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[关键词]电气自动化 ECS 实现方式 问题
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
电厂电气自动化系统（ECS）是指使用保护、测控、通信接口、监控系统等设备实现所有电厂电气设备的监测、控制、保护和信息管理。是实现发电厂电气自动化的全面解决方案。
国内大部分发电厂都采用集散控制系统（DCS）来实现热工系统的自动化运行，而传统的电气系统一般采用“一对一”的硬连接控制以及仪表监视，自动化水平相对落后。为了提升电气系统的自动化水平，应考虑建设相对独立的电气控制系统，ECS系统包括电厂所有电气子系统即升压站子系统、机组子系统和厂用电子系统。
2 电气控制对象的特点
以火力发电厂为例，电气控制系统相对于热机等设备而言，其需要控制的信息采集量和对象并不是很多，其操作频率也相对较低，但须要强调快速性与准确性。而对于电气设备的保护自动装置的可靠性也要求较高，并且动作速度要快，抗干扰性较好。
热力系统控制需要处理的信息量很大，系统也很复杂，多以过程控制为主；电气控制系统（ECS）主要以数据采集系统和顺序控制为主，连锁保护较多。
3 电气控制系统ECS概述
电气控制系统ECS（Electrical Control System）一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。其任务是保证一次设备运行的可靠与安全，因此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。
一般ECS设备主要功能包括：测量功能、监视功能、自动控制功能和保护功能。即实现对相关的电气设备监控、联锁及各电气参数的测量，并可在操作员站CRT画面上显示各系统设备状态、工况，并全部实现软操作等功能；实现对发变组及各配电设备事故、预告、保护动作后的报警，光字牌显示、历史站记录、追忆打印等功能；实现发电机顺控自动升压自动准同期并网；实现高备厂变及各低备厂变的自动切换操作等功能。
常用的控制线路的基本回路包括：电源供电回路、保护回路、信号回路、自动与手动回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路。在设备操作与监视当中，传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在小型设备和就地局部控制的电路中传统元部件仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。
4 ECS在DCS中的实现方式
4.1 部分DCS方式
仅由DCS软件实现电气逻辑，通过DCS的I/O通道或网络通信将控制指令发送到电气控制装置上。DCS可实现联锁的投退，开关的分合闸，电动机的启停，操作指令合法性的逻辑检查和揭示逻辑实现条件等。对于发电机励磁调节器AVR（自动电压调节器）、发电机准同期装置ASS、发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等，其功能靠自身装置实现，仅通过DCS实现装置的投、退。
优点：电气装置独立，完全由其自身实现安全性连锁逻辑，脱离DCS系统，依靠自身仍然能够维持安全运行；缺点：可靠性取决与装置。
4.2 完全由DCS硬件和软件实现电气逻辑
包括发电机同期逻辑、厂用电自动切换逻辑、发电机励磁调节器甚至简单的继电器保护逻辑等。有些DCS已有相应的专用硬件模件，与其软件组态完成相应电气装置的功能。
优点：软硬均在DCS，灵活方便功能强；缺点：对DCS要求高，负担重，可能影响其它控制系统，并且某些功能上难实现（发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等）。
5 存在的问题及建议
ECS的监控系统与各个保护的通讯接口没有统一的规约，因其保护型号不同，相应的规约也有较大差异。例如，威盛电能表规约DL/T 645-1997，而许继的保护规约为IEC-870-5-103。这就需要网络通讯管理机对这些规约进行解释，对系统的调试带来了很多困难。而实际工程项目中，通常留给调试的时间也十分紧张，因此会出现随着投产的进行，消缺也紧随其后的情况。
从系统的结构可以看出，各间隔分散的数据，容易发生由于传送数据量大，受通信速率、数据缓冲区容量等的限制使通道阻塞，造成信息传输的瓶颈。
在监控系统设计与实施过程中，还需要特别强调信息总量的问题，因为信息采集内容越全，对电厂监视和事故处理越有利，但经过一段时间的运行，就会发现还存在一个信息优化的问题。特别是对于保护装置通过监控系统上传的报文，例如当保护动作时，装置就会上传大量的报文，从而影响了运行人员对重要信息的捕捉。所以，我们必须对系统所采集的信息进行一定的优化与筛选。
监控系统的技术指标也是需要着重考虑的重要因素之一。但是，系统的很多技术指标既没有确切的定义，在现场调试过程中也不便于测试，如网络负荷率和CPU等。间隔设备并没有像微机保护那样明确的校验规程。随着监控系统在电厂运行中所处的重要地位，这些问题不容忽视，必须立即制定相关的调试、校验规程，以保证监控系统正常稳定的运行。
6 结束语
ECS系统将各自独立运行的继电保护装置、测控装置、自动装置等通过现场总线或以太网连接起来构成系统，通过网络和后台软件，实现了电气系统的协调控制、故障分析和运行管理，提高了整个发电厂的自动控制水平和运行管理水平，同时，减小了运行人员的劳动强度和设备的维护量，对提高电厂安全、稳定、可靠、管理的运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益等都具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 吴烽.发电厂电气综合自动化系统的研究[D]华北电力大学，2005.
[2] 李东平.达拉特发电厂电气综合自动化的方案研究和实施[D].华北电力大学，2006.
关键词：电气；自动化；控制设备
电气自动化就是使产品的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。随着机械电子技术、微电子技术迅猛发展，电气自动化控制在国民经济的各个行业都得到了广泛的应用，大大方便了人们的生活。电气自动化程度是一个国家电子行业发展水平的重要标志，同时，自动化技术又是经济运行必不可少的技术手段。电气自动化具有提高工作的可靠性、提高运行的经济性、保证电能质量、提高劳动生产率、改善劳动条件等作用。
随着电气自动化的提高，控制设备的可靠性问题就变得日益非常突出。控制设备的可靠性是可靠性学科的一个重要组成部分。在20世纪70年代，我国就建立了电子产品的可靠性与环境试验研究所，开始了可靠性增长的研究工作。1984年组建了全国统一的电子产品可靠性信息交换网，并颁布了GJB299-87《电子设备可靠性预计手册》，有力地推动了我国电子产品可靠性工作。
1 加强控制设备可靠性研究的重要意义
1．1 可靠性提高产品质量
产品质量就是使产品能够实现其价值、满足明示要求的特征和特质。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、经济性和安全性。由此可见，可靠性在产品质量中占有主导地位。只有可靠性高，发生故障的次数才会少，那么维修费用就少，相应的安全性也随之提高。因此，产品的可靠性是产品质量的核心，是生产厂家追求的目标。
1．2可靠性可以增加市场份额
随着国家经济的高速发展，用户不仅要求产品性能好，更重要的是要求产品的可靠性水平高研究发现，只有那些具有高可靠性指标的产品，才能在日益激烈的竞争中得以取胜。随着电气自动化控制设备自动化程度、复杂度越来越高，可靠性技术已成为企业在竞争中获取市场份额的有力工具。
2 制设备的可靠性现状
2．1工作环境、使用及维护不当是控制设备可靠性指标低的重要原因
电气设备所处的工作环境多种多样。气候条件、机械作用力和电磁干扰是影响控制设备可靠性的主要因素。
(1）气候条件主要包括温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素，对控制设备的影响主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。
(2）机械条件是指电气设备在不同的运载工具中使用时所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用，使得控制设备元器件损坏失效或电参数改变，结构件断裂或变形过大以及金属件的疲劳破坏等。
(3）控制设备工作的周围空间充满了由于各种原因所产生的电磁波，造成外部及内部干扰。由于电磁干扰的存在，使设备输出噪声增大，工作不稳定，甚至不能安全工作。
同时，操作人员在没有完全掌握控制设备原理的基础上进行操作，导致对控制设备不能熟练而正确的操作，并且不能对设备进行及时的维护和保养，都会导致控制设备可靠性指标低。
2．2元器件质量低下是控制设备可靠性指标偏低的一大原因
目前元器件生产厂家众多，参差不齐。如果控制设备的使用企业规模较小，质量管理体系不健全，导致零部件进厂检查出现漏洞；同时，元器件厂家间的恶性竞争，导致产品价格低廉，迫使企业不顾及元件质量进行采购，这些都会导致控制设备可靠性指标偏低，并且降低了使用寿命。
3提高控制设备的可靠性对策
要提高电气自动化控制设备的可靠性，必须根据控制设备的特点，采用相应的可靠性设计方法，从元器件的正确选择与使用、散热防护•气候防护等入手，使系统可靠性指标大大提高。
（1）在控制设备设计阶段，研究产品与零部件技术条件，分析产品设计参数，研讨和保证产品性能和使用条件，正确制定设计方案；其次，根据产量设定产品结构形式和产品类型。因为产量的大小决定着生产批量的规模，生产批量不同，其生产方式类型也不同，因而其生产经济性也不同；同时，运用价值工程观念，在保证产品性能的条件下，按最经济的生产方法设计零部件；在满足产品技术要求的条件下，选用最经济合理的原材料和元器件，以求降低产品的生产成本；全面构思，周密设计产品的结构，使产品具有良好的操作维修性能和使用性能，以降低设备的维修费用和使用费用。
（2）从生产角度来说，设备中的零部件、元器件，其品种和规格应尽可能少，尽量使用由专业厂家生产的通用零部件或产品立足于使用国产材料和来源多、价格低的材料；设备（含零部伟的加工精度要与技术条件要求相适应，不允许无根据地追求高精度在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，装配也应简易化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，便于自动流水生产。
（3）电子元器件的选用准则。根据电路性能的要求和工作环境的条件选用核算的元器件，元器件的技术条件、技术性能、质量等级均应满足设备工作和环境的要求，留有有足够的余量；优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，不选用淘汰和禁用的元器件；应最大限度地压缩元器件的品种规格，减少生产厂家，提高它们的复用率；除特殊情况外，所有电子元器件应按不同的要求经过必要的可靠性筛选后，才能用到产品中；优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件。对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定；仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选择要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。
（4）控制设备的散热防护。温度是影响电子设备可靠性最广泛的一个因素。电子设备工作时，其功率损失一般都以热能形式散发出来，尤其是一些耗散功率较大的元器件，如电子管、变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外，当环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，将使设备温度升高。
例如，半导体器件对温度反应很敏感，过高的温度会使器件的工作点发生漂移、增益不稳定、噪声增大和信号失真，严重时会引起热击穿。因此，通常半导体器件的温度不能过高，如锗管不超过70～100℃；硅管不超过150～200℃表l列出了常用元器件的允许温度。
因此对于半导体分立器件散热需要考虑：
对于功率小于100mw的晶体管，一般不用散热器；大功率半导体分立器件应装在散热器上；散热器应使肋片沿其长度方向垂直安装，以便于自然对流。散热器上有多个肋片时，应选用肋片间距大的散热器；半导体分立器件外壳与散热器间的接触热阻应尽可能小，应尽量增大接触面积，接触面保持光洁，必要时在接触面上涂上导热膏或加热绝缘硅橡胶片，借助于合适的紧固措施保证紧密接触；散热器要进行表面处理，使其粗糙度适当并使表面呈黑色，以增强辐射换热；对于热敏感的半导体分立器件，安装时应远离耗散功率大的元器件。
(5）电子设备的气候防护潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大，其中潮湿的影响是最主要的特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时会使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象，使电性能下降，故障上升。
当电子设备受到潮湿空气的侵蚀，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜，并渗透到材料内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，体积电阻率降低，介质损耗增加，零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护作用。通常采用浸渍、灌封、密封等措施。
4结语
【关键词】自动化控制；制约技术；功能
近年来，在我国电气自动化技术发展的过程中，人们也将许多先进的科学技术应用到电气自动化技术当中，从而保证电气自动化技术顺利的实施，为人们创造出更多的经济利益和社会效益。下面我们就简单的介绍一下，自动化控制中电气自动化制约技术的相关内容。
1、当前电气自动化控制技术的状况与发展
早在上个世纪50年代，人们就是对电气自动化进行研究开发，而随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术和管理理念应用的电气自动化当中，从而电气自动化控制技术进行相应的改进和完善。目前，电气自动化控制技术已经被人们广泛的应用到了各个行业当中，并且取得了不错的效果。
1.1电气自动化控制技术的实际状况
近年来，人们也将现代化的信息技术应用的到了电子自动化技术当中，这不仅有利于电气自动化系统的业务信息数据的管理，还可以对电气自动化系统的整个运行过程的实际动态进行监控，从而实现生产数据的现代化、规范化的管理。并且将信息技术应用到电气自动化当中，也可以充分的发挥出电气自动化设备的应用效果，这也有利于人们对电气自动化的控制系统的日常维护工作和检修工作的开展。此外，在当前社会经济的发展的过程中，人们也可以借助计算机技术来对电气自动化系统进行有效的控制，进而将人员工作和计算机运作紧密的结合在一起，使得人们在对电气自动化系统进行维护和检修的过程中更加便利。
1.2电气自动化控制技术的发展
目前在我国沿海地区，电气自动化技术已经得到了人员的广泛应用，这不仅有效的促进了我国社会经济的发展，还有利于我国电气自动化技术的改革，为我国国民经济的发展提供一个持续、稳定、健康发展环境，从而进一步的强化了企业或者事业单位在当前社会主义市场经济体制中的竞争力，使其工作效率得到全面的增长。
2、电气自动化控制技术的重要功能
在我国工业企业经济发展的过程中，人们为了降低其经济成本，提品的生产效率，就将电气自动化控制技术应用到其中，这不仅实现了企业经济的可持续发展，为现代工业化生产提供了前提条件，还有效的提高企业在当前社会经济发展经济效益和社会效益。为此，当前大多数工业企业在经济发展的过程中为了使其电气自动化技术的应用效果可以全方位的发挥出来，我们就要采用相关的技术受到来对其控制之间的功能进行不断的改进和完善，以确保我国社会主义市场经济的全面发展。其中电气自动化控制技术的功能主要表现在以下几个方面。
（1）保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时，在不同条件下会产生各种不同的故障，如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围，那么系统就会及时终止运行，而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系，依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路，将保护设备的效用充分发挥出来。
（2）测景功能。电气设备运行时，一定要做好相应的观察与测定工作，其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处，并加以完善和改进，以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况，就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器，通过有效性措施做好观察与控制工作，最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。
（3）自动控制功能。该功能主要为了控制具有庞大体积的大电流开关设备与高压开关设备。电气设备在实际运行工作中，通常会采用分散型操作方式来管理与控制整个系统，通过操作系统对分与闸进行全面控制，特别是电气设备出现突发性故障时，系统会及时切断电路，而为了实现这一过程就要合理科学的建立出一个能够自动管理与控制供电设备与电气操作设备的系统，只有这样才能及时有效地控制与管理整个供电设备，使电气自动化控制技术的自动控制功能得以实现，最终达到保证电气自动化控制技术正常运行的目的。
（4）监控功能。人们无法用肉眼分辨电气自动化控制技术是否存在电流，也无法分辨电气设备是否带电。针对这一情况，应有效的制定出与之相应的信号指示与信号标示，并加以完善。比如采取故障声音与信号灯等各种提醒措施来严格控制与管理电气自动化控制设备，只有这样才能及时分析与掌握电气设备的实际运行情况和具体生产情况，这不仅大大提升了电气设备的日常维护效率，还有效缩短了人工处理故障时间。
3、电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势
目前，随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高，工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新，尤其是在计算机技术运用方面更为突出，从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势，也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。例如现阶段的电气自动化控制技术虽然已达到了自动化控制的目的，但在电气设备的自动控制上仍存在着一些守旧观念，还需对其采取有效性改进措施，以顺利转变成高效、便利和环保的控制方式。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要核心的网络化自动控制体系，但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同，所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下，电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明，最终迈向科学化与智能化的发展道路。
4、结束语
由此可见，在我国社会经济发展的过程中电气自动化技术有着十分重要作用，它不仅有利于社会经济的发展，还为我国工业企业的创造了较多的经济效益和社会效益，而且还大幅度的提高了工厂在产品生产过程中的安全性，为我国的工业企业的经济发展创造了一个健康、稳定、持续的发展环境。不过，从当前我国电气自动化技术的发展情况来看，其电气自动化控制技术在实际应用的过程中，还存在着许多问题，因此我们还要在不断的实践过程中，来对其进行相应的改进和完善，从而推动我国国民经济的增长。
参考文献
关键词：电气自动化；控制技术；水力发电；电力能源；电力生产 文献标识码：A
中图分类号：TM763 文章编号：1009-2374（2016）34-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.071
伴随我国社会经济发展与人民生活水平的提升，社会电力消耗量逐年上升，企业与人民对电力能源的需求也逐渐提高。在此社会需求背景下，电厂就需不断改革自身发电技艺与设施，提升电力生产效率与水平，以此满足社会对电力资源的需求缺口。而电气自动化控制技术就是发电技术改革进程中的重要产物，其技术的应用与实践，将对电厂发电成效的优化改进起着关键影响。因此本文以水电厂电气自动化控制技术为研究出发点，对其技术的概念、特点与内容做逐一分析研究，并探究自动化控制技术在水力发电厂的具体应用措施。
1 电气自动化控制技术概述
电气自动化控制技术是指将网络通信、计算机与电子技术相互结合，由此形成的一类新型综合化控制技术，其技术的研究应用目的在于提升电气技术工艺的自动化生产水平，实现工业生产的自动化与智能化目标。因此电气自动化控制技术的关键在于电子技术，其技术作为现代工业生产提升效率质量的重要措施，被应用于各类工业生产领域中。
电气自动化控制技术的特点主要有两个方面：
1.1 技术覆盖面广
即控制技术本身为融合了多类学科领域的综合性技术，所用科学知识与技术极为广泛。因此在技术研发与应用上的要求相对较高，电气自动化控制技术的研究需要多种技术的配合发展，任一软硬件技术的缺失都会影响电气自动化控制技术的水平与使用。
1.2 控制技术的电子化程度较高
电气自动化控制技术的关键在于电子技术，其技术的主要实践、应用方式即是经由电子信号的传输、处理来对工业生产做自动化管理与控制，因此控制技术具有较强的电子性，其电子技术的水平将直接影响整个自动化控制技术的成效与质量，对电气自动化控制技术的研究应用，关键在于及时发展其电子技术，优化控制技术的电子水平。
2 电厂主要电气自动化控制技术分析
2.1 电网调度自动化技术
电厂电气自动化控制技术的一大应用项目，就是电网调度自动化技术，该技术通过计算机与通信网络技术的辅助，对电厂电网中各个部分、构件的运行情况做实时收集与了解，进而掌握到电网整体的运行情况，并为调度人员的决策提供电网运行数据与信息支持。作为电力系统的重要构成部分，电网调度自动化技术能够有效调控电厂发电系统，保证其正常运行与发电质量，并能显著优化电网的工作调配效率，以处理电厂发电系统因发电工作调度不佳出现的发电故障问题，进而保障电厂发电的持续稳定。
2.2 ECS系统
ECS系统伴随电厂电气工艺技术改革发展，研制出的新型电气自动化控制技术，该技术主要使用计算机与电子信号处理等手段，对电厂的各个器械设施做监控、维护与管理工作。ECS系统的结构使用分层分布式架构，该架构共分为三层（站控层、通信管理层与间隔层），此三层结构的构成与功用各有不同，这其中站控层主要由硬件构成，负责各类应用软件与控制系统间的通信传输。通信管理层主要由通信网与通信管理设备构成，发挥出网络与系统做联系衔接的作用。间隔层由各类专业化功能设备构成，实现对电厂发电系统电压保护、电流切换、自动控制等功能。具体ECS系统结构如图1所示：
电厂传统的控制系统主要为集散控制系统（DCS），此系统将计算机、通信等技术进行结合，对发电厂的各个主要工作设施进行分散控制与分级管理。但该系统线路较为单一，极大地影响了输电效率，无法满足人们的用电需求，并且DCS系统可控的信号种类不足，若要增加可控信号种类，就需增设电缆、变送器等设备，抬升电厂的自动化控制成本。目前ECS系统在DCS中的主要实现应用方法主要有以下两种：
2.2.1 部分DCS法。该方法是仅使用DCS系统软件来进行电气自动化控制，系统控制指令信号经由网络通信，或是DCS系统的I/O通道直接传输到电气控制设备上，由此达到对各个电气控制设备开启停止、分合闸门等使用目的。而继电保护等装置设备的控制则仅由DCS系统进行操控，此类装置设备的功能发挥并不依赖DCS系统，即使系统停止作用仍然能够发挥装置作用。
2.2.2 完全DCS法。该方法是完全由DCS系统软硬件做电气自动化控制的方式，将系统硬件与软件结合来发挥部分电气控制设备的作用，两类方法的优劣对比如表1所示：
通过将ECS系统与DCS的结合改进，能弥补DCS系统本身存在部分缺陷，并改变原本DCS系统单一的线路情况，令其电路更趋多元化。ECS系统的建立也能令发电系统的用电维持在均衡状态，同时对线路设置的优化改进，也有利于系统管理、维护工作的有效开展。
3 电厂电气自动化控制技术在水力发电厂的应用研究
水力发电厂的计算机监控系统，主要应用目的在于对发电装置设施做操控管理、自动发电并管理电压、对发电系统进行自诊处理、传输系统的数据信息、报警等功能。当前我国大部分的水力发电厂的计算机监控系统均为H90000V4.0系统，比如大唐国际长河坝水电站监控系统就是H90000V4.0。此系统将电子技术、计算机技术与通信网络技术做整合统一，设计出开放化分层分布式结构体系。长河坝水电站H90000V4.0监控系统分为两层结构：一层为场站控制层；一层为现地控制层。这其中场站控制是对整个水电厂装置设施进行监控管理，其主要由操作站、采集服务器、通讯服务器与应用服务器构成。而现地控制层则主要由各个水电厂装置设施中的现地控制单元组成，以对各个装置设施做实施监管控制。
H90000V4.0系统同时也可依照其部件功能的不同划分为各个模块部分，各模块依照自身功能的差异位于不同的分层中，通过各模块的作用衔接实现对水电厂整体的监管控制。例如LCU单元位于LCU层之中，负责各个装置设施数据的采集与监督作用。而主站监控功能模块与水电厂数据库则主要位于场站控制层之中，以控制所用电厂装置设施完成自身的功能作用。
要确保水力发电厂的计算机监控系统的运行可靠性与安全性，就应提升其系统的运行安全与质量标准，通过为H90000V4.0系统增加部分冗余手段保证系统运行的稳定与安全。比如对系统各个节点均加装冗余配备，从而在主机装置出现故障问题时，冗余配备能确保系统运行的稳定，防止因主机故障影响监控系统的整体功能发挥。同时也可对场站控制层与现地控制层使用双冗余结构予以衔接，令其互为备用网络，防止在网络通信出现故障问题时，缺少备用网络引发信息数据传输问题。
由于H90000V4.0系统的结构使用开放化架构，因此可方便进行系统功能扩充，依据各水力发电厂的实际需求来配置系统构件，实现使用者所需的功能用途，进而减少水电厂的设备采购成本与重复投资费用，节省发电企业的自动化控制成本。例如长河坝水电站H90000V4.0系统的操作系统即为标准汉化版的UNIX，同时使用较少节点设置WINDOWS系统，使得整个计算机监控系统的扩展或是维护工作都较为简便可行。
4 结语
综上所述，电气自动化控制技术伴随各类技术工艺，特别是电子技术的进步发展，其自动化控制水平与成效逐渐提高，并已成为电厂的重要应用技术。而随着电厂电量供应需求的提升，电厂的发电压力与技术要求愈发提高，电气自动化控制技术的选用与改进也应随之加强，各水力发电厂应结合自身的发电需求与技术特点，引入适合于本电厂的自动化控制技术，以优化电厂的发电效率与质量，满足社会对电力资源的需求。
参考文献
[1] 潘海龙，刘旭杰.电厂电气自动化技术应用探讨[J].电子测试，2016，（7）.
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【关键词】电气自动化；控制系统；设计要点
随着现代化技术的高速发展，人们平均生活平的不断提升，快节奏、高质量和节能已经成为当今社会的主流思想。同理，电气自动化控制系统的设计也是以这三点为最终目标，创建高效率、高质量、高水平的电气自动化控制系统。下面简要介绍电气自动化控制系统的现状以及该系统的设计要点。
1电气自动化控制系统概述
1.1电气自动化控制系统的现状
电气自动化控制系统已经逐步在我国各个领域中广泛应用，为我国工业生产以及统一化管理提供可靠的技术支持。该控制系统利用计算机网络技术很大程度上提高生产效率和精确度，也使得应用、检修更加简单、便捷。电气自动化控制系统通过电缆将计算机、CPU智能仪表等主要设备相连接，利用中央控制器对其统一控制管理，随着计算机网络技术的不断发展，电气自动化控制系统逐渐向信息化、智能化的方向发展。
1.2电气自动化控制系统的特点
电气自动化控制系统是以计算机技术为基础的现代化技术，随着近几年飞速的发展已经取得很大的进步，其一般具有工作效率高、精确度高、可靠性高、抗干扰性强、批量连锁防护功能和反应敏锐的优势，但是该控制系统与传统控制系统相比，其信息量少、操作频率低、控制对象局限等缺点，需要我们进一步研发，不断优化电气自动化控制系统。
1.3电气自动化控制系统的功能
电气自动化控制系统的功能主要包括自动控制和保护功能、检测和维修的功能、监视功能和测量功能。自动控制和保护功能是指电气自动化控制系统对设备的控制与保护，例如设备出现故障，该系统自动启动安全开关切断设备电源，保护设备；在该系统控制过程中，设备可能出现不可预知的故障，因此也要具备自动检测故障以及维修的功能；监视功能是利用传感器等设备，检测人眼无法察觉的变量，通过收集的各个变量来判定该设备是否处于正常状态，还可以检测设备周围环境质量；测量功能是利用测量仪器对线路相关参数进行测量，确实掌握设备运行的相关参数，实现电气自动化控制。
2电气自动化控制系统的基本结构
电气自动化控制系统主要由间隔层、通讯层和监控层三个层次组成。间隔层位于电气自动化控制系统的底层，该层需要针对系统所控制的对象进行设计；通讯层位于系统的中间层，是系统实现网络传输的关键，在间隔层与监控层之间建立通讯渠道；监控层位于系统的最顶层，该层是实现自动化控制系统的核心部位，是由现场控制层、信息管理层、中心监控层和远程设备层等部分组成。
3电气自动化控制系统的设计要点
3.1数据采集模块的设计
监控系统中分别体现不同的功能，现场控制层主要负责数据采集、相关控制参数的设置等内容。我们以数据采集模块设计为例简要分析其设计要点：数据采集模块的设计主要分为模拟量数据采集、数字量数据采集和电能量数据采集三个部分。在交流电路中模拟量数据采集某个周期内交流电压信号、电流信号的瞬时值，并将模拟值通过A/D转换，后经过运算处理，得到被测电压的有效参数；数字量数据的采集，其中主要包括断路器运行状态、隔离开关状态、继电器保护信号等数字量的采集；电能量数据的采集包括有功电能与无功电能数据。数据采集模块中的模拟量数据、数字量和电能量数据需要通过数据传输模块处理、传输至采集系统，数据采集系统对相关数据进行实时记录，并将数据信号传输至上层系统，上层系统接收系统，发出控制命令，并将该信号转换为其他模块可识别的信号，从而实现各个模块之间的相互通讯。
3.2数据传输模块的设计
数据传输模块是给基于多通道数据传输通道模式进行设计，数据传输模块主要负责类型、性质、传输目的等不同参数进行处理，同时完成接受数据的分析处理，将分析后的数据传输至电气自动化控制系统的应用平台。数据传输模块设计时需要注意在保证数据传输质量的前提下提高数据传输的效率，尽可能降低数据传输的网络环境要求，即将传输的数据通过通讯模块后，将其直接传送到数据分析系统，在数据分析系统中对其进行分类打包，然后将其送入该数据专用的传送通道进行传送，该类传输数据具有不同类型传输具有相对的独立想和完整性。
3.3监控系统的设计
监控系统的设计方式主要分为集中监控、远程监控和现场总线监控三种设计方式，每种设计都具备其各自的优缺点，我们在这里浅要分析：集中监控设计具有便于维护、控制站防护要求低、系统设计简单。集中控制系统主要是将该系统各个功能集中在处理器上，因此处理器需要承担很大的负担，处理器任务过重很可能影响其处理器的运行速度。随着电气自动化控制系统的控制对象逐渐扩充，该处理器的任务越加沉重，从而造成主机冗余下降、电缆数量增加、增加成本、可靠性降低等一系列问题；远程监控系统的设计可以很大程度上节约成本，例如电缆费用、安装费用等。该系统相对于集中控制系统更为可靠与更佳灵活，但是该系统的通讯量相对较低，仅适用于小型系统监控，不适用于企业全体电气自动化控制系统的实施；现场总线监控设计是对以太网、现场总线等计算机网络技术的充分应用，该设计方式的系统更具针对性，不同间隔具有不同功能，该设计方式具有远程监控的所有优势，同时还可以进一步降低成本，例如隔离设备、I/O卡件、模拟量变送器等费用的降低，智能设备与系统通过通讯线进行连接，一定程度上降低安装成本等。各个装置、功能都具有相对的独立性和完整性，装置之间仅仅用网络连接，具有很强的灵活性，其中任意装置出现故障，并不影响系统中其他设备的运行，大大提升系统的可靠性，因此该设计方式广泛受到现代化市场的欢迎，具有降低成本、提高效率、维护便捷、灵活性高、可靠性高等优势。
4结束语
综上所述，电气自动化控制系统目前已经走入现代化市场，受到各大企业的热烈欢迎，为了提升企业自身的竞争实力，紧跟时代的步伐，其系统设计的合理性、创新性是该系统的关键之一，从而进一步提升我国工业自动化综合水平。
参考文献
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1.当前电气自动化控制技术的状况与发展
电子信息技术对电气自动化控制技术的整个发展过程来说有着十分重要的作用，也就是说电气自动化控制技术在一定程度上取决于电子信息技术。自上世纪50年代以来，人们已开始越来越重视电气自动化技术，近年来更是广泛应用于各个领域中。
1.1电气自动化控制技术的实际状况
信息技术在电气自动化中得到广泛应用，这从管理的角度上看，电气自动化体系的相应业务数据处理正被信息技术逐步简化，有效监控了整个生产过程的实际动态情况，达到保证数据完整与全面的目的。而且信息技术在电气自动化装备的革新上也充分发挥着应有效用，例如微电子技术推动了电气自动化控制体系中存在的部分装备界限从传统定义转变成模糊化定义。在日常维护与检修工作中采用电气自动化控制技术能够促使系统更加容易操作，也就是电气自动化凭借计算机技术对系统进行控制，实现人机结合的良好操作界面，使系统控制日益灵活，同时能够快速产生集成效果，应用Windows操作平台在不同程度上均能够让维护与检修工作更加便利与直观。
1.2电气自动化控制技术的发展
我国电气自动化应用最为广泛的地区是长三角地区和珠三角地区，主要是因为这两个地区属于我国的前沿阵地，与此同时还是我国市场经济的重要发展地区。位于长三角地区和珠三角地区的企业实施一系列电气自动化改革后，均获得了健康、稳定、持久的发展，并在激烈的竞争环境中迅速发展起来；而部分没有实施电气自动化改革的企业，因受到了次贷危机的影响开始逐步迈向衰退期。电气自动化除了能够显著提高企业的经济效益与社会效益外，还能够强化企业在市场中的核心竞争力，使生产效率得以全面发挥。在大量减少用工的基础上，还能够进一步降低人为操作的失误率，这不仅节约了人员成本，还大大提升了企业的劳动生产率。
2.工厂中电气自动化控制技术的重要功能
在工业企业中实施电气自动化控制技术，主要是为了能够实现可持续发展与现代化生产，其对于工业企业的持久发展来说具有至关重要的作用和意义。因此，一定要在工业企业中全面发挥电气自动化控制技术的效用，并不断更新与完善其功能，只有这样工业企业才能健康、稳定的发展。下面本文就工厂中电气自动化控制技术的保护功能、测景功能、自动控制功能和监控功能展开讨论。
（1）保护功能。电气线路与设备实行自动化控制时，在不同条件下会产生各种不同的故障，如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围，那么系统就会及时终止运行，而实现这一过程就要合理的制定出一套健全且完善的排除故障与检测体系，依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路，将保护设备的效用充分发挥出来[3]。
（2）测景功能。电气设备运行时，一定要做好相应的观察与测定工作，其主要是为了能够在日常运行活动中找出所存在的不足之处，并加以完善和改进，以达到提高电气设备生产效率与使用效率的目的。若想要全面了解与掌握工厂中电气设备的实际运行状况，就要合理选用测量线路的相应参数设备和仪表测试器，通过有效性措施做好观察与控制工作，最后利用已掌握和控制好的有关信息来完善与创新电气设备的运行及操作。
（3）自动控制功能。该功能主要为了控制具有庞大体积的大电流开关设备与高压开关设备。电气设备在实际运行工作中，通常会采用分散型操作方式来管理与控制整个系统，通过操作系统对分与闸进行全面控制，特别是电气设备出现突发性故障时，系统会及时切断电路，而为了实现这一过程就要合理科学的建立出一个能够自动管理与控制供电设备与电气操作设备的系统，只有这样才能及时有效地控制与管理整个供电设备，使电气自动化控制技术的自动控制功能得以实现，最终达到保证电气自动化控制技术正常运行的目的。
（4）监控功能。人们无法用肉眼分辨电气自动化控制技术是否存在电流，也无法分辨电气设备是否带电。针对这一情况，应有效的制定出与之相应的信号指示与信号标示，并加以完善[4]。比如采取故障声音与信号灯等各种提醒措施来严格控制与管理电气自动化控制设备，只有这样才能及时分析与掌握电气设备的实际运行情况和具体生产情况，这不仅大大提升了电气设备的日常维护效率，还有效缩短了人工处理故障时间。
3.工厂中电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势
目前，随着我国国民经济的快速发展以及科技水平的不断提高，工业企业的各种电气设备生产工艺也得到了相应改进、完善与创新，尤其是在计算机技术运用方面更为突出，从传统型发展转变成智能化发展是必然趋势，也只有这样才能促进电气自动化控制技术不断向前发展。例如现阶段的电气自动化控制技术虽然已达到了自动化控制的目的，但在电气设备的自动控制上仍存在着一些守旧观念，还需对其采取有效性改进措施，以顺利转变成高效、便利和环保的控制方式[5]。尽管当前的电气自动化控制技术仍是把微计算机作为主要核心的网络化自动控制体系，但在不同程度上均已表明电气控制技术与计算机技术相同，所以在此前提与计算机技术快速发展的条件下，电气自动化控制技术的前景与未来发展趋势一定会十分光明，最终迈向科学化与智能化的发展道路。
综上所述，根据过去的实际运行工作发现，工厂实施电气自动化控制技术不但能够获得显著成效，还可以得到最大化经济效益和社会效益。电气自动化控制技术的应用在很大程度上能够增强工厂电气设备在日常运行过程中的安全性、稳定性与可靠性，使操作程序更为简单快捷，大大减缓了工人劳动强度以及缩短了工人劳动时间。但近年来随着工业的快速发展以及生产规模的逐步壮大，许多电气设备的运用也开始出现各式各样的问题，针对这一情况必须要对电气自动化控制技术进行合理调整与改进，以便电气自动化控制技术能够为工厂生产提供更好的服务，最终使工厂获得最大化经济效益与社会效益。
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[3]郑智武.火力发电厂厂用电气自动化系统的现状和发展[J].黑龙江科技信息，2010（05）：11.
关键词：煤矿；电气自动化；设备选型优化；架构优化
引言
伴随煤炭产业近年来的飞速发展，煤矿现代化程度不断增加，而这一成果的达成则同大量自动化电气控制系统的应用密不可分，譬如井下瓦斯涌出量的监测、井下通风状况测量、井下水泵的控制等。正是通过这些电气自动化控制系统的应用，井下工人工作环境得以改善的同时其工作强度也得以显著降低。但随着电气自动化控制系统应用的不断增多，如何对其系统构建开展有效的优化，从而降低系统构建成本，并提升系统运行的稳定性，成为进一步推动煤矿企业良性发展的必要举措。
1电气自动化系统设备选型优化
现阶段，市场上各类用于电气自动化控制的PLC（可编程逻辑控制器）系统种类繁多，不同种类与品牌其应用性能上也存在一定的差别，因此在进行电气自动化系统设备选型上应对下述问题进行充分考虑。
1.1明确矿井电气自动化系统规模
构建矿井电气自动化系统时必须立足矿井自身实际，明确自身系统规模后，再进行相应的设备型号选择。以常见的西门子PLC系统为例，当仅仅对井下瓦斯涌出量进行监测时，适宜选择SIEMENS-S7-200等各类微型PLC控制系统；当需要监测矿井井下水文变化进而调控水泵房设备运行状态时，由于涉及较为复杂的逻辑与闭环控制，适宜选择SIEMENS-S7-300等中型规模PLC控制系统；当电气自动化系统用于对整个井下安全作业生产进行综合监控，并实时针对井下作业进行安全管理时，系统需要涉及通讯、智能监控和监测等多种功能，因此适宜选择SIEMENS-S7-400等大型PLC控制系统[1]。
1.2明确I/O点类别
进行电气自动化控制系统构建时，应依据系统实际使用需求和被控制对象通知难易程度，对I/O（输入输出端口）点的类别及数量进行选择，并制作相应的使用清单，同时根据系统控制量，提前预留一定的软硬件余量，避免浪费的同时对设备后期扩容进行一定的预估。此外，还需依据井下生产作业实际用电情况，对各电气设备输出点频率进行明确，进而对输出端所采用的装置类型进行确定。
1.3编程工具的适当选取
就现阶段电气自动化控制系统应用而言，其主要编程工具类型有手持编程器、图形编程器与计算机软件编程器等几种类型。其中手持编程器仅能通过有限的预设语句表进行编程操作，不仅效率低下且适用范围相对狭窄，只能满足简单操作的微型PLC编程需求；图形编程器运用梯形图进行编程操作，具备直观简洁的特点，能被运用于中型PLC编程；而采用计算机软件编程则是最为高效、简洁的方法，不过受限于计算机软件开发难度大、成本高，同时难以进行现场实际调试，因此仅被应用于矿井大型PLC控制程序构建中。有鉴于此，在编程工具的选择上，矿井必须结合自身实际，从经济优化与使用优化的双重角度出发，选择适宜的工具进行编程作业[2-3]。
2电气自动化系统设备架构优化
2.1硬件优化
硬件架构作为矿井电气自动化控制系统的基础核心之一，其结构的良好与否同整个系统的安全、稳定有着密切关系。所以，应对其进行优化改造，具体从下述几点着手：a)输入电路优化。对于电气自动化控制系统输入电路的优化改造，应注意PLC供电电源多为80V~240V交流电，有着良好的宽幅适用性。不过考虑到井下作业环境的恶劣性及当前国内矿山供电环境的不稳定性，为确保整个电路输入系统具备良好的抗干扰性能，以维持整个电气自动化系统运行的持久、稳定，应对输入电路增设电源净化装置，譬如隔离变压器与滤波器等。以1:1的隔离变压器为例，其能借助双隔离技术，将变压器初级和次级两级屏蔽层由电气中性点接地，从而实现对脉冲干扰的有效屏蔽；b)输出电路优化。针对电气自动化系统输出电路的优化，应结合矿井实际，使用晶体管对各类标示与调试设备进行输出，以确保其有效适应设备的高频动作，并增加电路反应效率。以井下水泵机房电气自动化控制为例，当PLC控制系统输出频率为6min1次时，可选用继电装置进行输出，以确保电路结构简明的同时具备良好的抗干扰性能。不过，PLC系统在携带有感性负载进行输出时，当发生断电时极易形成浪涌电流导致其芯片的损毁。对此，应在其它电路并接续流二极管，以便能对浪涌电流进行吸收，避免其对芯片造成损害[4]；c)抗干扰优化。实现井下电气自动化控制系统对外界干扰的有效抵抗也应是其日常管理的要点之一。由于井下作业环境相对恶劣，电气自动化系统抗干扰性的提升也势在必行。通常采取下述几种方式：(a)借助隔离变压装置抵抗干扰，鉴于电网中的干扰多源于绕组将电容耦合导致，适宜选用1:1的的变压装置，并使中性点通过电容进行接地；(b)布设金属外壳实现对整个系统的电磁屏蔽，同时金属外壳还可充当接地端，有效实现对静电、电磁脉冲和空间辐射等外界干扰对系统运行的负面影响；(c)优化布线，借由将强弱电力线路的分隔布设，并采用双绞线屏蔽电缆充当信号传输线，从而起到有效的抗干扰功效。
2.2软件优化
软件作为电气自动化运行控制的核心所在，其优化程度对于整个系统优化后工作效率的提升有着直接性影响。通常来说，软件的优化改良应同硬件设施的优化同步开展，其具体内容可分为以下几点：a)软件结构优化。对于软件设计而言，其分为模块设计与基本程序设计两大类。对于井下生产作业而言，电气自动化系统运行时必须实时根据矿井生产状况进行调控，所以适宜选用模块化设计，从而为后续功能拓展提供便利。首先，将整个电气自动化控制系统控制对象划分为多个子任务模块，随后对不同模块进行单独编写与调试，最后再将单独的各模块整合成为完整的一个程序。通过这种设计方式，整个矿井的自动化电气控制系统便能依据井下生产实际情况进行实时的快速调节，确保整个系统始终运行的高效、高质[5-6]；b)程序设计过程优化。对于程序的优化而言，其核心要点便是实现I/O节点的最优化分配，依据井下生产状况对I/O节点井下按需分配的同时，对各个I/O节点的控制尽可能实现集中调控，以便于后期维护作业的开展。与此同时，还应对系统中各定时与计数装置进行统一编号，从而更好地推动系统运行效率及可靠性的提升。此外，为进一步增加系统运行速度，在控制系统的逻辑设计上应秉承简洁明了的基本原则，方便指令编写输入的同时尽可能降低所占内存。而对于PLC芯片中的各类触点，则可通过合理设计进行多次的重复使用，而无需借助复杂指令降低触点使用频率。譬如，井下瓦斯监测装置的开启/关闭通过一个按钮来实现控制，就能通过二分频以达成。通过这种方法，整个电气自动化控制系统中I/O节点使用量可明显降低，实现资源节约与系统运行效率提升的双赢。
3结语
伴随现代科技的突飞猛进，电子技术日益在煤矿生产中获得广泛应用，并对矿井生产效率的提升起到良好推动。不过，鉴于矿井电气自动化控制系统实现方式的多种多样，其不仅适用环境存在极大差异，同时运行效率与运行成本也各不相同。所以，煤矿在进行自身电气自动化控制系统的构建时必须立足自身实际，积极创新系统设计方法，优化系统设备选型与整体架构，从而在降低运行成本的同时实现控制系统运行效率的提升，进而为矿井的长久可持续发展及现代化建设提供助推力。
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