常采取下述幾種方式：(a)借助隔離變壓裝置抵抗干擾，鑒于電網(wǎng)中的干擾多源于繞組將電容耦合導(dǎo)致，適宜選用1:1的的變壓裝置，并使中性點通過電容進行接地；(b)布設(shè)金屬外殼實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的電磁屏蔽，同時金屬外殼還可充當(dāng)接地端，有效實現(xiàn)對靜電、電磁脈沖和空間輻射等外界干擾對系統(tǒng)運行的負(fù)面影響；(c)優(yōu)化布線，借由將強弱電力線路的分隔布設(shè)，并采用雙絞線屏蔽電纜充當(dāng)信號傳輸線，從而起到有效的抗干擾功效。
2.2軟件優(yōu)化
軟件作為電氣自動化運行控制的核心所在，其優(yōu)化程度對于整個系統(tǒng)優(yōu)化后工作效率的提升有著直接性影響。通常來說，軟件的優(yōu)化改良應(yīng)同硬件設(shè)施的優(yōu)化同步開展，其具體內(nèi)容可分為以下幾點：a)軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對于軟件設(shè)計而言，其分為模塊設(shè)計與基本程序設(shè)計兩大類。對于井下生產(chǎn)作業(yè)而言，電氣自動化系統(tǒng)運行時必須實時根據(jù)礦井生產(chǎn)狀況進行調(diào)控，所以適宜選用模塊化設(shè)計，從而為后續(xù)功能拓展提供便利。首先，將整個電氣自動化控制系統(tǒng)控制對象劃分為多個子任務(wù)模塊，隨后對不同模塊進行單獨編寫與調(diào)試，最后再將單獨的各模塊整合成為完整的一個程序。通過這種設(shè)計方式，整個礦井的自動化電氣控制系統(tǒng)便能依據(jù)井下生產(chǎn)實際情況進行實時的快速調(diào)節(jié)，確保整個系統(tǒng)始終運行的高效、高質(zhì)[5-6]；b)程序設(shè)計過程優(yōu)化。對于程序的優(yōu)化而言，其核心要點便是實現(xiàn)I/O節(jié)點的最優(yōu)化分配，依據(jù)井下生產(chǎn)狀況對I/O節(jié)點井下按需分配的同時，對各個I/O節(jié)點的控制盡可能實現(xiàn)集中調(diào)控，以便于后期維護作業(yè)的開展。與此同時，還應(yīng)對系統(tǒng)中各定時與計數(shù)裝置進行統(tǒng)一編號，從而更好地推動系統(tǒng)運行效率及可靠性的提升。此外，為進一步增加系統(tǒng)運行速度，在控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計上應(yīng)秉承簡潔明了的基本原則，方便指令編寫輸入的同時盡可能降低所占內(nèi)存。而對于PLC芯片中的各類觸點，則可通過合理設(shè)計進行多次的重復(fù)使用，而無需借助復(fù)雜指令降低觸點使用頻率。譬如，井下瓦斯監(jiān)測裝置的開啟/關(guān)閉通過一個按鈕來實現(xiàn)控制，就能通過二分頻以達(dá)成。通過這種方法，整個電氣自動化控制系統(tǒng)中I/O節(jié)點使用量可明顯降低，實現(xiàn)資源節(jié)約與系統(tǒng)運行效率提升的雙贏。
3結(jié)語
伴隨現(xiàn)代科技的突飛猛進，電子技術(shù)日益在煤礦生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用，并對礦井生產(chǎn)效率的提升起到良好推動。不過，鑒于礦井電氣自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)方式的多種多樣，其不僅適用環(huán)境存在極大差異，同時運行效率與運行成本也各不相同。所以，煤礦在進行自身電氣自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建時必須立足自身實際，積極創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計方法，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備選型與整體架構(gòu)，從而在降低運行成本的同時實現(xiàn)控制系統(tǒng)運行效率的提升，進而為礦井的長久可持續(xù)發(fā)展及現(xiàn)代化建設(shè)提供助推力。
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