摘 要： 設各智能化水平的提高使得對現場設備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術的發展則為大容量的數據傳輸提供了平臺。在工業自動化領域， 基于 Pc 的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。 本文通過介紹電氣綜合自動化系統的功能，討論了目前電氣自動化控制系統的設計思想， 展望了將來電氣自動化控制系統的發展趨勢。

　　關鍵詞： 電氣自動化; 控制系統; 設計思想; 控制應用; 系統功能

　　一、 電氣綜合自動化系統的功能

　　根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓組和廠用電源等電氣系統的控制都納入 ECS 監控。其基本功能為

　　1.發變組出口 220kV/500kV 斷路器、 隔離開關的控制及操作。

　　2.發變組保護、 廠高變保護、 勵磁變壓器保護控制。

　　3.發電機勵磁系統。包括啟勵、 滅磁操作， 控制方式切換，增磁減磁操作， PSS(電力系統穩定器)的投退。

　　4.220kV/500kV 開關自動同期并網及手動同期并網。

　　5.6kV 高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態視、投退、手動啟動等。

　　6.380V 低壓廠用電源監視、 操作、 低壓備自投裝置控制。

　　7.高壓啟 / 備變壓器控制和操作(2 臺機共用)。

　　8.柴油發電機組和保安電源控制和操作。

　　9.直流系統和 LPS 系統的監視。

　　對于發變組保護等主保護和安全自動裝置， 因其設備已經很成而且要求全部在 DCS 中實現其功能尚有一定難度，可能增加相當的費用， 故可以保留。但是它們與 DCS 間要口求接， 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 進行事故追憶。

　　二、 電氣自動化控制系統的設計思想

　　1.集中監控方式

　　這種監控方式優點是運行維護方便， 控制站的防護要求不高， 系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理， 處理器的任務相當繁重， 處理速度受到影響。 由于電氣設備全部進入監控， 伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、 電纜數量增加， 投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線， 由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位， 造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜， 查線不方便， 大大增加了維護量， 還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

　　2.遠程監控方式

　　遠程監控方式具有節約大量電纜、 節省安裝費用、， 節約材料、 可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線(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監控， 而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。廠用電系統的特點。

　　在布置方式和數量上, 廠用電設備分散安裝于各配電室和電動機控制中心,元件數量眾多,運行管理信息量大,檢修維護工作復雜。與熱工系統相比較,電氣設備操作頻率低,有的系統或設備運行正常時,幾個月或更長時間才操作一次;電氣設備保護自動裝置要求可靠性高,動作速度快,比如保護動作速度要求在 40ms 以內完成。在電氣設備本身構造上,其具有連鎖邏輯較簡單、 操作機構復雜的特點。在控制方式上,用電系統的主要設備監控需要接入 dcs 系統,但在兩臺機組共用一臺起備變的情況時, 由于一臺機組的檢修不能影響另一臺機組的正常運行, 因此需要考慮兩臺機組 dcs 電氣控制的模式,確保對其控制權的惟一性。總結以上特點,在構建 ecs 時,其系統結構、與 dcs 的聯網方式是確保系統高可靠性的關鍵。既要實現正常起停和運行操作外, 又要實現實時顯示異常運行和事故狀態下的各種數據和狀態,并提供相應的操作指導和應急處理措施,保證電氣系統在最安全合理的工況下工作。

　　3.現場總線監控方式

　　目前，對于以太網(Ethernet)、 現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中， 且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計

　　更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外， 還可以減少大量的隔離設備、 端子柜、 I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接， 可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。 另外，各裝置的功能相對獨立， 裝置之間僅通過網絡連接， 網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高， 任一裝置故障僅影響相應的元件， 不會導致系統癱瘓。 因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

　　三、 電氣自動化控制系統的應用

　　發電廠電氣自動化系統或產品可以分成以下幾個主要部分：

　　發變組保護： 含發電機保護、 變壓器(含主變、 高廠變、 高備變) 保護，在大中型機組中， 通常以發電機-變壓器組保護或發電機-變壓器-線路組保護的形式出現。信息來自:輸配電設備網發電機勵磁調節系統 (AVR) ： 含勵磁調節裝置、功率單元、機端變等。

　　發電廠升壓站網絡監控系統 (NCS) ： 含高壓線路保護、 母線保護、 低壓線路保護測控裝置、后臺監控系統、 “五防” 、 RTU 等。

　　發電廠廠用電氣自動化系統 (EFCS) ： 含廠用中壓 6KV/10KV 和低壓 400V 系統的保護測控裝置、 安全自動裝置、 網絡通信及后臺監控應用系統。

　　其他電氣設備和系統： 如直流電源、 UPS 等的控制系統。

　　發變組保護裝置、 勵磁調節裝置是發電機組最重要的自動化設備之一， 由于其很高的專業性和重要性， 傳統上作為獨立的子系統設計和運行， 目前普遍采用嵌入式軟硬件開發實現， 系統對外留有通信接口;升壓站的作用是將發電機發出的電升高電壓后輸送入電網， 因此網控系統 (NCS) 的主要作用是實現升壓站運行控制的自動化，與電網中普通變電站的綜合自動化系統很相似， 由于近年來變電站綜合自動化系統技術發展很快，網控系統得益于此， 基本與之同步發展。

　　發電廠廠用電氣自動化系統 (EFCS) 是近年來隨著網絡通信和軟件技術的發展而演變而來的一個新的綜合自動化系統。總所周知，發電廠廠用電氣二次系統包含眾多的控制設備，這些設備的顯著特點是可靠性要求高、 功能配置專業化、安裝位置分散。長期以來， 廠用電氣控制設備一直是獨立運行的， 控制難以協調、 信息難以共享， 也不存在實際意義上的系統。從二十世紀 90 年代初期開始， 廠用電氣自動化產品經歷了一個重要的歷史過程， 在這一過程中， 大部分設備完成了從集成電路型向微機型， 或直接從晶體管型和電磁型向微機型的升級換代，實現了廠用電氣自動化的一次飛躍。但隨后， 自 1998 年左右， 圍繞其下一步的發展目標， 在行業內引起了嚴重的分歧，一種觀點認為電氣系統應仍以常規硬結線方式接入 DCS 系統，電氣二次設備維持分立狀態，甚至認為可擴展DCS 功能，在 DCS 中直接實現電氣二次設備的功能; 另一種觀點認為應利用現場總線和網絡對電氣二次設備進行聯網，一方面以通信方式接入 DCS 系統， 以節省包括 DCS 在內的綜合投資，一方面組建電氣后臺應用系統， 提升電氣系統的運行管理水平。

　　參考文獻:

　　[1]賀家李， 沈從炬.電力系統繼電保護原理[M].北京:中國電力出版社， 1994 年版.

　　[2]薛葵.發電廠電氣監控系統[J].電力系統裝備， 2002 (01)