电气自动化控制系统及设计
摘要： 本文首先介绍电气控制对象的特点和要求，再详细分析常规ECS系统的实现水平，最后谈一谈电气自动化控制设计原则及思想。
关键词：电气自动化 控制系统 设计
在日常生活中，电气自动化控制系统的应用越来越广泛，在不断提高智能化水平的同时方便生活，能够实现大容量数据传输，并且可以精准地控制仪器设备等 随着新领域的开发，不断有新的因素融合进电气自动化，比如大容量信息输送系统和智能化系统。因此，提高我国在电气自动化领域的科技水平显得尤为重要。
一、电气控制对象的特点和要求
电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少、操作频率低、具有快速性和准确性。电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快，同时对抗干扰要求较高。而热力系统控制处理信息量大，系统复杂，以过程控制为主；电气控制系统（ECS）主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。
二、常规ECS系统的实现水平
目前，大多数电厂和DCS厂家所实现的ECS控制功能主要局限在以下几个方面：
（一）监视部分
发电机--变压器组系统，励磁系统，高、低压厂用电系统及备用电源系统，220V直流系统和UPS电源系统，电气公用系统，所控电气设备开关 闸刀的状态监视；信号及事故报警，事故记录及追忆功能
（二）控制部分
发电机--变压器组单元电气一次设备的控制 联锁，发电机程序起停，ASS的投切；厂用工作电源，高、低压厂变与高低压备变之间的正常切换操作；电气接地系统管理；220kV断路器、隔离开关的控制。
应该说在传统的DCS系统中对电气量的监视、控制非常有限，尤其是对电气专用智能设备信息的采集更是少之又少，致使这些设备各自为政，对运行人员来说，无法在操作员站的监视器上了解相关信息。有时不得不采用大量的电流、电压变速器将部分模拟量采集进DCS系统；或者采用硬接线的方式接入DCS系统，使系统复杂 投资增加和资源浪费。
近几年，电气专用设备朝智能化、小型化、多功能、信息量大的方向发展。电气专用设备制造厂家，如国电南瑞 国电南自、北京四方、许继电气、东大金智等厂家，纷纷推出了双CPU（或三CPU）、智能型、带现场总线接口的高可靠性能的产品。加之这些厂家也推出了自主知识产权的电气综合自动化系统，使ECS功能扩展，实现电气综合自动化，同时保证电气系统的相对性的条件已经成熟。只保留极少量的硬接线，全部采用通讯方式连接的模式已成为一种趋势。
三、电气自动化控制设计原则及思想
（一）设计原则
（1）生产机械和工艺对电气控制有一定的要求，系统应该尽最大可能符合这些要求 电气设计的参照基础是机械和工艺对电气控制系统的要求，为了使这些要求更清楚地呈现表达出来，要求常以检测元件状态表、执行原件动作节拍表、工作循环图等形式提供。对于有技术性要求的情况，还应给出技术指标，比如调速要求要给出调速技术指标。其他如转向、保护、启动、制动、照明等要求，应以生产为依据充分考虑。
（2）对于控制要求，大部分生产机械是通过机电结合控制方式来实现的，这就要从使用维护方便、工艺要求、制造成本、结构复杂性等方面妥善处理机械与电气的关系。
（3）设计方案应尽可能降低难度和成本，但这必须建立在满足了控制要求的基础之上。
（4）分析所要使用的电气元件， 以便正确合理地选择。
（5）确保系统具有安全性和可靠性。
（6）在满足了上述原则之后，制造应尽量美观。
（二）设计思想
电气自动化控制系统的设计思想主要包括集中监控方式、远程监控方式、现场总线监控方式三种思想。
（1）集中监控方式
集中监控方式的主要优点就是运行维护比较方便，由于控制站的防护要求并不高，系统设计相对容易。但集中监控的一个就需要达到集中的要求，这就要求将系统的各大功能集中到同一个处理器处理，这样就会造成处理器的任务繁重，相应的处理速度就会受到影响。电气设备等监控对象的大量增加所伴随的问题就是电缆数量增加、主机冗余的下降投资加大，更严重的是长距离电缆引入的干扰会对系统的可靠性造成威胁。于此同时，隔离刀闸的操作以及断路器的联锁都采
用硬接线，若隔离刀闸的辅助接点接触不到位，就会造成设备操作失常。这种接线的二次接线通常较复杂，这就故障出现时造成查线不方便，并增大了维护量，当然还存在查线或传动过程中因为接线复杂而造成误操作的可能性。
（2）远程监控方式
所谓远程控制主要是指管理人员在异地通过双方都接入Internet或计算机网络异地拨号等手段，联通需被控制的计算机。这可以将被控计算机的桌面环境显示到自己当前的计算机上，可以通过对本地计算机的操作来达到对远方计算机的操作要求。远程监控方式的主要特点就是可以大量节约电缆、节约材料、可靠性高、节省安装费用、组态灵活等。由于Lonworks总线，CAN总线等各种现场总线的通讯速度并不是很高，而有的情况下要求的电气部分通讯量又相对比较大，例如电厂。这个就使这种远程监控方式只能适合于小系统监控的场合，而对于全厂的电气自动化系统的构建是不适应的。
（3）现场总线监控方式
当前，以太网以及现场总线的相关计算机网络技术的普遍给变电站的综合自动化系统奠定了良好的基础，并且使其发展越来越迅速，同时多年的运行也积累了丰富的控制经验。最近几十年出现和发展的智能化电气设备使网络控制系统在发电厂电气系统的应用也越来越广泛。这种现场总线监控方式不仅使系统的设计具有针对性，而且可以对于不同的间隔具备不同的功能，所以在设计中就需要根据间隔的情况进行设计。这种监控方式不仅具备远程监控方式的所有优点，还减少了大量的隔离设备、I/O卡件、端子柜、模拟量变送器等辅助设备和器件，并且这种智能设备大多都就地安装，并通过通信线与监控系统连接，大量节省了控制电缆，减少了投资和安装维护工作量，使成本大幅度的降低。
此外，各装置的设置和功能都相对，在各个装置之间只通过网络连接，这样就使系统的可靠性提高，系统中任一装置的故障只会影响到相应的元件，并不会导致整个系统的瘫痪。所以，现场总线监控方式在未来各个电气自动化控制领域有较大的发展空间，也是发电厂计算机监控系统的发展方向。
总之，以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次，促进着我国电气自动化领域科技水平的提升。
参考文献：
[1]马德全. 电气自动化控制系统及设计探究[J]. 华章，2011，24
[2]刘风华. 浅析电气自动化控制系统设计及应用[J]. 科技风，2011，19
[3]郭凯. 电气自动化控制系统及设计[J]. 中国新技术新产品，2012，18
[4]李瑞东. 电气自动化控制系统的设计及其发展趋势[J]. 技术与市场，
2013，11
