陳增玉+焦原志

摘要：隨著科學技術的快速發(fā)展，電氣自動化技術在更多的相關領域得到應用，這不僅提高了電能的生產(chǎn)率，而且還為其提供了巨大的經(jīng)濟效益。本文主要針對電氣自動化系統(tǒng)，分析了電氣自動化的技術特點，應用意義，現(xiàn)狀及存在問題的分析與探討。

關鍵詞：電氣自動化；技術特點；網(wǎng)絡信息層；存在問題

前言

電氣自動化具有提高工作的可靠性、提高運行的經(jīng)濟性、提高勞動生產(chǎn)率、改善勞動條件等作用，把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。伴隨信息時代的到來，機械電子技術、微電子技術的發(fā)展更加迅猛，信息技術在電氣自動化的發(fā)展中將發(fā)揮越來越重要的作用。

1電氣自動化系統(tǒng)的技術特點

電氣自動化系統(tǒng)一般由監(jiān)控系統(tǒng)、測控、保護以及通信等電氣設備組成，主要用于檢測電廠設備，對信息進行管理和保護等。在過去，自動化水平比較落后，傳統(tǒng)的電氣監(jiān)控方式提供的信息量單一，由于需要大量的電纜與外部連接，成本較高。隨著科技的進步，大多數(shù)的引進了較高水平的自動化技術。若從生產(chǎn)到管理來看，電動自動化可分為三個層次：上層經(jīng)營管理層，面向管理者；中間層是生產(chǎn)管理層，主要面向技術管理者；最下層是操作層，針對的是實際的運行操作人員。這一自動化系統(tǒng)集“管控”為一體化，是我國電廠常采用的系統(tǒng)。目前，我國多數(shù)建立的自動化管理系統(tǒng)主要由面向管理者的的管理信息系統(tǒng)（MIS）、面向技術管理者的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）以及面向操作者的集散控制系統(tǒng)（DCS）。電廠綜合自動化系統(tǒng)中的ECS是以數(shù)字通信、交流采樣為重要特征的電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)，ECS與電廠自動化系統(tǒng)中的MIS、SIS以及DCS同時工作，一同實現(xiàn)完善的電廠信息化。

ECS系統(tǒng)是一種分層分布式系統(tǒng)，它主要由三層組成，即基站控層、通信控制層以及間隔層，他們各層之間相互獨立，功能的體現(xiàn)并不相互依賴。基站控層是ECS系統(tǒng)的控制中心所在，通信控制層的兩個重要功能為通信和控制，而間隔層主要是與上層主要控制單元進行數(shù)據(jù)交換和通信。

集散控制系統(tǒng)DCS是一種獨立的控制系統(tǒng)，主要由升壓站、廠用以及機組等子系統(tǒng)組成。目前，數(shù)字化、信息化的網(wǎng)絡簡化了電廠工作人員的勞動力，提高了電廠的信息化和服務水平，便于電廠進行集散控制管理，保證提供可靠、安全的電量需求。因為電廠布置的電氣設備數(shù)量眾多，安裝時需按照實際需求將其安裝在不同的地點，系統(tǒng)需承載的電氣元件的信息量也眾多，在操作、檢測和維護時增加了困難。從控制層面上看，電廠電氣自動化系統(tǒng)的設備主體與DCS連接，為了高效、可靠的與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，我們應不斷完善DCS控制模式。

2電氣自動化技術應用的意義

電氣自動化系統(tǒng)的應用大大提高了電廠的工作效率。在電氣中采用自動化系統(tǒng)有效地降低了人力的勞動程度，采用自動化系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電廠生產(chǎn)過程的全程監(jiān)控，保證其技術優(yōu)勢，減少了安全事故的發(fā)生，保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。電氣自動化系統(tǒng)能夠對機組運行的數(shù)據(jù)進行及時的跟蹤和收集、歸檔，并為機組維修和保養(yǎng)提供參考數(shù)據(jù)。根據(jù)機組運行情況及運行信息分析機組狀態(tài)，為保障電廠機組的安全穩(wěn)定運行奠定了基礎。在我國電廠電氣自動化的實現(xiàn)使得電力系統(tǒng)技術水平整體提高，促進了電力市場整體進程的加快。在電廠中采用電氣自動化技術為現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展提供了強有力額的技術支撐，為電力企業(yè)綜合技術能力的有效提升打下了堅實的基礎。

3電廠電氣自動化的構造

電氣自動化是使用測試、通信、監(jiān)控、保護等措施對所有電氣設備進行掌控、檢查、信息化管理的系統(tǒng)。我國絕大部分電廠都是用分散的控制措施對熱工設備進行調(diào)控的，對于一般的電氣系統(tǒng)都是用獨立的連接來直接進行監(jiān)控，自動化技術相對落后。電氣自動化系統(tǒng)是一套綜合性的控制系統(tǒng)。電氣自動化系統(tǒng)主要有間隔層、網(wǎng)絡信息層、綜合控制層三部分組成。

間隔層：電氣自動化系統(tǒng)的所有設備都是間隔用不同的方式布置的。電廠的保護裝置可以直接放在開關層，減少了原來接人綜合控制室的信息、測試、控制的電纜。每個設備也都是獨立的，只有總線和網(wǎng)絡信息層來傳播設備信息，省去了大量的二次連接電纜，降低了設備維護和線路檢查的工作量。

網(wǎng)絡信息層：網(wǎng)絡信息層是電氣自動化控制的核心裝置，里面有網(wǎng)絡管理裝置、網(wǎng)絡信息轉換裝置、網(wǎng)絡交換機等組成。

綜合控制層：綜合控制層是用開放的形式設計的，可以在里面掌控處理信息，對電廠內(nèi)部所有的設備進行全方位的監(jiān)控，全面化的管理。綜合控制層設施用多種模式構造，這樣既有利于整個系統(tǒng)的靈敏，也對所有的功能配置比較合理化。

4電氣自動化應用現(xiàn)狀的分析

4.1現(xiàn)代化電氣自動化系統(tǒng)

在目前的電廠中，電氣自動化系統(tǒng)是以通信協(xié)議、網(wǎng)絡通信技術和工控軟件等技術發(fā)展起來的新型自動化系統(tǒng)。由于電廠的電氣設備要求較高、功能的專業(yè)化和安裝位置較分散，電氣自動化利用自動技術對對工控設備進行信息收集。隨著現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡通信技術的進步，電氣自動化技術改革就成了首要的任務。為了保證電氣自動化系統(tǒng)的有效運行，需要針對應用現(xiàn)狀進行分析，結合電氣自動化系統(tǒng)應用需求以及未來電廠發(fā)展規(guī)劃確定電氣自動化系統(tǒng)解決方案的選擇，以此為基礎促進電氣自動化系統(tǒng)應用目標的實現(xiàn)。

4.2電氣自動化功能需求系統(tǒng)應用分析

在現(xiàn)代電廠電器的自動化中，對系統(tǒng)功能的要求越來越高，電氣設備布置情況較復雜，數(shù)量較多，在安裝時多采用分散安裝，因此元件較多，在系統(tǒng)運行時由于存在較大的信息量，給維修造成了一定的困難。在目前的情況中，電氣自動化正處于迅速發(fā)展的階段。采用現(xiàn)代化的工業(yè)控制軟件將電氣自動化的各個分部進行組合，按照設備系統(tǒng)可靠性要求規(guī)范系統(tǒng)的組件，采取統(tǒng)一的標準能保證系統(tǒng)的組合具有較高的使用率和安全性。在電廠的設備維修的要求下，電氣自動化系統(tǒng)還具有對信息的收集、整理和備份。機組的運行數(shù)據(jù)能夠為設備維修提供準確的依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場中的總線具有明顯的可分解特點，軟件能夠及時更新，部分組件技術能夠實現(xiàn)優(yōu)化為電廠的電氣自動化提供了有力的條件。

4.3自動化信息需求系統(tǒng)應用分析

在現(xiàn)代電氣自動化系統(tǒng)的應用過程中，電氣自動化信息技術隨著系統(tǒng)信息的需求量增加而逐漸增加。在電氣保護中要求進行相關的信息采集、控制和使用，以加快對于信息技術的更新速度、提高應用程度。采用數(shù)據(jù)交換的形式實現(xiàn)自動化系統(tǒng)信息傳遞。以現(xiàn)場總線技術、工業(yè)以太網(wǎng)技術滿足電氣自動化系統(tǒng)信息傳輸需求，改善使用效果，實現(xiàn)電氣自動化應用系統(tǒng)的總體目標。

4.4電氣自動化技術應用中存在的問題

在對電氣自動化技術進行開發(fā)時，應注意以下幾個方面：

（1）在進行電廠監(jiān)控系統(tǒng)的電源設置時必須采用直流電源和交流電源，在外圍中的自動化裝置和監(jiān)控系統(tǒng)中應采用雙電源和無擾切電。在對監(jiān)控系統(tǒng)的主要設備進行安置時，要根據(jù)國家的相關技術標準進行安裝。

（2）在監(jiān)控系統(tǒng)中由于在接口處采用開關進行接口控制，因此，開關的接口應保證與交換的信號相對應。采用這種方法的主要特點是線路的連接較簡單、直觀，再出現(xiàn)問題時易于及時進行處理。但其不足之處在于由于接線數(shù)量較多，因此不能實現(xiàn)其中一些控制功能的調(diào)整，如稍有不慎，會影響整個系統(tǒng)的運行。

（3）在對自動化系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)解時，應以自動化為主，使用監(jiān)控為輔。

5電氣自動化技術的發(fā)展趨勢

電廠的電氣自動化技術融監(jiān)控、測量和保護于一體，實現(xiàn)了現(xiàn)場總線技術的系統(tǒng)一體化。在對系統(tǒng)進行監(jiān)控時采用分層分布的方式，從而使信息的收集達到了更高層次的水平，客服了下層使用功能受到上層影響的難題。在電廠內(nèi)的監(jiān)視、控制技術能夠實現(xiàn)和相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉化，有效管理電廠電氣系統(tǒng)的運行和生產(chǎn)。在電氣自動化中，監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)操作系統(tǒng)的使用，使控制更加科學化和智能化，并對控制系統(tǒng)實行準確的測量，為電氣自動化的網(wǎng)絡智能管理提供發(fā)展的動力。

在電氣自動化系統(tǒng)中進行技術創(chuàng)新，能夠有效的實現(xiàn)監(jiān)控運行一體化。在系統(tǒng)對于整體機組的信息和使用情況進行分析、匯總時、完整的機組信息和使用情況就能很好的體現(xiàn)出來?？梢杂行У陌l(fā)揮機組的內(nèi)在潛力。使系統(tǒng)的控制功能得到最大程度上的優(yōu)化。單元化統(tǒng)一火電機組方便了信息的采集和提供，對電網(wǎng)的系統(tǒng)管理運行進行了強化，大大提高了工作效率。

電氣自動化技術可以通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)實時的保護和調(diào)整。對于機組中存在的問題能夠進行及時發(fā)現(xiàn)和解決。為自動化電氣系統(tǒng)的安全、良好運行提供保證。在目前的電氣自動化系統(tǒng)中，不能滿足全通信電氣控制的要求。電氣自動化系統(tǒng)和之間始終需要部分硬接線，因此就需要對連鎖熱工工藝進行進一步的研發(fā)，提高電氣系統(tǒng)后臺應用的水平。進而保證電氣控制系統(tǒng)的水平和自動化的能力。

隨著現(xiàn)代化電氣自動控制技術的不斷提高，現(xiàn)代電廠運行的安全性和穩(wěn)定性也在不斷的升高。因此，需要對電氣的自動化系統(tǒng)進行有效地控制和保護策略。采用自動化技術對電廠電氣自動化的安全和穩(wěn)定進行控制，提高電氣系統(tǒng)總體的保護能力。對于在報警和連鎖的系統(tǒng)保護中存在的缺點進行改進，利用計算機控制技術保證報警系統(tǒng)的及時有效。對系統(tǒng)的運行情況進行及時的分析并進行相應的保護，減少設備的損壞率和發(fā)生故障的次數(shù)。利用現(xiàn)代預警理念為中心指導電氣自動化研究與發(fā)展方向，促進電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展。

6結語

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的市場化，我國的電氣也正在逐步進行技術改革和創(chuàng)新。采用電子自動化系統(tǒng)是實現(xiàn)電氣自動化的關鍵所在。在電氣自動化的控制系統(tǒng)中，應不斷提高控制技術，對電器自動化系統(tǒng)進行不斷地完善，保證電氣的安全穩(wěn)定運行。