【中國傳動網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】 淺析電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

一、電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn)，應(yīng)將發(fā)電機(jī)—變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作；發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵磁變壓器保護(hù)控制；發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)；包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS的投退；220kV/500kV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)；6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等；380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制；高壓啟/備變壓器控制和操作；柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作；直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。對于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實(shí)現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費(fèi)用，故可以保留。但是它們與DCS間要求接口，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進(jìn)行事故追憶。

二、電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

2.1集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護(hù)量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場總線（如Lonworks總線，CAN總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.3現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)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(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨(dú)立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

三、電氣自動化在火電站中的應(yīng)用

近年來，高參數(shù)、大容量火電機(jī)組已成為國內(nèi)電力工業(yè)的主力機(jī)組，火電站的熱控技術(shù)也隨著火電機(jī)組單機(jī)容量的增加和控制儀表的進(jìn)步而達(dá)到嶄新的水平。自動控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)的有效手段，擔(dān)負(fù)著機(jī)組主、輔機(jī)的參數(shù)控制、回路調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護(hù)、順序控制等諸多功能，已從輔助運(yùn)行人員監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行發(fā)展到實(shí)現(xiàn)不同程度的設(shè)備啟停功能、過程控制和聯(lián)鎖保護(hù)的綜合體系，成為大型火電機(jī)組運(yùn)行必不可少的組成部分。

3.1機(jī)、爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）

機(jī)、爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火電站的主控系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)是控制機(jī)組各項輸人與輸出間的能量平衡和質(zhì)量平衡。不斷消除運(yùn)行中的各種內(nèi)、外干擾，滿足電網(wǎng)對機(jī)組的負(fù)荷需求，穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行。主要功能為:接受電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)度，參與調(diào)峰和調(diào)頻；實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽機(jī)的能量輸入和輸出平衡控制；鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)控制動作的協(xié)調(diào)；機(jī)組出力與輔機(jī)設(shè)備實(shí)際能力的協(xié)調(diào)等等。

3.2爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)（FSSS）

爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)主要包括火焰監(jiān)測和燃燒器切投及啟停管理，通過邏輯連鎖實(shí)現(xiàn)壓力保護(hù)、熄火保護(hù)和吹掃保護(hù)等功能。系統(tǒng)根據(jù)鍋爐爐型、煤種和燃燒系統(tǒng)確定合理的報警保護(hù)邏輯條件，避免信號誤檢或出現(xiàn)鍋爐爆炸的事故。邏輯聯(lián)鎖和控制部分采用的控制儀表現(xiàn)已從早期的繼電器或固態(tài)元件發(fā)展為可編程邏輯控制器（PLC）。由于PLC可按雙機(jī)冗余配置系統(tǒng)，系統(tǒng)具有較高的控制可靠性。軟件采用梯形圖編制，易于組態(tài)編程和修改控制流程。

3.3汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（EH）

國內(nèi)早期的汽機(jī)控制采用液壓控制系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代由于電氣元件、控制設(shè)備和電液轉(zhuǎn)換器的可靠性提高，并采用高壓抗燃油伺服機(jī)構(gòu)，電調(diào)系統(tǒng)越來越多地為汽機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)級后壓力、電功率的三個回路控制，以及閥門管理、接應(yīng)力啟動的功能?？刂破啺l(fā)電機(jī)組從盤車開始，沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、升速、閥切換、并網(wǎng)、帶初負(fù)荷、加負(fù)荷，直至正常運(yùn)行，參加電網(wǎng)一次調(diào)頻和接受電網(wǎng)調(diào)度改變負(fù)荷。在保證機(jī)組安全的基礎(chǔ)上，達(dá)到在運(yùn)行狀態(tài)變動中盡可能延長機(jī)組壽命和在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中盡可能提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。

3.4汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)（BPS）

汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)由高、低壓旁路壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和高、低壓旁路溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，旁路閥門的執(zhí)行器則可根據(jù)系統(tǒng)對動作時力矩和速度的要求選擇電動或電液執(zhí)行器。控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)上由旁路系統(tǒng)供貨商成套，現(xiàn)在也有電廠采用單回路控制器或DCS來實(shí)現(xiàn)汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)的功能。

四、電氣自動化控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

OPC（OIJEforProcessControl）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。Pc客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)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(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。