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[關鍵詞]電氣自動化 ECS 實現方式 問題
中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
電廠電氣自動化系統（ECS）是指使用保護、測控、通信接口、監控系統等設備實現所有電廠電氣設備的監測、控制、保護和信息管理。是實現發電廠電氣自動化的全面解決方案。
國內大部分發電廠都采用集散控制系統（DCS）來實現熱工系統的自動化運行，而傳統的電氣系統一般采用“一對一”的硬連接控制以及儀表監視，自動化水平相對落后。為了提升電氣系統的自動化水平，應考慮建設相對獨立的電氣控制系統，ECS系統包括電廠所有電氣子系統即升壓站子系統、機組子系統和廠用電子系統。
2 電氣控制對象的特點
以火力發電廠為例，電氣控制系統相對于熱機等設備而言，其需要控制的信息采集量和對象并不是很多，其操作頻率也相對較低，但須要強調快速性與準確性。而對于電氣設備的保護自動裝置的可靠性也要求較高，并且動作速度要快，抗干擾性較好。
熱力系統控制需要處理的信息量很大，系統也很復雜，多以過程控制為主；電氣控制系統（ECS）主要以數據采集系統和順序控制為主，連鎖保護較多。
3 電氣控制系統ECS概述
電氣控制系統ECS（Electrical Control System）一般稱為電氣設備二次控制回路，不同的設備有不同的控制回路，而且高壓電氣設備與低壓電氣設備的控制方式也不相同。其任務是保證一次設備運行的可靠與安全，因此需要有許多輔助電氣設備為之服務，能夠實現某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。
一般ECS設備主要功能包括：測量功能、監視功能、自動控制功能和保護功能。即實現對相關的電氣設備監控、聯鎖及各電氣參數的測量，并可在操作員站CRT畫面上顯示各系統設備狀態、工況，并全部實現軟操作等功能；實現對發變組及各配電設備事故、預告、保護動作后的報警，光字牌顯示、歷史站記錄、追憶打印等功能；實現發電機順控自動升壓自動準同期并網；實現高備廠變及各低備廠變的自動切換操作等功能。
常用的控制線路的基本回路包括：電源供電回路、保護回路、信號回路、自動與手動回路、制動停車回路、自鎖及閉鎖回路。在設備操作與監視當中，傳統的操作組件、控制電器、儀表和信號等設備大多可被電腦控制系統及電子組件所取代，但在小型設備和就地局部控制的電路中傳統元部件仍有一定的應用范圍。這也都是電路實現微機自動化控制的基礎。
4 ECS在DCS中的實現方式
4.1 部分DCS方式
僅由DCS軟件實現電氣邏輯，通過DCS的I/O通道或網絡通信將控制指令發送到電氣控制裝置上。DCS可實現聯鎖的投退，開關的分合閘，電動機的啟停，操作指令合法性的邏輯檢查和揭示邏輯實現條件等。對于發電機勵磁調節器AVR（自動電壓調節器）、發電機準同期裝置ASS、發電機-變壓器組繼電保護裝置、故障錄波裝置等，其功能靠自身裝置實現，僅通過DCS實現裝置的投、退。
優點：電氣裝置獨立，完全由其自身實現安全性連鎖邏輯，脫離DCS系統，依靠自身仍然能夠維持安全運行；缺點：可靠性取決與裝置。
4.2 完全由DCS硬件和軟件實現電氣邏輯
包括發電機同期邏輯、廠用電自動切換邏輯、發電機勵磁調節器甚至簡單的繼電器保護邏輯等。有些DCS已有相應的專用硬件模件，與其軟件組態完成相應電氣裝置的功能。
優點：軟硬均在DCS，靈活方便功能強；缺點：對DCS要求高，負擔重，可能影響其它控制系統，并且某些功能上難實現（發電機-變壓器組繼電保護裝置、故障錄波裝置等）。
5 存在的問題及建議
ECS的監控系統與各個保護的通訊接口沒有統一的規約，因其保護型號不同，相應的規約也有較大差異。例如，威盛電能表規約DL/T 645-1997，而許繼的保護規約為IEC-870-5-103。這就需要網絡通訊管理機對這些規約進行解釋，對系統的調試帶來了很多困難。而實際工程項目中，通常留給調試的時間也十分緊張，因此會出現隨著投產的進行，消缺也緊隨其后的情況。
從系統的結構可以看出，各間隔分散的數據，容易發生由于傳送數據量大，受通信速率、數據緩沖區容量等的限制使通道阻塞，造成信息傳輸的瓶頸。
在監控系統設計與實施過程中，還需要特別強調信息總量的問題，因為信息采集內容越全，對電廠監視和事故處理越有利，但經過一段時間的運行，就會發現還存在一個信息優化的問題。特別是對于保護裝置通過監控系統上傳的報文，例如當保護動作時，裝置就會上傳大量的報文，從而影響了運行人員對重要信息的捕捉。所以，我們必須對系統所采集的信息進行一定的優化與篩選。
監控系統的技術指標也是需要著重考慮的重要因素之一。但是，系統的很多技術指標既沒有確切的定義，在現場調試過程中也不便于測試，如網絡負荷率和CPU等。間隔設備并沒有像微機保護那樣明確的校驗規程。隨著監控系統在電廠運行中所處的重要地位，這些問題不容忽視，必須立即制定相關的調試、校驗規程，以保證監控系統正常穩定的運行。
6 結束語
ECS系統將各自獨立運行的繼電保護裝置、測控裝置、自動裝置等通過現場總線或以太網連接起來構成系統，通過網絡和后臺軟件，實現了電氣系統的協調控制、故障分析和運行管理，提高了整個發電廠的自動控制水平和運行管理水平，同時，減小了運行人員的勞動強度和設備的維護量，對提高電廠安全、穩定、可靠、管理的運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益等都具有十分重要的意義。
參考文獻
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關鍵詞：電氣；自動化；控制設備
電氣自動化就是使產品的操作、控制和監視，能夠在無人（或少人）直接參與的情況下，按預定的計劃或程序自動地進行。隨著機械電子技術、微電子技術迅猛發展，電氣自動化控制在國民經濟的各個行業都得到了廣泛的應用，大大方便了人們的生活。電氣自動化程度是一個國家電子行業發展水平的重要標志，同時，自動化技術又是經濟運行必不可少的技術手段。電氣自動化具有提高工作的可靠性、提高運行的經濟性、保證電能質量、提高勞動生產率、改善勞動條件等作用。
隨著電氣自動化的提高，控制設備的可靠性問題就變得日益非常突出。控制設備的可靠性是可靠性學科的一個重要組成部分。在20世紀70年代，我國就建立了電子產品的可靠性與環境試驗研究所，開始了可靠性增長的研究工作。1984年組建了全國統一的電子產品可靠性信息交換網，并頒布了GJB299-87《電子設備可靠性預計手冊》，有力地推動了我國電子產品可靠性工作。
1 加強控制設備可靠性研究的重要意義
1．1 可靠性提高產品質量
產品質量就是使產品能夠實現其價值、滿足明示要求的特征和特質。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、經濟性和安全性。由此可見，可靠性在產品質量中占有主導地位。只有可靠性高，發生故障的次數才會少，那么維修費用就少，相應的安全性也隨之提高。因此，產品的可靠性是產品質量的核心，是生產廠家追求的目標。
1．2可靠性可以增加市場份額
隨著國家經濟的高速發展，用戶不僅要求產品性能好，更重要的是要求產品的可靠性水平高研究發現，只有那些具有高可靠性指標的產品，才能在日益激烈的競爭中得以取勝。隨著電氣自動化控制設備自動化程度、復雜度越來越高，可靠性技術已成為企業在競爭中獲取市場份額的有力工具。
2 制設備的可靠性現狀
2．1工作環境、使用及維護不當是控制設備可靠性指標低的重要原因
電氣設備所處的工作環境多種多樣。氣候條件、機械作用力和電磁干擾是影響控制設備可靠性的主要因素。
(1）氣候條件主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染等因素，對控制設備的影響主要表現在使電氣性能下降、溫升過高、運動不靈活、結構損壞，甚至不能正常工作。
(2）機械條件是指電氣設備在不同的運載工具中使用時所受到的振動、沖擊、離心加速度等機械作用，使得控制設備元器件損壞失效或電參數改變，結構件斷裂或變形過大以及金屬件的疲勞破壞等。
(3）控制設備工作的周圍空間充滿了由于各種原因所產生的電磁波，造成外部及內部干擾。由于電磁干擾的存在，使設備輸出噪聲增大，工作不穩定，甚至不能安全工作。
同時，操作人員在沒有完全掌握控制設備原理的基礎上進行操作，導致對控制設備不能熟練而正確的操作，并且不能對設備進行及時的維護和保養，都會導致控制設備可靠性指標低。
2．2元器件質量低下是控制設備可靠性指標偏低的一大原因
目前元器件生產廠家眾多，參差不齊。如果控制設備的使用企業規模較小，質量管理體系不健全，導致零部件進廠檢查出現漏洞；同時，元器件廠家間的惡性競爭，導致產品價格低廉，迫使企業不顧及元件質量進行采購，這些都會導致控制設備可靠性指標偏低，并且降低了使用壽命。
3提高控制設備的可靠性對策
要提高電氣自動化控制設備的可靠性，必須根據控制設備的特點，采用相應的可靠性設計方法，從元器件的正確選擇與使用、散熱防護•氣候防護等入手，使系統可靠性指標大大提高。
（1）在控制設備設計階段，研究產品與零部件技術條件，分析產品設計參數，研討和保證產品性能和使用條件，正確制定設計方案；其次，根據產量設定產品結構形式和產品類型。因為產量的大小決定著生產批量的規模，生產批量不同，其生產方式類型也不同，因而其生產經濟性也不同；同時，運用價值工程觀念，在保證產品性能的條件下，按最經濟的生產方法設計零部件；在滿足產品技術要求的條件下，選用最經濟合理的原材料和元器件，以求降低產品的生產成本；全面構思，周密設計產品的結構，使產品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設備的維修費用和使用費用。
（2）從生產角度來說，設備中的零部件、元器件，其品種和規格應盡可能少，盡量使用由專業廠家生產的通用零部件或產品立足于使用國產材料和來源多、價格低的材料；設備（含零部偉的加工精度要與技術條件要求相適應，不允許無根據地追求高精度在滿足產品性能指標的前提下，其精度等級應盡可能低，裝配也應簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便于自動流水生產。
（3）電子元器件的選用準則。根據電路性能的要求和工作環境的條件選用核算的元器件，元器件的技術條件、技術性能、質量等級均應滿足設備工作和環境的要求，留有有足夠的余量；優先選用經實踐證明質量穩定、可靠性高、有發展前途的標準元器件，不選用淘汰和禁用的元器件；應最大限度地壓縮元器件的品種規格，減少生產廠家，提高它們的復用率；除特殊情況外，所有電子元器件應按不同的要求經過必要的可靠性篩選后，才能用到產品中；優先選用有良好的技術服務、供貨及時、價格合理的生產廠家的元器件。對關鍵元器件要進行用戶對生產方的質量認定；仔細分析比較同類元器件在品種、規格、型號和制造廠商之間的差異，擇優選擇要注意統計在使用過程中元器件所表現出來的性能與可靠性方面的數據，作為以后選用的依據。
（4）控制設備的散熱防護。溫度是影響電子設備可靠性最廣泛的一個因素。電子設備工作時，其功率損失一般都以熱能形式散發出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管、變壓管、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，當環境溫度較高時，設備工作時產生的熱能難以散發出去，將使設備溫度升高。
例如，半導體器件對溫度反應很敏感，過高的溫度會使器件的工作點發生漂移、增益不穩定、噪聲增大和信號失真，嚴重時會引起熱擊穿。因此，通常半導體器件的溫度不能過高，如鍺管不超過70～100℃；硅管不超過150～200℃表l列出了常用元器件的允許溫度。
因此對于半導體分立器件散熱需要考慮：
對于功率小于100mw的晶體管，一般不用散熱器；大功率半導體分立器件應裝在散熱器上；散熱器應使肋片沿其長度方向垂直安裝，以便于自然對流。散熱器上有多個肋片時，應選用肋片間距大的散熱器；半導體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應盡可能小，應盡量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時在接觸面上涂上導熱膏或加熱絕緣硅橡膠片，借助于合適的緊固措施保證緊密接觸；散熱器要進行表面處理，使其粗糙度適當并使表面呈黑色，以增強輻射換熱；對于熱敏感的半導體分立器件，安裝時應遠離耗散功率大的元器件。
(5）電子設備的氣候防護潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體對電子設備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達到飽和時會使機內元器件、印制電路板上產色和凝露現象，使電性能下降，故障上升。
當電子設備受到潮濕空氣的侵蝕，會在元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內部，從而造成絕緣材料表面電導率增加，體積電阻率降低，介質損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護作用。通常采用浸漬、灌封、密封等措施。
4結語
【關鍵詞】自動化控制；制約技術；功能
近年來，在我國電氣自動化技術發展的過程中，人們也將許多先進的科學技術應用到電氣自動化技術當中，從而保證電氣自動化技術順利的實施，為人們創造出更多的經濟利益和社會效益。下面我們就簡單的介紹一下，自動化控制中電氣自動化制約技術的相關內容。
1、當前電氣自動化控制技術的狀況與發展
早在上個世紀50年代，人們就是對電氣自動化進行研究開發，而隨著科學技術的不斷發展，人們也將許多先進的科學技術和管理理念應用的電氣自動化當中，從而電氣自動化控制技術進行相應的改進和完善。目前，電氣自動化控制技術已經被人們廣泛的應用到了各個行業當中，并且取得了不錯的效果。
1.1電氣自動化控制技術的實際狀況
近年來，人們也將現代化的信息技術應用的到了電子自動化技術當中，這不僅有利于電氣自動化系統的業務信息數據的管理，還可以對電氣自動化系統的整個運行過程的實際動態進行監控，從而實現生產數據的現代化、規范化的管理。并且將信息技術應用到電氣自動化當中，也可以充分的發揮出電氣自動化設備的應用效果，這也有利于人們對電氣自動化的控制系統的日常維護工作和檢修工作的開展。此外，在當前社會經濟的發展的過程中，人們也可以借助計算機技術來對電氣自動化系統進行有效的控制，進而將人員工作和計算機運作緊密的結合在一起，使得人們在對電氣自動化系統進行維護和檢修的過程中更加便利。
1.2電氣自動化控制技術的發展
目前在我國沿海地區，電氣自動化技術已經得到了人員的廣泛應用，這不僅有效的促進了我國社會經濟的發展，還有利于我國電氣自動化技術的改革，為我國國民經濟的發展提供一個持續、穩定、健康發展環境，從而進一步的強化了企業或者事業單位在當前社會主義市場經濟體制中的競爭力，使其工作效率得到全面的增長。
2、電氣自動化控制技術的重要功能
在我國工業企業經濟發展的過程中，人們為了降低其經濟成本，提品的生產效率，就將電氣自動化控制技術應用到其中，這不僅實現了企業經濟的可持續發展，為現代工業化生產提供了前提條件，還有效的提高企業在當前社會經濟發展經濟效益和社會效益。為此，當前大多數工業企業在經濟發展的過程中為了使其電氣自動化技術的應用效果可以全方位的發揮出來，我們就要采用相關的技術受到來對其控制之間的功能進行不斷的改進和完善，以確保我國社會主義市場經濟的全面發展。其中電氣自動化控制技術的功能主要表現在以下幾個方面。
（1）保護功能。電氣線路與設備實行自動化控制時，在不同條件下會產生各種不同的故障，如果電路電流高于設備電路規定的實際使用限度與范圍，那么系統就會及時終止運行，而實現這一過程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測體系，依照不同情況自動更換與調整系統設備的相應電流與線路，將保護設備的效用充分發揮出來。
（2）測景功能。電氣設備運行時，一定要做好相應的觀察與測定工作，其主要是為了能夠在日常運行活動中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進，以達到提高電氣設備生產效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設備的實際運行狀況，就要合理選用測量線路的相應參數設備和儀表測試器，通過有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關信息來完善與創新電氣設備的運行及操作。
（3）自動控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開關設備與高壓開關設備。電氣設備在實際運行工作中，通常會采用分散型操作方式來管理與控制整個系統，通過操作系統對分與閘進行全面控制，特別是電氣設備出現突發性故障時，系統會及時切斷電路，而為了實現這一過程就要合理科學的建立出一個能夠自動管理與控制供電設備與電氣操作設備的系統，只有這樣才能及時有效地控制與管理整個供電設備，使電氣自動化控制技術的自動控制功能得以實現，最終達到保證電氣自動化控制技術正常運行的目的。
（4）監控功能。人們無法用肉眼分辨電氣自動化控制技術是否存在電流，也無法分辨電氣設備是否帶電。針對這一情況，應有效的制定出與之相應的信號指示與信號標示，并加以完善。比如采取故障聲音與信號燈等各種提醒措施來嚴格控制與管理電氣自動化控制設備，只有這樣才能及時分析與掌握電氣設備的實際運行情況和具體生產情況，這不僅大大提升了電氣設備的日常維護效率，還有效縮短了人工處理故障時間。
3、電氣自動化控制技術的前景與未來發展趨勢
目前，隨著我國國民經濟的快速發展以及科技水平的不斷提高，工業企業的各種電氣設備生產工藝也得到了相應改進、完善與創新，尤其是在計算機技術運用方面更為突出，從傳統型發展轉變成智能化發展是必然趨勢，也只有這樣才能促進電氣自動化控制技術不斷向前發展。例如現階段的電氣自動化控制技術雖然已達到了自動化控制的目的，但在電氣設備的自動控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對其采取有效性改進措施，以順利轉變成高效、便利和環保的控制方式。盡管當前的電氣自動化控制技術仍是把微計算機作為主要核心的網絡化自動控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術與計算機技術相同，所以在此前提與計算機技術快速發展的條件下，電氣自動化控制技術的前景與未來發展趨勢一定會十分光明，最終邁向科學化與智能化的發展道路。
4、結束語
由此可見，在我國社會經濟發展的過程中電氣自動化技術有著十分重要作用，它不僅有利于社會經濟的發展，還為我國工業企業的創造了較多的經濟效益和社會效益，而且還大幅度的提高了工廠在產品生產過程中的安全性，為我國的工業企業的經濟發展創造了一個健康、穩定、持續的發展環境。不過，從當前我國電氣自動化技術的發展情況來看，其電氣自動化控制技術在實際應用的過程中，還存在著許多問題，因此我們還要在不斷的實踐過程中，來對其進行相應的改進和完善，從而推動我國國民經濟的增長。
參考文獻
關鍵詞：電氣自動化；控制技術；水力發電；電力能源；電力生產 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM763 文章編號：1009-2374（2016）34-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.071
伴隨我國社會經濟發展與人民生活水平的提升，社會電力消耗量逐年上升，企業與人民對電力能源的需求也逐漸提高。在此社會需求背景下，電廠就需不斷改革自身發電技藝與設施，提升電力生產效率與水平，以此滿足社會對電力資源的需求缺口。而電氣自動化控制技術就是發電技術改革進程中的重要產物，其技術的應用與實踐，將對電廠發電成效的優化改進起著關鍵影響。因此本文以水電廠電氣自動化控制技術為研究出發點，對其技術的概念、特點與內容做逐一分析研究，并探究自動化控制技術在水力發電廠的具體應用措施。
1 電氣自動化控制技術概述
電氣自動化控制技術是指將網絡通信、計算機與電子技術相互結合，由此形成的一類新型綜合化控制技術，其技術的研究應用目的在于提升電氣技術工藝的自動化生產水平，實現工業生產的自動化與智能化目標。因此電氣自動化控制技術的關鍵在于電子技術，其技術作為現代工業生產提升效率質量的重要措施，被應用于各類工業生產領域中。
電氣自動化控制技術的特點主要有兩個方面：
1.1 技術覆蓋面廣
即控制技術本身為融合了多類學科領域的綜合性技術，所用科學知識與技術極為廣泛。因此在技術研發與應用上的要求相對較高，電氣自動化控制技術的研究需要多種技術的配合發展，任一軟硬件技術的缺失都會影響電氣自動化控制技術的水平與使用。
1.2 控制技術的電子化程度較高
電氣自動化控制技術的關鍵在于電子技術，其技術的主要實踐、應用方式即是經由電子信號的傳輸、處理來對工業生產做自動化管理與控制，因此控制技術具有較強的電子性，其電子技術的水平將直接影響整個自動化控制技術的成效與質量，對電氣自動化控制技術的研究應用，關鍵在于及時發展其電子技術，優化控制技術的電子水平。
2 電廠主要電氣自動化控制技術分析
2.1 電網調度自動化技術
電廠電氣自動化控制技術的一大應用項目，就是電網調度自動化技術，該技術通過計算機與通信網絡技術的輔助，對電廠電網中各個部分、構件的運行情況做實時收集與了解，進而掌握到電網整體的運行情況，并為調度人員的決策提供電網運行數據與信息支持。作為電力系統的重要構成部分，電網調度自動化技術能夠有效調控電廠發電系統，保證其正常運行與發電質量，并能顯著優化電網的工作調配效率，以處理電廠發電系統因發電工作調度不佳出現的發電故障問題，進而保障電廠發電的持續穩定。
2.2 ECS系統
ECS系統伴隨電廠電氣工藝技術改革發展，研制出的新型電氣自動化控制技術，該技術主要使用計算機與電子信號處理等手段，對電廠的各個器械設施做監控、維護與管理工作。ECS系統的結構使用分層分布式架構，該架構共分為三層（站控層、通信管理層與間隔層），此三層結構的構成與功用各有不同，這其中站控層主要由硬件構成，負責各類應用軟件與控制系統間的通信傳輸。通信管理層主要由通信網與通信管理設備構成，發揮出網絡與系統做聯系銜接的作用。間隔層由各類專業化功能設備構成，實現對電廠發電系統電壓保護、電流切換、自動控制等功能。具體ECS系統結構如圖1所示：
電廠傳統的控制系統主要為集散控制系統（DCS），此系統將計算機、通信等技術進行結合，對發電廠的各個主要工作設施進行分散控制與分級管理。但該系統線路較為單一，極大地影響了輸電效率，無法滿足人們的用電需求，并且DCS系統可控的信號種類不足，若要增加可控信號種類，就需增設電纜、變送器等設備，抬升電廠的自動化控制成本。目前ECS系統在DCS中的主要實現應用方法主要有以下兩種：
2.2.1 部分DCS法。該方法是僅使用DCS系統軟件來進行電氣自動化控制，系統控制指令信號經由網絡通信，或是DCS系統的I/O通道直接傳輸到電氣控制設備上，由此達到對各個電氣控制設備開啟停止、分合閘門等使用目的。而繼電保護等裝置設備的控制則僅由DCS系統進行操控，此類裝置設備的功能發揮并不依賴DCS系統，即使系統停止作用仍然能夠發揮裝置作用。
2.2.2 完全DCS法。該方法是完全由DCS系統軟硬件做電氣自動化控制的方式，將系統硬件與軟件結合來發揮部分電氣控制設備的作用，兩類方法的優劣對比如表1所示：
通過將ECS系統與DCS的結合改進，能彌補DCS系統本身存在部分缺陷，并改變原本DCS系統單一的線路情況，令其電路更趨多元化。ECS系統的建立也能令發電系統的用電維持在均衡狀態，同時對線路設置的優化改進，也有利于系統管理、維護工作的有效開展。
3 電廠電氣自動化控制技術在水力發電廠的應用研究
水力發電廠的計算機監控系統，主要應用目的在于對發電裝置設施做操控管理、自動發電并管理電壓、對發電系統進行自診處理、傳輸系統的數據信息、報警等功能。當前我國大部分的水力發電廠的計算機監控系統均為H90000V4.0系統，比如大唐國際長河壩水電站監控系統就是H90000V4.0。此系統將電子技術、計算機技術與通信網絡技術做整合統一，設計出開放化分層分布式結構體系。長河壩水電站H90000V4.0監控系統分為兩層結構：一層為場站控制層；一層為現地控制層。這其中場站控制是對整個水電廠裝置設施進行監控管理，其主要由操作站、采集服務器、通訊服務器與應用服務器構成。而現地控制層則主要由各個水電廠裝置設施中的現地控制單元組成，以對各個裝置設施做實施監管控制。
H90000V4.0系統同時也可依照其部件功能的不同劃分為各個模塊部分，各模塊依照自身功能的差異位于不同的分層中，通過各模塊的作用銜接實現對水電廠整體的監管控制。例如LCU單元位于LCU層之中，負責各個裝置設施數據的采集與監督作用。而主站監控功能模塊與水電廠數據庫則主要位于場站控制層之中，以控制所用電廠裝置設施完成自身的功能作用。
要確保水力發電廠的計算機監控系統的運行可靠性與安全性，就應提升其系統的運行安全與質量標準，通過為H90000V4.0系統增加部分冗余手段保證系統運行的穩定與安全。比如對系統各個節點均加裝冗余配備，從而在主機裝置出現故障問題時，冗余配備能確保系統運行的穩定，防止因主機故障影響監控系統的整體功能發揮。同時也可對場站控制層與現地控制層使用雙冗余結構予以銜接，令其互為備用網絡，防止在網絡通信出現故障問題時，缺少備用網絡引發信息數據傳輸問題。
由于H90000V4.0系統的結構使用開放化架構，因此可方便進行系統功能擴充，依據各水力發電廠的實際需求來配置系統構件，實現使用者所需的功能用途，進而減少水電廠的設備采購成本與重復投資費用，節省發電企業的自動化控制成本。例如長河壩水電站H90000V4.0系統的操作系統即為標準漢化版的UNIX，同時使用較少節點設置WINDOWS系統，使得整個計算機監控系統的擴展或是維護工作都較為簡便可行。
4 結語
綜上所述，電氣自動化控制技術伴隨各類技術工藝，特別是電子技術的進步發展，其自動化控制水平與成效逐漸提高，并已成為電廠的重要應用技術。而隨著電廠電量供應需求的提升，電廠的發電壓力與技術要求愈發提高，電氣自動化控制技術的選用與改進也應隨之加強，各水力發電廠應結合自身的發電需求與技術特點，引入適合于本電廠的自動化控制技術，以優化電廠的發電效率與質量，滿足社會對電力資源的需求。
參考文獻
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【關鍵詞】電氣自動化；控制系統；設計要點
隨著現代化技術的高速發展，人們平均生活平的不斷提升，快節奏、高質量和節能已經成為當今社會的主流思想。同理，電氣自動化控制系統的設計也是以這三點為最終目標，創建高效率、高質量、高水平的電氣自動化控制系統。下面簡要介紹電氣自動化控制系統的現狀以及該系統的設計要點。
1電氣自動化控制系統概述
1.1電氣自動化控制系統的現狀
電氣自動化控制系統已經逐步在我國各個領域中廣泛應用，為我國工業生產以及統一化管理提供可靠的技術支持。該控制系統利用計算機網絡技術很大程度上提高生產效率和精確度，也使得應用、檢修更加簡單、便捷。電氣自動化控制系統通過電纜將計算機、CPU智能儀表等主要設備相連接，利用中央控制器對其統一控制管理，隨著計算機網絡技術的不斷發展，電氣自動化控制系統逐漸向信息化、智能化的方向發展。
1.2電氣自動化控制系統的特點
電氣自動化控制系統是以計算機技術為基礎的現代化技術，隨著近幾年飛速的發展已經取得很大的進步，其一般具有工作效率高、精確度高、可靠性高、抗干擾性強、批量連鎖防護功能和反應敏銳的優勢，但是該控制系統與傳統控制系統相比，其信息量少、操作頻率低、控制對象局限等缺點，需要我們進一步研發，不斷優化電氣自動化控制系統。
1.3電氣自動化控制系統的功能
電氣自動化控制系統的功能主要包括自動控制和保護功能、檢測和維修的功能、監視功能和測量功能。自動控制和保護功能是指電氣自動化控制系統對設備的控制與保護，例如設備出現故障，該系統自動啟動安全開關切斷設備電源，保護設備；在該系統控制過程中，設備可能出現不可預知的故障，因此也要具備自動檢測故障以及維修的功能；監視功能是利用傳感器等設備，檢測人眼無法察覺的變量，通過收集的各個變量來判定該設備是否處于正常狀態，還可以檢測設備周圍環境質量；測量功能是利用測量儀器對線路相關參數進行測量，確實掌握設備運行的相關參數，實現電氣自動化控制。
2電氣自動化控制系統的基本結構
電氣自動化控制系統主要由間隔層、通訊層和監控層三個層次組成。間隔層位于電氣自動化控制系統的底層，該層需要針對系統所控制的對象進行設計；通訊層位于系統的中間層，是系統實現網絡傳輸的關鍵，在間隔層與監控層之間建立通訊渠道；監控層位于系統的最頂層，該層是實現自動化控制系統的核心部位，是由現場控制層、信息管理層、中心監控層和遠程設備層等部分組成。
3電氣自動化控制系統的設計要點
3.1數據采集模塊的設計
監控系統中分別體現不同的功能，現場控制層主要負責數據采集、相關控制參數的設置等內容。我們以數據采集模塊設計為例簡要分析其設計要點：數據采集模塊的設計主要分為模擬量數據采集、數字量數據采集和電能量數據采集三個部分。在交流電路中模擬量數據采集某個周期內交流電壓信號、電流信號的瞬時值，并將模擬值通過A/D轉換，后經過運算處理，得到被測電壓的有效參數；數字量數據的采集，其中主要包括斷路器運行狀態、隔離開關狀態、繼電器保護信號等數字量的采集；電能量數據的采集包括有功電能與無功電能數據。數據采集模塊中的模擬量數據、數字量和電能量數據需要通過數據傳輸模塊處理、傳輸至采集系統，數據采集系統對相關數據進行實時記錄，并將數據信號傳輸至上層系統，上層系統接收系統，發出控制命令，并將該信號轉換為其他模塊可識別的信號，從而實現各個模塊之間的相互通訊。
3.2數據傳輸模塊的設計
數據傳輸模塊是給基于多通道數據傳輸通道模式進行設計，數據傳輸模塊主要負責類型、性質、傳輸目的等不同參數進行處理，同時完成接受數據的分析處理，將分析后的數據傳輸至電氣自動化控制系統的應用平臺。數據傳輸模塊設計時需要注意在保證數據傳輸質量的前提下提高數據傳輸的效率，盡可能降低數據傳輸的網絡環境要求，即將傳輸的數據通過通訊模塊后，將其直接傳送到數據分析系統，在數據分析系統中對其進行分類打包，然后將其送入該數據專用的傳送通道進行傳送，該類傳輸數據具有不同類型傳輸具有相對的獨立想和完整性。
3.3監控系統的設計
監控系統的設計方式主要分為集中監控、遠程監控和現場總線監控三種設計方式，每種設計都具備其各自的優缺點，我們在這里淺要分析：集中監控設計具有便于維護、控制站防護要求低、系統設計簡單。集中控制系統主要是將該系統各個功能集中在處理器上，因此處理器需要承擔很大的負擔，處理器任務過重很可能影響其處理器的運行速度。隨著電氣自動化控制系統的控制對象逐漸擴充，該處理器的任務越加沉重，從而造成主機冗余下降、電纜數量增加、增加成本、可靠性降低等一系列問題；遠程監控系統的設計可以很大程度上節約成本，例如電纜費用、安裝費用等。該系統相對于集中控制系統更為可靠與更佳靈活，但是該系統的通訊量相對較低，僅適用于小型系統監控，不適用于企業全體電氣自動化控制系統的實施；現場總線監控設計是對以太網、現場總線等計算機網絡技術的充分應用，該設計方式的系統更具針對性，不同間隔具有不同功能，該設計方式具有遠程監控的所有優勢，同時還可以進一步降低成本，例如隔離設備、I/O卡件、模擬量變送器等費用的降低，智能設備與系統通過通訊線進行連接，一定程度上降低安裝成本等。各個裝置、功能都具有相對的獨立性和完整性，裝置之間僅僅用網絡連接，具有很強的靈活性，其中任意裝置出現故障，并不影響系統中其他設備的運行，大大提升系統的可靠性，因此該設計方式廣泛受到現代化市場的歡迎，具有降低成本、提高效率、維護便捷、靈活性高、可靠性高等優勢。
4結束語
綜上所述，電氣自動化控制系統目前已經走入現代化市場，受到各大企業的熱烈歡迎，為了提升企業自身的競爭實力，緊跟時代的步伐，其系統設計的合理性、創新性是該系統的關鍵之一，從而進一步提升我國工業自動化綜合水平。
參考文獻
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1.當前電氣自動化控制技術的狀況與發展
電子信息技術對電氣自動化控制技術的整個發展過程來說有著十分重要的作用，也就是說電氣自動化控制技術在一定程度上取決于電子信息技術。自上世紀50年代以來，人們已開始越來越重視電氣自動化技術，近年來更是廣泛應用于各個領域中。
1.1電氣自動化控制技術的實際狀況
信息技術在電氣自動化中得到廣泛應用，這從管理的角度上看，電氣自動化體系的相應業務數據處理正被信息技術逐步簡化，有效監控了整個生產過程的實際動態情況，達到保證數據完整與全面的目的。而且信息技術在電氣自動化裝備的革新上也充分發揮著應有效用，例如微電子技術推動了電氣自動化控制體系中存在的部分裝備界限從傳統定義轉變成模糊化定義。在日常維護與檢修工作中采用電氣自動化控制技術能夠促使系統更加容易操作，也就是電氣自動化憑借計算機技術對系統進行控制，實現人機結合的良好操作界面，使系統控制日益靈活，同時能夠快速產生集成效果，應用Windows操作平臺在不同程度上均能夠讓維護與檢修工作更加便利與直觀。
1.2電氣自動化控制技術的發展
我國電氣自動化應用最為廣泛的地區是長三角地區和珠三角地區，主要是因為這兩個地區屬于我國的前沿陣地，與此同時還是我國市場經濟的重要發展地區。位于長三角地區和珠三角地區的企業實施一系列電氣自動化改革后，均獲得了健康、穩定、持久的發展，并在激烈的競爭環境中迅速發展起來；而部分沒有實施電氣自動化改革的企業，因受到了次貸危機的影響開始逐步邁向衰退期。電氣自動化除了能夠顯著提高企業的經濟效益與社會效益外，還能夠強化企業在市場中的核心競爭力，使生產效率得以全面發揮。在大量減少用工的基礎上，還能夠進一步降低人為操作的失誤率，這不僅節約了人員成本，還大大提升了企業的勞動生產率。
2.工廠中電氣自動化控制技術的重要功能
在工業企業中實施電氣自動化控制技術，主要是為了能夠實現可持續發展與現代化生產，其對于工業企業的持久發展來說具有至關重要的作用和意義。因此，一定要在工業企業中全面發揮電氣自動化控制技術的效用，并不斷更新與完善其功能，只有這樣工業企業才能健康、穩定的發展。下面本文就工廠中電氣自動化控制技術的保護功能、測景功能、自動控制功能和監控功能展開討論。
（1）保護功能。電氣線路與設備實行自動化控制時，在不同條件下會產生各種不同的故障，如果電路電流高于設備電路規定的實際使用限度與范圍，那么系統就會及時終止運行，而實現這一過程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障與檢測體系，依照不同情況自動更換與調整系統設備的相應電流與線路，將保護設備的效用充分發揮出來[3]。
（2）測景功能。電氣設備運行時，一定要做好相應的觀察與測定工作，其主要是為了能夠在日常運行活動中找出所存在的不足之處，并加以完善和改進，以達到提高電氣設備生產效率與使用效率的目的。若想要全面了解與掌握工廠中電氣設備的實際運行狀況，就要合理選用測量線路的相應參數設備和儀表測試器，通過有效性措施做好觀察與控制工作，最后利用已掌握和控制好的有關信息來完善與創新電氣設備的運行及操作。
（3）自動控制功能。該功能主要為了控制具有龐大體積的大電流開關設備與高壓開關設備。電氣設備在實際運行工作中，通常會采用分散型操作方式來管理與控制整個系統，通過操作系統對分與閘進行全面控制，特別是電氣設備出現突發性故障時，系統會及時切斷電路，而為了實現這一過程就要合理科學的建立出一個能夠自動管理與控制供電設備與電氣操作設備的系統，只有這樣才能及時有效地控制與管理整個供電設備，使電氣自動化控制技術的自動控制功能得以實現，最終達到保證電氣自動化控制技術正常運行的目的。
（4）監控功能。人們無法用肉眼分辨電氣自動化控制技術是否存在電流，也無法分辨電氣設備是否帶電。針對這一情況，應有效的制定出與之相應的信號指示與信號標示，并加以完善[4]。比如采取故障聲音與信號燈等各種提醒措施來嚴格控制與管理電氣自動化控制設備，只有這樣才能及時分析與掌握電氣設備的實際運行情況和具體生產情況，這不僅大大提升了電氣設備的日常維護效率，還有效縮短了人工處理故障時間。
3.工廠中電氣自動化控制技術的前景與未來發展趨勢
目前，隨著我國國民經濟的快速發展以及科技水平的不斷提高，工業企業的各種電氣設備生產工藝也得到了相應改進、完善與創新，尤其是在計算機技術運用方面更為突出，從傳統型發展轉變成智能化發展是必然趨勢，也只有這樣才能促進電氣自動化控制技術不斷向前發展。例如現階段的電氣自動化控制技術雖然已達到了自動化控制的目的，但在電氣設備的自動控制上仍存在著一些守舊觀念，還需對其采取有效性改進措施，以順利轉變成高效、便利和環保的控制方式[5]。盡管當前的電氣自動化控制技術仍是把微計算機作為主要核心的網絡化自動控制體系，但在不同程度上均已表明電氣控制技術與計算機技術相同，所以在此前提與計算機技術快速發展的條件下，電氣自動化控制技術的前景與未來發展趨勢一定會十分光明，最終邁向科學化與智能化的發展道路。
綜上所述，根據過去的實際運行工作發現，工廠實施電氣自動化控制技術不但能夠獲得顯著成效，還可以得到最大化經濟效益和社會效益。電氣自動化控制技術的應用在很大程度上能夠增強工廠電氣設備在日常運行過程中的安全性、穩定性與可靠性，使操作程序更為簡單快捷，大大減緩了工人勞動強度以及縮短了工人勞動時間。但近年來隨著工業的快速發展以及生產規模的逐步壯大，許多電氣設備的運用也開始出現各式各樣的問題，針對這一情況必須要對電氣自動化控制技術進行合理調整與改進，以便電氣自動化控制技術能夠為工廠生產提供更好的服務，最終使工廠獲得最大化經濟效益與社會效益。
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關鍵詞：煤礦；電氣自動化；設備選型優化；架構優化
引言
伴隨煤炭產業近年來的飛速發展，煤礦現代化程度不斷增加，而這一成果的達成則同大量自動化電氣控制系統的應用密不可分，譬如井下瓦斯涌出量的監測、井下通風狀況測量、井下水泵的控制等。正是通過這些電氣自動化控制系統的應用，井下工人工作環境得以改善的同時其工作強度也得以顯著降低。但隨著電氣自動化控制系統應用的不斷增多，如何對其系統構建開展有效的優化，從而降低系統構建成本，并提升系統運行的穩定性，成為進一步推動煤礦企業良性發展的必要舉措。
1電氣自動化系統設備選型優化
現階段，市場上各類用于電氣自動化控制的PLC（可編程邏輯控制器）系統種類繁多，不同種類與品牌其應用性能上也存在一定的差別，因此在進行電氣自動化系統設備選型上應對下述問題進行充分考慮。
1.1明確礦井電氣自動化系統規模
構建礦井電氣自動化系統時必須立足礦井自身實際，明確自身系統規模后，再進行相應的設備型號選擇。以常見的西門子PLC系統為例，當僅僅對井下瓦斯涌出量進行監測時，適宜選擇SIEMENS-S7-200等各類微型PLC控制系統；當需要監測礦井井下水文變化進而調控水泵房設備運行狀態時，由于涉及較為復雜的邏輯與閉環控制，適宜選擇SIEMENS-S7-300等中型規模PLC控制系統；當電氣自動化系統用于對整個井下安全作業生產進行綜合監控，并實時針對井下作業進行安全管理時，系統需要涉及通訊、智能監控和監測等多種功能，因此適宜選擇SIEMENS-S7-400等大型PLC控制系統[1]。
1.2明確I/O點類別
進行電氣自動化控制系統構建時，應依據系統實際使用需求和被控制對象通知難易程度，對I/O（輸入輸出端口）點的類別及數量進行選擇，并制作相應的使用清單，同時根據系統控制量，提前預留一定的軟硬件余量，避免浪費的同時對設備后期擴容進行一定的預估。此外，還需依據井下生產作業實際用電情況，對各電氣設備輸出點頻率進行明確，進而對輸出端所采用的裝置類型進行確定。
1.3編程工具的適當選取
就現階段電氣自動化控制系統應用而言，其主要編程工具類型有手持編程器、圖形編程器與計算機軟件編程器等幾種類型。其中手持編程器僅能通過有限的預設語句表進行編程操作，不僅效率低下且適用范圍相對狹窄，只能滿足簡單操作的微型PLC編程需求；圖形編程器運用梯形圖進行編程操作，具備直觀簡潔的特點，能被運用于中型PLC編程；而采用計算機軟件編程則是最為高效、簡潔的方法，不過受限于計算機軟件開發難度大、成本高，同時難以進行現場實際調試，因此僅被應用于礦井大型PLC控制程序構建中。有鑒于此，在編程工具的選擇上，礦井必須結合自身實際，從經濟優化與使用優化的雙重角度出發，選擇適宜的工具進行編程作業[2-3]。
2電氣自動化系統設備架構優化
2.1硬件優化
硬件架構作為礦井電氣自動化控制系統的基礎核心之一，其結構的良好與否同整個系統的安全、穩定有著密切關系。所以，應對其進行優化改造，具體從下述幾點著手：a)輸入電路優化。對于電氣自動化控制系統輸入電路的優化改造，應注意PLC供電電源多為80V~240V交流電，有著良好的寬幅適用性。不過考慮到井下作業環境的惡劣性及當前國內礦山供電環境的不穩定性，為確保整個電路輸入系統具備良好的抗干擾性能，以維持整個電氣自動化系統運行的持久、穩定，應對輸入電路增設電源凈化裝置，譬如隔離變壓器與濾波器等。以1:1的隔離變壓器為例，其能借助雙隔離技術，將變壓器初級和次級兩級屏蔽層由電氣中性點接地，從而實現對脈沖干擾的有效屏蔽；b)輸出電路優化。針對電氣自動化系統輸出電路的優化，應結合礦井實際，使用晶體管對各類標示與調試設備進行輸出，以確保其有效適應設備的高頻動作，并增加電路反應效率。以井下水泵機房電氣自動化控制為例，當PLC控制系統輸出頻率為6min1次時，可選用繼電裝置進行輸出，以確保電路結構簡明的同時具備良好的抗干擾性能。不過，PLC系統在攜帶有感性負載進行輸出時，當發生斷電時極易形成浪涌電流導致其芯片的損毀。對此，應在其它電路并接續流二極管，以便能對浪涌電流進行吸收，避免其對芯片造成損害[4]；c)抗干擾優化。實現井下電氣自動化控制系統對外界干擾的有效抵抗也應是其日常管理的要點之一。由于井下作業環境相對惡劣，電氣自動化系統抗干擾性的提升也勢在必行。通常采取下述幾種方式：(a)借助隔離變壓裝置抵抗干擾，鑒于電網中的干擾多源于繞組將電容耦合導致，適宜選用1:1的的變壓裝置，并使中性點通過電容進行接地；(b)布設金屬外殼實現對整個系統的電磁屏蔽，同時金屬外殼還可充當接地端，有效實現對靜電、電磁脈沖和空間輻射等外界干擾對系統運行的負面影響；(c)優化布線，借由將強弱電力線路的分隔布設，并采用雙絞線屏蔽電纜充當信號傳輸線，從而起到有效的抗干擾功效。
2.2軟件優化
軟件作為電氣自動化運行控制的核心所在，其優化程度對于整個系統優化后工作效率的提升有著直接性影響。通常來說，軟件的優化改良應同硬件設施的優化同步開展，其具體內容可分為以下幾點：a)軟件結構優化。對于軟件設計而言，其分為模塊設計與基本程序設計兩大類。對于井下生產作業而言，電氣自動化系統運行時必須實時根據礦井生產狀況進行調控，所以適宜選用模塊化設計，從而為后續功能拓展提供便利。首先，將整個電氣自動化控制系統控制對象劃分為多個子任務模塊，隨后對不同模塊進行單獨編寫與調試，最后再將單獨的各模塊整合成為完整的一個程序。通過這種設計方式，整個礦井的自動化電氣控制系統便能依據井下生產實際情況進行實時的快速調節，確保整個系統始終運行的高效、高質[5-6]；b)程序設計過程優化。對于程序的優化而言，其核心要點便是實現I/O節點的最優化分配，依據井下生產狀況對I/O節點井下按需分配的同時，對各個I/O節點的控制盡可能實現集中調控，以便于后期維護作業的開展。與此同時，還應對系統中各定時與計數裝置進行統一編號，從而更好地推動系統運行效率及可靠性的提升。此外，為進一步增加系統運行速度，在控制系統的邏輯設計上應秉承簡潔明了的基本原則，方便指令編寫輸入的同時盡可能降低所占內存。而對于PLC芯片中的各類觸點，則可通過合理設計進行多次的重復使用，而無需借助復雜指令降低觸點使用頻率。譬如，井下瓦斯監測裝置的開啟/關閉通過一個按鈕來實現控制，就能通過二分頻以達成。通過這種方法，整個電氣自動化控制系統中I/O節點使用量可明顯降低，實現資源節約與系統運行效率提升的雙贏。
3結語
伴隨現代科技的突飛猛進，電子技術日益在煤礦生產中獲得廣泛應用，并對礦井生產效率的提升起到良好推動。不過，鑒于礦井電氣自動化控制系統實現方式的多種多樣，其不僅適用環境存在極大差異，同時運行效率與運行成本也各不相同。所以，煤礦在進行自身電氣自動化控制系統的構建時必須立足自身實際，積極創新系統設計方法，優化系統設備選型與整體架構，從而在降低運行成本的同時實現控制系統運行效率的提升，進而為礦井的長久可持續發展及現代化建設提供助推力。
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