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[摘要]：随着信息技术及计算机技术的不断发展，自动化、数字化技术开始逐步应用在电厂电力系统建设中，自动化的系统如何进行设计，也就是电气自动化技术的设计是其中非常重要的技术环节，是电厂电力系统自动化技术改造中和建设中需要解决的一个课题。本文主要对电气自动化的系统设计的研究方向、以及电厂电器自动化的应用等几个方面进行探讨，并希望通过对此的研究来提高电网的安全运行水平。
[关键词]：电气自动化技术 电厂 电力系统 运用
中图分类号：F407.67 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）32- 0045 -02
随着微电子信息技术和电力电子技术的飞速发展，电力拖动的控制业已走出了工厂，现代生产自动化系统当中所承担流水线工作的全部控制设备在传统的电子拖动（电力传动）控制下显得很吃力。因此，运用电子技术及自动化技术，提高在交通、农场、办公室和家用电器等多个领域都获得了较为广泛的运用。
一、电厂电力系统中电气自动化技术应用方向
（一）电厂电力系统自动化实时仿真系统的应用该仿真系统在可提供大量实验数据的前提下，还可多种电力系统的暂态及稳态实验同步进行，还能用以协助科研人员测试新装置，且多种控制装置都能与其构成闭环系统，从而为灵活输电系统及研究智能保护的控制策略提供了一流的实验条件。电厂电力系统数字模拟实时仿真系统的引进，方便了对电力系统负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行深入研究，从而建成具备混合实时仿真环境的实验室。
1.综合自动化技术与智能保护的应用
目前，国内的综合自动化领域的研究已达到国际先进水平，智能自动化保护技术领域的研究相对处于国际领先水平，研制的分层式综合自动化装置能够适用于各种电压等级电站。将国内外最新的人工智能、网络通信、微机新技术、自适应理论、综合自动控制理论等应用于电气自动化保护装置中，对电力系统自动化保护的新原理进行了研究，可以大大提高电力系统的安全水平，使得新型保护装置具有智能控制的特点。
2.电力系统中人工智能的应用
电力系统及其元件的故障诊断、运行分析、规划设计等方面将模糊逻辑、专家系统以及进化理论应用到实际研究，并且结合电力工业发展的需要，开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，同时也开展了在上述实用软件研究的基础上以提高电力系统运行与控制的智能化水平。
3.电力系统配电网自动化技术
该技术采用的模型为最新国际标准公共信息模型，输电网的理论算法采用与配网实际与高级应用软件相结合，负荷预测时配
合应用人工智能灰色神经元算法进行，最后进行潮流计算时采用配网递归虚拟流算法。电厂电力系统配电网自动化技术取得了重大技术突破，主要表现在信息配网一体化、高级应用软件、配网模型、中低压网络数字方面，最终，解决了载波正在配电网上应用的路由、衰耗等技术难题，正是因为采用数字信号处理技术，才得以提高了载波接收灵敏度。
二、电气自动化技术在电厂电力系统中的应用
（一）计算机技术在电力系统自动化应用
计算机控制技术在电厂电力系统中起到了至关重要的作用。这是由于随着计算机技术的飞速发展，电厂电力系统中用电等重要环节以及输电、发电、配电、变电环节都需要计算机技术的支撑，这样就会使得电厂电力系统自动化技术同时得到了快速地发展。
1.智能电网技术的应用
信息管理系统作为计算机技术中应用最为广泛的技术之一，电厂电力系统自动化技术与计算机技术结合所形成针对整个全局进行智能控制的技术，也就是智能电网技术，是一个最具典型性的技术，涵盖了配电、输变电和用户以及调度、发电的各个环节。其中变电站自动化系统、稳定控制系统等被广泛应用到计算机技术的系统中，同时一样的还有诸如调度柔性交流输电以及自动化系统等。目前这种数字化电网建设，一定程度上可以说是智能电网的雏形，实际上也为我国建设智能电网做着准备工作。智能电网中较为典型的有智能电网的通信技术，同时在建设的过程中需要很多依托计算机的技术，需要具备实时性、双向性、可靠性的特征，需要先进的现代网络通信技术的应用，而且该系统也是完全依托计算机技术而存在的，同时具有信息管理系统。
2.变电站自动化技術的应用
可以说，变电站的自动化的实现又是依托计算机技术的发展实现的，要实现电力生产的现代化，一个不可缺少的、重要的环节就是实现变电站的自动化。变电站依赖计算机技术实现自动化，在实现的过程中计算机也得到了充分利用，二次设备也随之实现集成化、网络化、数字化，完全是采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆。变电站实现自动化，实现计算机屏幕化以及运行管理和记录统计实现自动化，另外两个组成部分是操纵以及监视，变电站的整体自动化才得以实现，正是如此多的组成部分实现了计算机的自动化管理。为了联系发电厂与电力用户，变电站以及与之相关的输配电线路必不可少。变电站自动化的实现，不仅组成电网调度自动化的一个重要组成部分，更是为了满足变电站的运行操作任务。
3.电网调度自动化的应用
电网调度自动化是电力系统自动化中最主要的组成部分，目前我国将电网调度自动化分为五级，其中各级电网的自动化调度都是与计算机技术的应用分不开的，从高到低分别是：国家电网、大区、省级、地区以及县级调度。其中最重要的组成部分就是电网调度控制中心的计算机网络系统，这些装置在计算机系统的连结下形成一个自动化的电网调度系统，将整个的结合起来。其他的主要组成部分有工作站、服务器、变电站终端设备、调度范围内的发电场、大屏蔽显示器、打印设备。计算机在电网调度自动化的作用不仅要实现对电网运行安全分析的监控，还要实现实时数据的采集，更要实现电厂电力系统的电力负荷预测以及状态估计等功能。因此种种这些，都是通过电力系统专用广域网连结的测量控制以及下级电网调度控制中心等装置。
（二）电厂电力系统自动化中 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厂电力系统自动化中，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。
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。
2. PLC技术的闭环过程控制
并过程控制是指对压力、温度、流量等连续变化的模拟量的闭环控制，PLC通过模拟量 I/O模块对模拟量进行闭环 PID控制，并且实现数字量与模拟量之间的D/A、A/D转换。可使用专用的PID模块，也可用 PID子程序来实现。
3. 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行控制、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。
4. 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。
三、综合自动化技术发展趋势
（一）保护、控制、测量一体化的应用
目前，鉴于人员配备、运行体制、专业分工的不同，我国设计的自动化系统主要是采用在站内进行监控和采集数据的，从而保护了系统的相对独立的模式，用以提供较为清晰的事故分析与处理的相关界面。然而从减少设备重复配置、技术的合理性、简化维护工作量以及系统的发展趋势等多个方面来考虑，可以将保护和控制、测量等方面结合在一起，这样会更能体现出它的优势。由于控制和保护、测量用到的信息源主要均是来自于现场：保护的是设备的主要故障的异常状态信息的采集，这个一般主要是按照额定值来考虑的，通常是对测量精度的要求比较低，但是要求测量状态信息的范围比较宽；通常情况下在测量的额定值附近都会出现明显的波动，然而控制和測量主要是采集运行的状态信息，测量的精度要求则是较高，并要求测量的范围比较窄。因此总控系统单元在经过必要的校核之后可以直接执行动作至回路保护，它之前可以直接地接受来自上位机或者是远方控制的输出命令，这样就简化了不必要的设备投入，可以省去遥控执行以及遥控输出等多个环节，综合来看则是提高了设备的可靠性。
（二）国际标准的应用和现代计算机技术的推广
近几年来，开始越来越普及，IED 电力自动化方面也出现了
广泛地应用。为了实现各个厂家的 IED 设备的信息共享与互相操作，使得厂站的电气综合自动化系统成为主要的开发系统，而后国际的电工委员会也制定了 IEC61850 国际标准，用于规范这一系统。为了使我国与国际接轨，国内目前已经开始了按照 IEC61850标准来进行的电气综合自动化系统的研发。现代计算机技术作为信息处理技术当中的一项主要技术。它包含在计算机技术当中，它主要的表现是在计算机网络系统中，它正沿着并行处理分布式的方向迅速发展。目前，计算机技术已经广泛地应用到了智能建筑的当中，它以通信管理、信息、控制等多个方式在智能建筑OAS、CNS、BAS 当中起到了重要作用，从而构成了主干告诉网络技术，主要有快速FDDI、以太网、ATM以及各种类型的快速网络互连设备等等。一般的局域网主要是采用以太网或者是环型令牌网等为主的，主要是用以满足建筑物内部多个业务的需要的信息传输与交换。智能建筑的对外界通信的主要网络是运用局域网或者是 Internet 等广域网来共同承担建筑的计算机网络。多媒体技术、计算机技术以及通信技术的结合技术正在向家庭办公的方向迈进。
同时，通过创新电气自动化技术，采用计算机的控制保护技术，实现对电气自动化系统的运营检测和故障诊断等，可以提前发现火电设备的系统隐患，并改变控制和保护策略，采取诸如系统冗余等一些主动性控制和保护措施，对系统故障的范围进行自动控制，防患于未然，保证电气自动化系统能够继续保持运行状态。也可以使实现电气自动化系统设备从预防维护的被动和事故后维修转化为预防维护的预知和设备维修的同时进行。
作者简介：
邓祎、男、1970年11月出生、籍贯：四川省遂宁市莲花乡、现任浙江春晖环保能源有限公司工程师与电气部长职务、研究方向：电厂电气自动化技术管理。
[关键词]：电气自动化技术 电厂 电力系统 运用
中图分类号：F407.67 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）32- 0045 -02
随着微电子信息技术和电力电子技术的飞速发展，电力拖动的控制业已走出了工厂，现代生产自动化系统当中所承担流水线工作的全部控制设备在传统的电子拖动（电力传动）控制下显得很吃力。因此，运用电子技术及自动化技术，提高在交通、农场、办公室和家用电器等多个领域都获得了较为广泛的运用。
一、电厂电力系统中电气自动化技术应用方向
（一）电厂电力系统自动化实时仿真系统的应用该仿真系统在可提供大量实验数据的前提下，还可多种电力系统的暂态及稳态实验同步进行，还能用以协助科研人员测试新装置，且多种控制装置都能与其构成闭环系统，从而为灵活输电系统及研究智能保护的控制策略提供了一流的实验条件。电厂电力系统数字模拟实时仿真系统的引进，方便了对电力系统负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行深入研究，从而建成具备混合实时仿真环境的实验室。
1.综合自动化技术与智能保护的应用
目前，国内的综合自动化领域的研究已达到国际先进水平，智能自动化保护技术领域的研究相对处于国际领先水平，研制的分层式综合自动化装置能够适用于各种电压等级电站。将国内外最新的人工智能、网络通信、微机新技术、自适应理论、综合自动控制理论等应用于电气自动化保护装置中，对电力系统自动化保护的新原理进行了研究，可以大大提高电力系统的安全水平，使得新型保护装置具有智能控制的特点。
2.电力系统中人工智能的应用
电力系统及其元件的故障诊断、运行分析、规划设计等方面将模糊逻辑、专家系统以及进化理论应用到实际研究，并且结合电力工业发展的需要，开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，同时也开展了在上述实用软件研究的基础上以提高电力系统运行与控制的智能化水平。
3.电力系统配电网自动化技术
该技术采用的模型为最新国际标准公共信息模型，输电网的理论算法采用与配网实际与高级应用软件相结合，负荷预测时配
合应用人工智能灰色神经元算法进行，最后进行潮流计算时采用配网递归虚拟流算法。电厂电力系统配电网自动化技术取得了重大技术突破，主要表现在信息配网一体化、高级应用软件、配网模型、中低压网络数字方面，最终，解决了载波正在配电网上应用的路由、衰耗等技术难题，正是因为采用数字信号处理技术，才得以提高了载波接收灵敏度。
二、电气自动化技术在电厂电力系统中的应用
（一）计算机技术在电力系统自动化应用
计算机控制技术在电厂电力系统中起到了至关重要的作用。这是由于随着计算机技术的飞速发展，电厂电力系统中用电等重要环节以及输电、发电、配电、变电环节都需要计算机技术的支撑，这样就会使得电厂电力系统自动化技术同时得到了快速地发展。
1.智能电网技术的应用
信息管理系统作为计算机技术中应用最为广泛的技术之一，电厂电力系统自动化技术与计算机技术结合所形成针对整个全局进行智能控制的技术，也就是智能电网技术，是一个最具典型性的技术，涵盖了配电、输变电和用户以及调度、发电的各个环节。其中变电站自动化系统、稳定控制系统等被广泛应用到计算机技术的系统中，同时一样的还有诸如调度柔性交流输电以及自动化系统等。目前这种数字化电网建设，一定程度上可以说是智能电网的雏形，实际上也为我国建设智能电网做着准备工作。智能电网中较为典型的有智能电网的通信技术，同时在建设的过程中需要很多依托计算机的技术，需要具备实时性、双向性、可靠性的特征，需要先进的现代网络通信技术的应用，而且该系统也是完全依托计算机技术而存在的，同时具有信息管理系统。
2.变电站自动化技術的应用
可以说，变电站的自动化的实现又是依托计算机技术的发展实现的，要实现电力生产的现代化，一个不可缺少的、重要的环节就是实现变电站的自动化。变电站依赖计算机技术实现自动化，在实现的过程中计算机也得到了充分利用，二次设备也随之实现集成化、网络化、数字化，完全是采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆。变电站实现自动化，实现计算机屏幕化以及运行管理和记录统计实现自动化，另外两个组成部分是操纵以及监视，变电站的整体自动化才得以实现，正是如此多的组成部分实现了计算机的自动化管理。为了联系发电厂与电力用户，变电站以及与之相关的输配电线路必不可少。变电站自动化的实现，不仅组成电网调度自动化的一个重要组成部分，更是为了满足变电站的运行操作任务。
3.电网调度自动化的应用
电网调度自动化是电力系统自动化中最主要的组成部分，目前我国将电网调度自动化分为五级，其中各级电网的自动化调度都是与计算机技术的应用分不开的，从高到低分别是：国家电网、大区、省级、地区以及县级调度。其中最重要的组成部分就是电网调度控制中心的计算机网络系统，这些装置在计算机系统的连结下形成一个自动化的电网调度系统，将整个的结合起来。其他的主要组成部分有工作站、服务器、变电站终端设备、调度范围内的发电场、大屏蔽显示器、打印设备。计算机在电网调度自动化的作用不仅要实现对电网运行安全分析的监控，还要实现实时数据的采集，更要实现电厂电力系统的电力负荷预测以及状态估计等功能。因此种种这些，都是通过电力系统专用广域网连结的测量控制以及下级电网调度控制中心等装置。
（二）电厂电力系统自动化中 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厂电力系统自动化中，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。
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。
2. PLC技术的闭环过程控制
并过程控制是指对压力、温度、流量等连续变化的模拟量的闭环控制，PLC通过模拟量 I/O模块对模拟量进行闭环 PID控制，并且实现数字量与模拟量之间的D/A、A/D转换。可使用专用的PID模块，也可用 PID子程序来实现。
3. 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行控制、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。
4. 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。
三、综合自动化技术发展趋势
（一）保护、控制、测量一体化的应用
目前，鉴于人员配备、运行体制、专业分工的不同，我国设计的自动化系统主要是采用在站内进行监控和采集数据的，从而保护了系统的相对独立的模式，用以提供较为清晰的事故分析与处理的相关界面。然而从减少设备重复配置、技术的合理性、简化维护工作量以及系统的发展趋势等多个方面来考虑，可以将保护和控制、测量等方面结合在一起，这样会更能体现出它的优势。由于控制和保护、测量用到的信息源主要均是来自于现场：保护的是设备的主要故障的异常状态信息的采集，这个一般主要是按照额定值来考虑的，通常是对测量精度的要求比较低，但是要求测量状态信息的范围比较宽；通常情况下在测量的额定值附近都会出现明显的波动，然而控制和測量主要是采集运行的状态信息，测量的精度要求则是较高，并要求测量的范围比较窄。因此总控系统单元在经过必要的校核之后可以直接执行动作至回路保护，它之前可以直接地接受来自上位机或者是远方控制的输出命令，这样就简化了不必要的设备投入，可以省去遥控执行以及遥控输出等多个环节，综合来看则是提高了设备的可靠性。
（二）国际标准的应用和现代计算机技术的推广
近几年来，开始越来越普及，IED 电力自动化方面也出现了
广泛地应用。为了实现各个厂家的 IED 设备的信息共享与互相操作，使得厂站的电气综合自动化系统成为主要的开发系统，而后国际的电工委员会也制定了 IEC61850 国际标准，用于规范这一系统。为了使我国与国际接轨，国内目前已经开始了按照 IEC61850标准来进行的电气综合自动化系统的研发。现代计算机技术作为信息处理技术当中的一项主要技术。它包含在计算机技术当中，它主要的表现是在计算机网络系统中，它正沿着并行处理分布式的方向迅速发展。目前，计算机技术已经广泛地应用到了智能建筑的当中，它以通信管理、信息、控制等多个方式在智能建筑OAS、CNS、BAS 当中起到了重要作用，从而构成了主干告诉网络技术，主要有快速FDDI、以太网、ATM以及各种类型的快速网络互连设备等等。一般的局域网主要是采用以太网或者是环型令牌网等为主的，主要是用以满足建筑物内部多个业务的需要的信息传输与交换。智能建筑的对外界通信的主要网络是运用局域网或者是 Internet 等广域网来共同承担建筑的计算机网络。多媒体技术、计算机技术以及通信技术的结合技术正在向家庭办公的方向迈进。
同时，通过创新电气自动化技术，采用计算机的控制保护技术，实现对电气自动化系统的运营检测和故障诊断等，可以提前发现火电设备的系统隐患，并改变控制和保护策略，采取诸如系统冗余等一些主动性控制和保护措施，对系统故障的范围进行自动控制，防患于未然，保证电气自动化系统能够继续保持运行状态。也可以使实现电气自动化系统设备从预防维护的被动和事故后维修转化为预防维护的预知和设备维修的同时进行。
作者简介：
邓祎、男、1970年11月出生、籍贯：四川省遂宁市莲花乡、现任浙江春晖环保能源有限公司工程师与电气部长职务、研究方向：电厂电气自动化技术管理。