1分散控制系统的现状及发展
1）分散控制系统的起源。DSC应用试点最早出现在美国，1985年的时候，那时选用的是网厅电厂300MW机组，这就是分散系统控制的开端。经过20多年的不断发展，分散控制系统在不断地改进实践中积累了许多成熟经验，更是推陈出新，打破了DSC的应用只局限在锅炉和汽轮机的热工监视的局面，相关供应商掌握了愈加成熟和系统的经验和技术。经过充分的实践经验证明，分散控制系统是可行并且科学的。我国通过对DCS的不断改进，最终也达到了国际的DCS水平，在火电厂得到广泛应用。2）分散控制系统的应用。分散控制系统的实际运用价值比较高，功能相对分散、数据可共享、可靠性较高等优点让其在与其他控制技术相比之下有明显优势，被电厂和变电厂所广泛接受。我国火电厂使用过的DCS数以百计，至今，使用过的DCS可大概分成3类：多功能控制器型、可编程序控制器基础型、PC机总线基础型。我们也不排除今后可能产生其他分散控制系统，比如以现场总线为基础的控制系统，或者以电厂信息监控管理为基础的控制系统，这也将进一步扩大DCS应用的功能。3）分散控制系统的发展。分散控制系统目前有两个功能性的扩展，现场总线技术的出现，就是其在纵向扩展上面的体现。开放性、数字化、多借点是现场总线的几个显著特点。为避免只靠电缆单一传输的弊端，现场总线技术还可以帮助现场的设备实现在运行中的数字量信息交换，达到双方的共享和控制。现有的现场仪表模拟技术弊端日益凸显，主要是速度慢、精准度低、成本高，不仅不能准确监控，而且浪费大量的物资，得不偿失，在此时，现场总线技术的出现就自然而然了。并且现场仪表的模拟技术与计算机控制的数字技术不符，还可能会出现使用问题，而现场总线技术则能有效改善这方面的问题，但现场总线技术发展还不够稳定成熟，还需进一步的改进和推广。
2分散控制系统特点
1）高可靠性。分散控制系统是建立在分散结构的理念上的，这能够对系统的可靠性形成一个保障。分散结构不仅包含系统功能的分散，还包含地理位置的分散。采用分散结构的分散控制系统可以分散系统的危险性。如果一个设备的某一个部分发生了故障，并不会对该设备的其他部分的正常运行造成影响。并且运用分散控制系统还可以对关键设备进行冗余配置，这也在一定程度上保障了系统的运行的可靠性。在DCS系统中，也不乏一些旧有的模块化、标准化的软件，也帮助系统的可靠性形成一道屏障。2）监视性能好。分散控制系统能够运用高智能操作站来监视和操作过程现场，并且分散控制系统的人际交互界面比较友好，操作员完全可以进行直观观测，监控性能较好。3）扩展性能好。分散控制系统在一般情况下都是采用递阶数据通信网络，可以实现通信的分层化。分散控制系统的系统构成灵活，硬件高度集成化，设备接口模块化、标准化，这都给分散控制系统提供了较好的扩展性能。4）编程容易。分散控制系统采用控制图形界面和功能码控制组态来编程的，这样可以自动生成执行文件。这种编程方法对用户的编程能力要求不高，用户只需要掌握填表、作图等进行组态的方法就能编程，并且这种编程应用程序的质量还是比较可靠地。5）系统维护方便。分散控制系统的微处理器具有自诊断功能，应用程序在执行的时候还可以同时运行自侦段程序，扫描硬件的运行状态。发现异常现象时可以及时发出警报，对出现异常的部位和异常性质作出提示，并且系统维护的时间比较短，模件是可带电插拔、接插结构，磨剑种类少，维护较简便。
3分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用分析
1）火电厂电气自动化的功能及特点。火电厂电气自动化是一种能够保持主控室机、炉、电的协调一致，并且便于集中的管理控制和信息数据共享的多方位系统，火电厂电气自动化能够有效提高火电厂的工作效率，当前面临的问题是，电气自动化的运行管理水平跟不上火电厂电气自动化技术的发展速度和电力市场的不断推进的速度。如何运用分散控制系统提高电气自动化的运行管理水平，是各方专家讨论研究的重点。监控和控制设备是火电厂电气自动化系统的主要功能，并且这个系统还能反馈信号在数据交换中的变化和提供部分特殊数据。这种系统的设备数量较多，布置也较为复杂。2）火电厂电气自动化的现状及趋势。火电厂电气自动化的发展也在跟随着科学技术的步伐不断向前。在数据的采集方面有了新的突破，火电厂的电气监控自动化开始纳入信息化管理。因为计算机技术和网络技术的发展，ESC系统开始取代传统操作系统，间隔层的保护和测量以及控制装置，电气自动化都能够实现独立化操作，整个系统的控制单元正在朝着一体化的方向发展。在未来，我们可以预见的是：电气自动化将不再只满足于这些基本功能，相互操作性和强大的扩展性、高度的可靠性是其新的发展方向和目标。这种突破，极有可能在商业和工业领域都得到极大规模的应用。3）分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用。火电厂的电气运营管理必须要走电气自动化的必由之路，电气自动化系统不仅提高了火电厂的自动化水平，促进火电厂的发展，并且在相关领域也有运用空间。而分散控制系统可以提供综合化自动技术，是自动化系统的一个典型代表。火电厂实现电气自动化扩展了分散系统的纵向延伸空间，将电厂所有过程和环节纳入管控之下。电力企业只有不断地补充DCS的内容才能帮助实现科学化管理，推动整个行业的生产管理与发展。
4结论
关键字：电气自动化 控制系统 系统设计
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0075-01
作为自动化领域中的一条重要分支，电气自动化控制系统在实现电气自动化过程中发挥着举足轻重的作用，是电力企业实现自动化生产的重要环节，为推进电力企业自动化、现代化具有重要作用。[1]因此加强电气自动化控制系统的设计工作，应充分认知电气自动化控制系统的重要作用，提高电气自动化控制系统的性能，发挥其在电力生产中的作用。
1 电气自动化控制系统的设计思路
1、1 集中监控方式
采用集中监控方式设计电气自动化控制系统，这种方式把系统的各个功能集中在一个处理器上进行处理，方便员工对其运行和维护，降低了对控制站的防护要求，在用这种方式进行设计时，操作较为简单。但是采用集中式设计电气自动化系统也有诸多弊端：首先系统各功能集中在同一处理器，使处理器负担过重，降低了处理速度；其次，这种方式需要电力企业加大投入，增加电缆，从而确保系统对全部设备的监控，使电力生产成本大为增加；最后，远距离的电缆往往带来不利的影响因素，使系统可靠性大为降低，甚至使隔离刀偏离，影响设备的正常运转。所以集中监控的方式虽然便于集中处理，但也有诸多弊端，不利于降低电力生产升本，减少了电力企业的经济效益。[2]
1、2 远程监控方式
采用远程监控方式设计电气自动化控制系统可以为电厂节约了安装费用和安装材料，提高了控制系统的可靠性，使系统组态较为灵活。但是由于这种设计方式中的很多总线的通讯速度较低，使这种设计方式的使用范围受到很大限制，一般应用于小系统监控中。
1、3 现场总线监控方式
现场总线监控设计方式是建立在计算机网络技术的应用以及智能化电气设备发展的基础上。现场总线监控设计方式不仅节省了安装从材料、提高了系统控制性能，而且大量减少了隔离设备，再加上计算机网络技术的应用使得整个系统可靠性更高、网络组态更为灵活，且在不同的间隔能发挥其不同的作用，相邻两个元件不会出现连锁瘫痪效应，大大提升了自动化控制系统的性能。现场总线监控方式的智能化设备采用就地安装的形式，从而减少了电缆数量，节约了投资成本，为电力企业带来了巨大的经济效益和社会效益。现场总线监控方式设计电气自动化控制系统代表了未来电气自动化的发展方向，为电气自动化设计和发展提供重要的依据。[3]
2 提高电气自动化控制系统的性能
电气自动化控制系统性能的提升涉及多方面因素，主要有对电子元器件的选择、电子设备环境、控制设备的选择、设备的散热防护等。只有选择恰当的点在元器件，加强对电子设备环境的控制，结合具体的实际情况，设计符合实际应用情况的控制设备，同时做好设备的散热防护工作，才能使电气自动化控制系统正常运转，使之在电力传输中发挥其巨大作用。
2、1 选用性能较好的电子元器件
电子元器件是电气自动化控制系统的重要组成部分，电子元器件性能的好坏关系到电气自动化控制系统的性能的好坏，性能好的元器件除了能对其所处的外部环境有较好的适应之外，还能提高设备的耐久性，降低元器件更换频率，降低生产成本，同时对系统正常运转有巨大的促进作用。相反，性能差的元器件则会提高成本，也给系统性能带来损害。所以在选择电子元器件事要谨慎对待，注意电子元器件的稳定性和可靠性，对其质量进行严格的监测和认定，同时在投入使用之后，要对其使用状况进行记录，从而为电子元器件更换提供依据。[4]
2、2 控制电子设备外部环境的不利因素
电子设备所处的外部环境一般比较复杂，对电子设备的使用情况和使用寿命有较大的影响。较好的外部环境是电子设备正常运行的具有重要作用，从而为系统性能的提升提供重要的保障。通常遇到恶劣的外部环境，如霉菌多、湿度大、空气污染严重这样的恶劣环境，则会使设备受到严重的侵蚀，使水分或其他增加绝缘材料的导电物质侵入到电子设备内部，使电子设备性能降低，甚至造成设备的损坏，从而使自动化控制系统性能降低，甚至不能正常运转，影响电厂效益，所以要提高电气自动化控制系统的性能，需要控制电子设备外部不利的环境因素。
2、3 控制设备要与实际情况相结合
电气自动化控制设备在设计之初应充分考虑其适用性。在设备设计时，根据实际情况的需要对零部件以及相适应的软件系统进行技术参数的考察，再同具体的实际需要进行设计，才能使设计出的控制设备，技能和实际需求相符合，又能提高控制系统的性能，降低开发成本，使其具有较高的性价比。
2、4 加强设备散热防护工作
设备散热防护是电气自动化控制系统性能正常发挥的又一重要保障，同时也是系统元器件使用寿命和功能正常发挥的重要保障，加强设备的散热防护，不仅仅使系统性能正常发挥，而且延长了元器件及设备的使用寿命，使控制系统体现出极高的经济性，为电厂降低了成本，提高了经济效益。设备的散热防护做得不到我则会影响其可靠性，甚至会造成设备的损坏，导致控制系统的瘫痪。所以，在设备防护中，要注重设备的散热防护，使设备在使用过程中所产生的热量及时排解出去，特别是对于功率较大的设备应在设备上加上散热器，同时在功率大的设备周围应避免了敏感的半导体分离器的使用，从而消除隐患，提高系统使用性能。[5]
3 结语
电气自动化控制系统在实现电气自动化过程中发挥着举足轻重的作用，是电力企业实现自动化生产的重要环节，为推进电力企业自动化、现代化具有重要作用。在电气自动化设计中要结合科学的设计思路，将自动化控制系统的设计与应用利益广泛的计算机网络技术相结合，做好提高系统性能的各项工作，从而真正发挥电气自动化控制系统在电力输送中的巨大作用，推动我国电气自动化发展。
参考文献
[1] 石一辉，张承学，易攀，等、差分算法在电力系统高频信号分析过程中的研究[J]、电工技术学报，2008（3）、
[2] 曹殿春，厚金库、我国工业电气自动化的发展现状与趋势[J]、中国新技术新产品，2009（2）、
【关键词】电气自动化；控制系统；发展现状；系统设计
引言
随着我国科技的不断发展， 电气自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用，为整个电气设备行业提供了基础条件，也促进了电气行业的持续发展，其中包括工业自动化领域，建筑智能化领域的发展。但对目前来说，我国的电气工程和自动化中仍然存在许多问题，如在中央控制能力、应急预案、运行管理、配网管理、信息搜集等方面还有许多问题，需要不断去解决与完善。鉴于此，本文从实际工作经验的总结出发，主要就电气自动化控制系统的应用及其在往后的发展前景进行了研究。
1 电力自动化技术概述
随着科学技术的发展与不断的进步，电网技术也有了很大的发展，配电网技术的网络化程度也在不断地提高，因此，电力自动化技术也得到了迅速的发展。
电力自动化技术是将现代的电子技术、信息的处理技术以及网络通信技术融为一体的基础上，发展起来的综合技术，是在电力工程的电力系统中实现远程监控以及监视管理的有效地途径。电力自动化技术，为电力系统的平稳运行提供了良好的条件，并且随着发展，电力系统也得到了更为优质的服务
电力系统自动化的技术要求有：1）保证电力系统各部分的技术要求，以实现设备的安全以及经济，并以设备的实际运行为主要的依据，保证操作人员实际的控制和协调；2）尽量的利用电力自动化技术进行安全性能的改善，从而可以减少事故，并能够节省人力，避免紧急事故的发生和发展；3）还要对电力系统的整体数据以及参数进行检验、收集并对之进行处理，保证各系统的正常运行；4）保证电力系统各部分的安全以及经济。
2 电气自动化系统的发展现状
首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC 等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。
其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流，并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。
最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。
3 电气自动化控制系统的功能
在电气自动化领域， 控制系统的功能单元机组的运行和电气控制的特点应该将发电机――变压器组和厂内用电源灯电气系统的控制全部都纳入到 ECS 监控中来。从实践中我们可以发现，其主要具备以下几点基本功能： 一是发电机，变压器组的出口断路器、隔离开关的控制与操作；二是发电机，变压器组的保护。厂内高变保护、励磁变压器保护与控制； 三是发电机的励磁系统，其中主要包括启励、灭磁的相关操作，控制手段的互相切换，进行增磁、减磁的操作，PSS（ 电力系统稳定器） 的投退；四是开关的并网可以分为自动同期与手动同期两种；五是在高压电厂内，要采用电源监视、操作、厂内用电快速切换装置的状态监视、投退、手动启动等；六是380V低压厂内用电电源监视、操作、低压设备自投装置控制；七是在高压的环境下穷或者备用变压器的控制和操作； 八是柴油发电机组和保护电源的相关控制程序与操作方法。
4 电气自动化控制系统的设计
4、1 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。
4、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、组态灵活等优点。由于各种现场总线（如 Lonworks 总线，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，所有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。
4、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，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厂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/O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，任意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。
5 结束语
电气自动化控制技术是信息技术，计算机技术，网络通信技术和电子技术相互融合产生的一种新型的专业化控制技术。随着人们对工业化生产工艺的要求越来越高，在新形势下加强电气自动化控制技术的应用成为了建筑企业，钢铁行业，火力发电行业的必然选择。本文详细分析了电气自动化控制系统的发展及设计，旨在为大家提供参考依据。
【参考文献】
关键词：矿用机械 电气控制 系统设计
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0128-01
在现代化矿井建设中，凡要求较高的场合，都离不开自动控制。矿用机械的启动、加速、调速、制动和停车都可通过自动控制系统来实现，对不同的矿用机械需要不同的自动控制方式，虽然控制方法不同，但都是根据生产机械工作时物理量的变化确定的。因此，针对不同的物理量就有不同的控制原则。
1 电气控制系统设计的基本原则
电控系统设计涉及到的范围较广，系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一环节都与产品的质量和成本密切相关。电气控制系统设计过程应遵循的基本原则如以下几点。
（1）最大限度地满足机械设备对电气控制提出的要求。生产机械的电控装置是为生产机械按预定规律完成一定动作和保证部件协调运转服务的，电气设计必须满足生产机械对电气控制提出的技术要求。
（2）妥善处理机与电的关系，采用机电结合的方法，达到系统的控制要求。现代生产机械的机械运动是机电结合的结果，机与电两者相互关联、相互依赖，只有统筹考虑两者关系才能达到整机的技术指标和经济指标。
（3）在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单，避免盲目地追求高性能、高指标。评价生产机械电气设计水平，并不是电气控制的功能越强，技术指标越高就越好，而是以设备的性能价格比和运行可靠性来衡量的。高功能、高指标往往使系统的生产成本和复杂程度剧增，系统越复杂，所用元器件越多，系统的可靠性就越低（不包括冗余设计而增加的元器件）。因此，在满足生产机械提出的技术指标前提下，电气控制设计应力求简单，提高系统工作可靠性，提高装置的性能价格比。
（4）积极慎重地采用新技术、新工艺。任何设计在实施过程中都存在着成功和失败两种可能，从减少设计风险角度考虑，应尽可能采用成熟的、经过优化和实际运行考验的材料、元器件以及制造技术与工艺。新技术和新工艺的出现，往往会给社会带来巨大的效益，成功地应用新材料、新技术、新工艺，会使产品在品质、功能、成本方面发生巨大的变化。所以，在积极采用新材料、新技术、新工艺的同时，要进行充分的调查和研究，进行必要的试验，才能作出决策。
（5）正确合理地选用电器元件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。
（6）操作、维护要方便，外形协调、美观。电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械的控制要求，设计和完成电控装置在制造、使用和维护过程中所需的图样和资料。这些工作主要反映在电气原理和工艺设计中。
2 电气控制装置的设计步骤
电气控制装置设计一般分成三个阶段：初步设计、技术设计和产品设计。
2、1 初步设计
初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，并寻求最佳控制方案的初步阶段，是技术设计的依据。初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提出，也可由机械设计人员提出有关机械结构资料和工艺要求，由电气设计人员完成初步设计。
初步设计阶段应根据机械设计人员提出的要求，尽可能收集国内外同类产品的有关资料，进行详细的分析研究，积极而又慎重地采用新技术、新工艺，并对某些新技术、新工艺、新结构、新组件等进行必要的原理性试验研究或提出试验研究大纲，提出系统中必须采用的专用元器件的技术要求。初步设计主要是给上级部门或用户的一份总体方案设计报告，这份报告是进行技术设计和产品设计的依据。只有在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技术指标的实现。如果在设计过程中只有某个细节或环节设计不当，可通过试验和改进来达到设计要求，但总体方案出错，将导致整个设计的失败，造成的损失是非常大的。因此，初步设计必须认真做好调研，注意借鉴已获成功应用并经过生产考验的类似设备和生产工艺，在几种可能实现的方案中，根据技术、经济指标及现有的条件进行综合分析，作出决策。
2、2 技术设计
技术设计是根据上级部门审查批准的或经用户同意的初步设计中提供的内容和方案，最终完成电气控制设计，完成电控设备布置设计。技术设计需完成下述内容：（1）对系统设计中某些环节做必要的试验，写出试验研究报告。（2）绘出电气控制系统的电气原理图。（3）编写系统参数计算书。（4）选择整个系统的元器件，提出专用元器件的技术指标，编制元器件明细表。（5）编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术性能指标及有关运行维护条件和对施工安装要求。（6）绘制电控装置组合布置图、出线端子图等。
2、3 产品设计
产品设计是根据上级审查批准的或经用户同意认可的技术设计，最终完成电控设备产品生产用的工作图样。产品设计需完成下列内容：（1）绘制产品总装配图、部件装配图和零件图。（2）绘制产品接线图或接线表。（3）进行图样的标准化审查和工艺会签。一般来说，电气控制装置的设计应按上述三个阶段进行，每个阶段中的某些内容可根据设计项目的具体情况有所调整。
3 电气控制的设计要点
电气控制设计内容很多，这里仅对一些较为重要的设计作进一步探讨。（1）控制系统的选择。控制系统是电控装置的核心，它对整个装置工作起着决定性的作用。装置的控制系统选用应根据机械设备对电气控制提出的技术指标，综合考虑控制系统的功能、抗干扰能力、系统可靠性、环境适应性、软硬件工作量、执行速度、带载能力等。（2）电气传动调速方式选择。机械设备的主要功能是完成机械运动。一台机械设备必须完成相互协调的若干机械动作，这些动作的协调依靠机械和电气传动系统来实现。合理地选用电气传动调速方式是决定系统的技术、经济指标的重要条件。选用时应综合考虑传动调速的调速性质、调速范围、平滑性、动态性能、效率、费用等指标。（3）设计中应考虑的环境影响。任何电气控制装置都需要在一定的环境中储存、运输和工作，环境条件必然会对设备工作可靠性、使用寿命带来很大的影响。在电控设备设计时就应充分考虑环境因素，适当调整设计参数，这对减少设备故障率，延长使用寿命是相当有效的。影响设备工作的环境因素主要指气候、机械振动和电磁场。（4）工艺设计问题。工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求，在正确的原理设计前提下，系统的可靠性、抗干扰性、可维修性、结构合理性等都与电气工艺设计密切相关。电气工艺设计的主要内容是电气控制设备的总体配置（总装配图）、总接线图（表）、分柜装配设计（元器件布置）、接线图（表）、柜、面板、导线等设计和选用。
参考文献
【关键词】电厂电气控制系统 现场总线技术 DSC FCS RS485总线 Lanworks总线
随着我国市场经济发展进程的不断加快，电厂电气控制系统的自动化运行已经成为满足当前现代化建设对电力系统运行管理需求的关键。而现场总线技术以其具有实现电气控制系统运行智能化、操作灵活性以及动作可靠性特点，被广泛应用于电厂电气控制系统中。然而，有总线技术应用的差异性，使得电厂将其作用于电气控制系统的自动化目标难以实现。为此，相关建设人员应在明确其现场总线技术应用现状、应用范围以及应用特点的基础上，找出具体技术应用的优化方法。
1 电厂电气控制系统中现场总线技术应用现状
现阶段，电厂电气控制系统应用的现场总线技术主要作用于实现系统运行到自动化控制。具体来说，由于电厂电气控制系统的自动化建设需要采用大量智能仪表数字化通信方式以及相关智能执行机构。现场总线技术能够使上述自动化内容通过总线接口介入到现有的PLC以及DSC中，这就在很大程度上提高了运行使用效率。然而，受资金投入力度限制，许多电厂的电气控制系统并没有采用现场总线技术来进行自动化系统建设，这就使得短时间内，电厂电气控制系统难以实现整体的总线控制目标。科学力度不够主要体现在，总线标准不统一问题上。这种情况，就使得未来电气控制系统过渡到总线控制系统要面临极大挑战。为此，相关建设人员应在明确电厂电气控制系统现场总线技术作用范围以及作用特点的基础上，找出具体优化的方式方法。
2 电厂电气控制系统中现场总线技术的作用范围及特点
2、1 电气系统现场总线技术监控范围
通常情况下，电厂电气控制系统的现场总线技术监控对象有： 交流不停电电源、保安电源、直流系统、辅助车间低压厂用电源、交流不停电电源、动力中心至电动机控制中心电源馈线、元机组发电机和锅炉 DCS 控制电动机、发电机-变压器组、高压厂用工作及备用电源以及主厂房内低压厂用电源等。其中发电机-变压器组的现场总线技术监控范围包括：发电机励磁系统、发电机、主变压器以及220kV断路器；高压厂用工作及备用电池的技术监控范围包括：起动-备用变压器以及高压厂用工作变压器等；而主厂房内部低下的厂用电源，现场总线技术重要作用于低压厂用工作和共用变压器、检修变压器、照明变压器除尘变压器。上述技术应用方法均要在主电厂厂房处于低压厂用的变压器状态下。
2、2 电气现场总线控制系统特征
DCS（Distributed Control System） 的软件与硬件系统最初是针对热工控制过程而研发出来的， 这就使其并不完善使用电气设备的控制系统。基于此，现场总线技术作用于实际的电气控制系统应具备如下特征。如图1所示，为总线控制系统的作用结构图。
首先，电气设备智能化程度高，具体来说，电气控制系统中起动-备用变压器保护、发电机-变压器组保护、自动同期装置、励磁调节器保护以及厂用电切换装置保护均是微机型设备。为微机型设备提供综合保护的现场总线装置是6kV 开关站，而380V开关站则主要作用于微机型电动机控制器和智能开关控制器。这种情况下，所有的电气系统运行设备就都能实现智能化， 进而便于与各种计算机监控系统采用通信方式实现双向通信。其次，电气参数变化快，该特征导致电气模拟量大多体现在电压、电流、频率以及功率等。再次，电气设备控制频度较低。除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。在事故情况下， 大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。第四点，电气设备控制逻辑简单特征，据统计，电气设备控制大多为开关量控制，因此，这一无需调节以及控制的逻辑十分简单。第五点，电气设备的安装环境与布置要相对集中，由于电气设备大多集中于电气继电器室以及其他各电气配电设备间，这就使得设备布置较为集征。而安装环境很少有粉尘污染以及水汽污染，这就给电气设备的就地布置创造了良好的环境条件。最后，基于现场总线技术的电气设备还具有良好的可控性。这是因为电气控制系统的技术应用对象大多为空气开关、断路器以及接触器，其具有操作灵活以及动作可靠的特点。由上述内容可知，电气控制系统在应用现场总线技术后，将在各个方面提升系统结构运行的安全稳定性。
3 电厂电气控制系统中现场总线技术应用实例
3、1 现场总线技术配置方案
3、1、1 数据采集方式
电厂电气现场总线控制系统建设人员除了要将发电机-变压器组、起动-备用变压器以及高压侧断路器等所有控制量信号以硬接线的方式与DCS直接连接外，还要将其他监测信号通过设置测控装置接入FCS后，再以通信方式送入DCS。此外，电气专用装置应设置各自的通信接口，以实现多串口的通信服务器接入FCS目标。由于电厂厂用电源分高压厂用工作电源和备用电源两种，为保证与电厂生产建设要求相一致，应将水、煤、灰等设施单独的控制点，以使得辅助车间380V的电源系统仍然能够纳入到可编程序控制气中进行控制。FCS采集的供电气系统分析管理的信息如各保护整定值、故障时电流和电压波形等数据， 送入FCS的工程师站进行分析处理，不送入DCS，但可以通过独立的通信接口送入SIS和管理信息系统MIS。这样一来，此方案就能够实现机组长用电系统与控制系统的无缝连接目标。
3、1、2 网络结构
电厂电气控制系统中的FCS采用了分层、分布式计算机控制系统，其实现了网络结构的分层设置。具体来说，3层设备网络结构为监控主站层、通信子站层以及间隔层；2层网指连接监控主站层与通信子站层的以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。其中电厂公用厂用电系统的站控层是以太网独立组网的，即通过通信网关分别与1号、2号机组自动化系统进行以太网连接。此厂用单元机组共用一个工程师站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机组控制系统的操作指令。
3、2 控制系统总线选择
相关研究表明，电气配电装置分散于电厂的整个厂区，。当现场总线技术应用于大中型电厂时，电气控制系统要求选择较长传输距离的总线。目前的市场环境中，可供选择的用电系统总线有5种，即工业以太网、Lonworks 总线、CAN 总线、基于 Mo dbus2RTU 协议的 RS485 总线以及Profibus2DP。其中 Profibus2DP总线主要作用于380V系统，而Lanworks总线、CAN总线以及工业以太网则主要作用于6kV系统，。基于Modbus2R TU 协议的 RS485 总线则可作用于两个电气控制系统，即6kV和380V系统。值得注意的是，当电厂电气专用自动装置通信接口以及电气专用继电保护装置，则应采用基于Mod-bus2RTU 协议下的总线。
4 结束语
综上所述，电厂电气控制系统中现场总线技术的优化应用是实现自动化系统建设的重要技术手段，针对因资金成本跟不上发展而导致的电厂电气控制系统应用F场总线标准不统一问题，研究人员可根据分类法，使不同规格标准的总线作用于固定的系统环境，从而为日后实现电气控制系统自动化目标提供助力。事实证明，现场总线技术作用于6kV以及380V电气控制系统后，实现了多串口的通信服务器接入FCS目标。为此，相关人员应将其重视起来，以尽早实现电厂自动化控制系统的建设目标。
参考文献
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关键词： 电气自动化； 控制系统； 设计思想； 控制应用； 系统功能
一、 电气综合自动化系统的功能
根据单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压组和厂用电源等电气系统的控制都纳入 ECS 监控。其基本功能为
1、发变组出口 220kV/500kV 断路器、 隔离开关的控制及操作。
2、发变组保护、 厂高变保护、 励磁变压器保护控制。
3、发电机励磁系统。包括启励、 灭磁操作， 控制方式切换，增磁减磁操作， PSS(电力系统稳定器)的投退。
4、220kV/500kV 开关自动同期并网及手动同期并网。
5、6kV 高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态视、 投退、 手动启动等。
6、380V 低压厂用电源监视、 操作、 低压备自投装置控制。
7、高压启 / 备变压器控制和操作(2 台机共用)。
8、柴油发电机组和保安电源控制和操作。
9、直流系统和 LPS 系统的监视。
对于发变组保护等主保护和安全自动装置， 因其设备已经很成而且要求全部在 DCS 中实现其功能尚有一定难度，可能增加相当的费用， 故可以保留。但是它们与 DCS 间要口求接， 控制采用硬接线利用通讯方式传输自动装置信息， 并可以通过 DCS 进行事故追忆。
二、 电气自动化控制系统的设计思想
1、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。
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、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如 Lonworks 总线， 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， 所有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。厂用电系统的特点。
在布置方式和数量上, 厂用电设备分散安装于各配电室和电动机控制中心,元件数量众多,运行管理信息量大,检修维护工作复杂。与热工系统相比较,电气设备操作频率低,有的系统或设备运行正常时,几个月或更长时间才操作一次;电气设备保护自动装置要求可靠性高,动作速度快,比如保护动作速度要求在 40ms 以内完成。在电气设备本身构造上,其具有连锁逻辑较简单、 操作机构复杂的特点。在控制方式上,用电系统的主要设备监控需要接入 dcs 系统,但在两台机组共用一台起备变的情况时, 由于一台机组的检修不能影响另一台机组的正常运行, 因此需要考虑两台机组 dcs 电气控制的模式,确保对其控制权的惟一性。总结以上特点,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。既要实现正常起停和运行操作外, 又要实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态,并提供相应的操作指导和应急处理措施,保证电气系统在最安全合理的工况下工作。
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， 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厂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、 电气自动化控制系统的应用
发电厂电气自动化系统或产品可以分成以下几个主要部分：
发变组保护： 含发电机保护、 变压器（含主变、 高厂变、 高备变） 保护，在大中型机组中， 通常以发电机－变压器组保护或发电机－变压器－线路组保护的形式出现。信息来自:输配电设备网发电机励磁调节系统 （AVR） ： 含励磁调节装置、功率单元、机端
变等。
发电厂升压站网络监控系统 （NCS） ： 含高压线路保护、 母线保护、 低压线路保护测控装置、后台监控系统、 “五防” 、 RTU 等。
发电厂厂用电气自动化系统 （EFCS） ： 含厂用中压 6KV/10KV 和低压 400V 系统的保护测控装置、 安全自动装置、 网络通信及后台监控应用系统。
其他电气设备和系统： 如直流电源、 UPS 等的控制系统。
发变组保护装置、 励磁调节装置是发电机组最重要的自动化设备之一， 由于其很高的专业性和重要性， 传统上作为独立的子系统设计和运行， 目前普遍采用嵌入式软硬件开发实现， 系统对外留有通信接口；升压站的作用是将发电机发出的电升高电压后输送入电网， 因此网控系统 （NCS） 的主要作用是实现升压站运行控制的自动化，与电网中普通变电站的综合自动化系统很相似， 由于近年来变电站综合自动化系统技术发展很快，网控系统得益于此， 基本与之同步发展。
发电厂厂用电气自动化系统 （EFCS） 是近年来随着网络通信和软件技术的发展而演变而来的一个新的综合自动化系统。总所周知，发电厂厂用电气二次系统包含众多的控制设备，这些设备的显著特点是可靠性要求高、 功能配置专业化、安装位置分散。长期以来， 厂用电气控制设备一直是独立运行的， 控制难以协调、 信息难以共享， 也不存在实际意义上的系统。从二十世纪 90 年代初期开始， 厂用电气自动化产品经历了一个重要的历史过程， 在这一过程中， 大部分设备完成了从集成电路型向微机型， 或直接从晶体管型和电磁型向微机型的升级换代，实现了厂用电气自动化的一次飞跃。但随后， 自 1998 年左右， 围绕其下一步的发展目标， 在行业内引起了严重的分歧，一种观点认为电气系统应仍以常规硬结线方式接入 DCS 系统，电气二次设备维持分立状态，甚至认为可扩展DCS 功能，在 DCS 中直接实现电气二次设备的功能； 另一种观点认为应利用现场总线和网络对电气二次设备进行联网，一方面以通信方式接入 DCS 系统， 以节省包括 DCS 在内的综合投资，一方面组建电气后台应用系统， 提升电气系统的运行管理水平。
参考文献:
[1]贺家李， 沈从炬、电力系统继电保护原理[M]、北京:中国电力出
1 利用控制关系掌控大局
DK-1电空制动机在电空位控制全列车的逻辑关系：
该控制关系应该贯穿整个制动机学习的始终，特别是在综合作用讲解中，学生觉得困难的是哪些部件会影响结果，各部件间如何连接，动作顺序又如何？为明确地告诉学生出现在控制关系的部件就是能够影响到最终结果的部件，将电空位控制全列车的逻辑关系增加一些部件，形成如下逻辑控制关系：
从控制关系可以知道每个部件在系统中都是接受前一部件的控制产生变化，从而控制后一部件的动作，进而明确系统各部件的动作顺序。通过控制关系的分析，让学生理解司机通过操纵电空制动控制器在不同手柄位置，控制相应电空阀的得电和失电，使均衡风缸充风或排风，再通过中继阀动作控制列车管的充风或排风，列车管的压力变化一方面控制车辆的缓解或制动，另一方面通过机车分配阀主阀部动作控制作用管的排?L或充风，使分配阀均衡部动作控制机车制动缸的排风或充风，从而形成机车的缓解或制动。
2 结合管路图理清各气动阀的动作
通过控制关系的分析，学生明白了电路控制电空阀得电或失电，电空阀控制气路的接通，气路压力的变化引起各气动阀的动作。具体分析中又产生了新的问题：每个电空阀沟通的气路如何描述？几个气动阀的动作混在一起……
首先要明确按照电空阀排列的顺序描述沟通的气路，这样不会遗漏。
其次得电或失电的电空阀沟通的气路怎样表述？这个问题一定要结合管路图，以电空位操纵下电空制动控制器手柄置于“运转位”位为例，缓解电空阀得电，根据下阀口和中阀口沟通的原则，从缓解电空阀下阀口引出的管路出发向下寻找，中间会出现分支，如果是通往别的部件内部的不要管（如通往压力开关208、209内部），如果是穿通过去的继续向下走（如通过止回阀55、塞门157等），直到管路出现标注的名称――总风缸管即为尽头。同样的原理找到缓解电空阀中阀口管路尽头的名称是均衡风缸，则得出结论：总风缸通过得电的缓解电空阀向均衡风缸充风。
最后理清各气动阀的动作，几个主要的气动阀――中继阀、分配阀主阀部、分配阀均衡部，通过在管路图上的分析发现，如果把中继阀逆时针转动90度，则这几个阀膜板、活塞杆的方向是一致的。
气动阀的原理是接受某一管路气体压力的变化，使膜板带动活塞杆移动，打开另一管路充风或排风的通路从而控制其压力变化。中继阀膜板（逆转90°）上下侧分别是列车管和均衡风缸管的压力，主阀部膜板上下侧分别是列车管和作用管的压力（此处工作风缸管虽然在膜板下侧，但它的压力变化和列车管一致，省略），均衡部膜板上下侧分别是制动缸管和作用管的压力。根据控制关系，电空位操纵下电空制动控制器手柄置于“运转位”位时它们的动作顺序为：均衡风缸压力增加中继阀膜板上移列车管压力增加分配阀主阀部膜板下移作用管压力降低分配阀均衡部膜板下移机车制动缸压力降低，机车缓解。
它们的共同点是，膜板下侧压力大则上移，膜板下侧压力降低则下移，膜板上移则上侧管路充风而压力增加，膜板下移则下侧管路排风而压力降低。
3 通过图表总结分析压力变化
关键词：电气自动化控制系统设计思想
伴随着我国加入WTO及科学技术的日渐蓬勃,电气自动化控制系统在实际生活中的应用日益突出。了解这一系统的功能及组成,并在此基础上联系实际情况，和发展方向对电气自动化控制系统的设计做出分析研究,发挥创新精神，努力使其符合实际生产及生活要求，推进我国这一行业的繁荣昌盛是具有重大意义的。
1 电气自动化控制系统的主要功能及组成
1、1 电气自动化控制体统的主要功能
控制回路是为了保证主回路线路运行的稳定与安全，能够实现某项控制功能的若干个电子组件的组合的电气设备之一。这种设备要有以下功能：①自动控制功能。对于电气自动化控制系统，当设备出了故障时，需要开关自动切断电路以保障安全，使得具有自动控制功能的电气操作设备成为必要设备。②保护功能。电气设备在运行过程中会时常发生不可预知的故障，电压或电流以及功率等会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套能够检测这些故障信号并对设备和线路进行自动处理的保护设备。③监视功能。对于控制系统中最重要的自变量电是肉眼看不见的，一台机器设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要借助传感器的各项功能，设置各种视听信号，对整个系统的实时变化做出监控。④测量功能。视听信号只能定性地表明各设备的工作状态，具体的电气设备的工作情况还需专业设备测量出线路的各种参数（如电压、电流、功率和频率的大小等）。
1、2电气自动化控制系统的组成
目前常见的控制系统的基本回路通常由以下几部分组成：①电源供电回路。就是为供电回路提供工作电源。②保护回路。通常由熔断器、失压线圈、稳压组件、热继电器和整流组件等保护组件组成对线路和电气设备进行失压、短路和过载等各种保护。③信号回路。信号回路是将电信号转换成能及时通过直观形式，反映或显示设备(或线路)是否正常工作状态信息的回路。④自动与手动回路。虽然控制工程中，大多使用的是自动控制环节，但是在安装、调试以及紧急故障的处理过程中，手动环节还是不可或缺，一般情况下，通过转换开关和组合开关等方式实现自动与手动的转换。⑤制动停车回路。对于一个完善的系统，有启动过程，也必有制动过程，如能耗制动、倒拉反转制动、再生发电制动和电源反接制动，均是采取了某些特定措施使电动机停车的控制。⑥自锁及闭锁同路。自锁环节是指启动按钮松开后，电气设备维持工作的环节叫做自锁环节，自闭环节则是指未来保证设备运行的安全与可靠，两台或两台以上的电气装置和组件中，简而言之，就是只能一台通电启动，另一台不能启动的保护环节。
2 电气自动化控制系统的设计思想
2、1 集中监控方式
集中监控系统以其系统设计简单，运行维护方便，控制站的防护要求较低等优点被人所熟知，由于电气设备都进入监控，监控对象大量增加，导致主机处理量增大。与此同时，电缆距离增大，在一定程度上，也势必影响了系统的稳定性，由于刀闸隔离的辅助接点部分经常连接不到位，致使设备无法正常工作。像这样的接线方式不但复杂而且维护工作量大，更严重的还存在由于查线或传动过程中因接线复杂而造成失误操作。
2、2 远程监控方式
远程监控方式系统经过实际应用,具有安装和维护成本低、可扩展性强，数据传输实时性好，组态灵活等优点。但是由于Lon works总线和CAN总线等现场总线的通讯速度较低，与电气部分通讯量无法匹敌，所以这种监控方式仅适用于小型系统的监控，无法满足大型设备的电气自动化系统的构建。
2、3 现场总线监控方式
现场总线是智能现场设备的串行连接和自动化系统双向传输的通信网络。现场总线系统具有的技术特点有：①互可操作性与可用性；②对现场环境的适应；③现场设备智能化；④系统的开放性；⑤系统结构的高度分散性。随着近几年网络技术的迅猛发展，以太网(Ethernet)、现场总线等技术已经普遍应用于各种电气自动化控制系统中，且智能化电气设备也有了较快的发展。现场总线监控方式中的PLC、CPU等控制器是开放式系统中连接上远程变频器、启动器和仪表等设备，各装置的功能紧密联系同时也相对独立，各装置之间由中央控制器采集大量信息，使得整个系统的可靠性达到满意效果，即使出现装置故障，也仅影响相应的元件，不会导致整个系统瘫痪，这也正是现场总线监控方式区别于其他监控方式的主要特点。现场总线控制系统控制算法组态和数据库组态等组态技术，生成的参数及算法不仅可以在远程I/O或智能设备上运行，还可以按照现场总线标准定义的功能块可以在智能仪表及执行机构中进行运算，以实现真正的分布式控制。
3 电气自动化控制系统的发展趋势
自IEC61131的颁布后，逐渐发展成为了一个国际化的标准，得到各大控制系统厂商广泛青睐和采纳，OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机网络日渐发挥了非常重要并且不可替代的作用。
与此同时，IT平台和自动化的融合既是市场的需求下的必然结果，也是电子商务普及带来的产物。无论是多媒体技术还是Internet技术，在自动化领域都有广泛的应用前景。随着现实各种趋势的发展，电气自动化必然将得到不断的提高和完善，在更多的领域发挥作用。同时，勇于创新的力量也不容忽视。在提高科学生产效率的同时兼顾减低生产成本，增强产品的市场适应性，满足各方面要求。
总而言之，电气自动化控制系统的设计思想要把握住各项环节的优势并使之得到有效的利用，同时也要力求符合实际的生产要求，保证我国这一行业的稳定健康发展，在不断探索的过程中认识不足并不断的通过高新技术的学校来武装自己，充分发挥创新精神，创造出属于我们自己的控制系统，为我国先进的控制系统添砖加瓦，开创出和谐的发展局面。
参考文献：
[1]周艳惠、电气自动化控制系统的设计[J]、中国新技术新产品，2010年2期、