浅谈电气自动化技术的应用

姜锦中

【摘要】随着现代工业的发展，自动化技术达到广泛运用，文章从电网调度和变电站自动化、PLC技术的应用、工厂控制自动化、单片机和集成电路及工业控制计算机及变换器电路的应用几个方面进行了分析。

【关键词】电气自动化；应用；自动化；电气工程

引言：首先，随着现代工业的的发展，自动化技术在供电系统中广泛运用，自动化技术在我国运用有几十年的历史了，已经历了几次重大的专业调整，但由于其使用面宽，一直到现在仍然焕发勃勃生机。它可应用于建筑。智能化建筑的发展必然离不开电气自动化，随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展，高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备，在资源方面，人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低，防干扰要求高，是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷，应该设计为一级防雷建筑物，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。

1. 电气自动化控制系统设计的一般原则和设计思想

1.1 设计原则

最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。

1.2 设计思想集中监控方式。

1.3 远程监控方式。

1.4 现场总线监控方式。

2. 电网调度和变电站自动化

电网调度和变电站自动化。电网调度自动化主要组成部分，由电网调度控制中心的计算机网络系统、工作站、服务器、大屏蔽显示器、打印设备等，其主要是通过电力系统专用广域网连结的，下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂、变电站终端设备等构成。电网调度自动化的主要功能是：电力生产过程实时数据采集与监控电网运行安全分析、电力系统状态估计、电力负荷预测、自动发电控制、自动经济调度并适应电力市场运营的需求等。变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，扩大对变电站的监控功能，提高变电站的安全运行水平。

变电站自动化的内容就是对站内运行的电气设备进行全方位的监视和有效控制，其特点是全微机化的装置替代各种常规电磁式设备；二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆；操作监视实现计算机屏幕化；运行管理、记录统计实现自动化。变电站自动化除了满足变电站运行操作任务外还作为电网调度自动化不可分割的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。发电厂分散测控系统（DCS）。过程控制单元（PCU）由主控模件（MCU）和智能I/0 模件组成。PCU直接面向生产过程，接受现场变送器、热电偶、热电阻、电气量、开

关量、脉冲量等信号，经运算处理后进行运行参数、设备状态的实时显示和打印以及输出信号直接驱动执行机构，完成生产过程的监测、控制和联锁保护等功能。

3.PLC 技术的应用

PLC是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物，其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行控制、运算、记录等操作指令。该技术是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。该技术近年来被广泛应用于电力系统自动化中，解决了传统控制系统内可靠性低、接线复杂、灵活性较差以及耗能高等缺点。

3.1 PLC 技术的数据处理

PLC可以完成数据的采集、分析及处理，具有排序、查表、数学运算、数据转换、数据传送以及位操作等功能。这些数据可以利用通信功能传送到别的智能装置，可以完成一定的控制操作，与存储在存储器中的参考值比较，也或将它们打印制表。数据可用于过程控制系统，也可以处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统。

3.2 PLC 技术的开关量控制

火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制多为顺序控制和开关量控制两种。用许多行业也应用到PLC进行开关量控制，如机床电气控制、电机控制以及电梯运控制、汽车装配线和啤酒灌装生产线等。PLC技术的输出和输入信号都是通/断的开关信号。工业控制中应用最多的控制是开关量的逻辑控制。控制的输出、输入点数均可通过扩展实现，从十几个到成千上万个点，不受限制。

3.3 PLC 技术的顺序控制

随着国家对节能减排要求的逐步提高以及改革的深入，近年来大型火电企业的辅助系统均已由原来的继电控制器升级成PLC控制系统，该行业在生产过程中降低资源损耗和提高效益，已成为各企业的管理最终目标。因此随着科技的进步，各电厂对类似企业辅助车间的自动控制水平也提出了更高的要求，而采用PLC控制系统不仅可以通过信息模块单独控制某个工艺流程，并且可以与通信总线连接来协调全厂生产工作。

4. 工廠控制自动化

工厂用电设备分别安装在各配电室和电动机控制中心，所要执行的信息处理任务庞大，而维修工作也相对复杂。它与热工系统相比，电气设备操作的频率低，一些系统设备在维持正常运行时，可以经过好几个月甚至更长的时间再操作一次；电气设备所需要的保护装置要求高，动作速度快，一个保护动作通常要在40MS以内完成。电气设备的构造机构本身具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点，而控制方式也主要是厂用电系统，其主要设备监控需要接入DCS系统，如果两台系统一起运行，一台系统的检修不得影响另一台系统的运行，因此，需要考虑两台机组DCS 电气

控制的模式，保证控制的稳定性。根据电气设备的主要特点我们知道，在构建ECS时，其系统结构、与DCS的联网方式是确保系统高可靠性的关键。除了要保证系统的正常运行，还要确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性，同时提出相应的应急措施，确保电气系统可以在最好的状态下运行。

5. 单片机、集成电路及工业控制计算机及变换器电路的运用

以MCS—51 代表的8 位机虽然仍占主导地位但功能简单，指令集短小，可靠性高，保密性高，适于大批量生产的PIC 系列单片机及GM$97C（二系列单片机等正在推广，而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外，单片机的开发手段也更加丰富，除用汇编语言外，更多地是采用模块化的C 语言、PL/M语言。随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频动则是交一直一交变频器。当电力电子器件人第二代后，更多早采用PWM变换器了、采用PWM方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电网的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。随着工业的发展，自动化技术运用也越来越来广，涉及很多行业，在社会最具开发前景的众多技术的合成。

6. 结束语

OPC（OIJEfor Process Control）技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft 的Windows 平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳，这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。

参考文献：

[1]贺家李、沈从炬，电力系统继电保护保护原理，北京：中国电力出版社，1994.

[2]范辉、陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001，21（3）：52-54.

[3] 薛葵，发电厂电气监控系统，电力系统装备，2002（1）：72-73.