电气工程自动化系统的应用与设计研究

摘要：电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科。本文基于此，对电气工程自动化系统的应用与设计进行了初步研究。

关键词：电气自动化;电气工程;系统设计

一、电气自动化的应用概述

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。

二、电气自动化控制系统设计

（一）设计原则

1.最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行原件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其他如启动，转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑;2.在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单，经济;3.妥.善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好二者的关系;4.正确合理地选用电器元件;5.确保使用安全、可靠;6.制造美观、使用维护方便。

（二）设计思想

1.集中监控方式。集中监控方式不但运行维护方便，控制站的防护要求也不高，而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，所以处理器的任务相当繁重，处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控，致使主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂，查线也不方便，而大大增加了维护量，还存在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

 2.远程监控方式。远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高，使得电厂“电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式大都用于小系统监控，而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。

3.现场总线监控方式。目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，而且已经拥有了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了坚实的基础。现场总线监控方式使系统设计更加具有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样就可根据间隔的情况进行设计。这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，节省了大量控制电缆，节约了很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。此外，各装置的功能相对独立，组态灵活，使整个系统具有可靠性而不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

三、电气系统自动化控制设计

电气系统主要通过设备接地信号处理、传输信号屏蔽、选择合适的抗干扰措施实现。为了确保系统运行可靠，故障少，操作维护方便，在设备选择时，选择经过长期检验证明性能稳定可靠的设备来适应工业现场恶劣环境，保证系统的可靠运行。由小到大顺序排列运行，保证系统中的恒定误差与随机误差最小。自动记录并分析电机实际转速反馈，根据其当前班组的运行趋势判定误差的扰动。根据运行过程中启动停止数据分析判断误差的扰动。加强软件的循环队列和流量交叉时间的统计分析，直接进行流量的波形分析。系统组态采用软件2次开发功能，除动态显示工作流程外，包括趋势图、棒图，历史数据等数据显示、报表、打印等功能。易于扩充系统保留必要的接口，为厂^级管理、全部过程实现自动控制设计必要的接口与界面。实用性强系统具有自动、仪表室内手动、现场手动三类控制方法。为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。

（一）集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

（二）现场总线监控方式

目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电“电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪，因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

（三）远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线（如CAN总线等）的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

参考文献：

[1]孫玉博。电气工程质量通病与防治分析[J].大陆桥视野，2015，10.

[2]周厚洪.办公自动化实用培训教程[M].电子科技大学出版社，2008.