对电气自动化技术的研究与创新.doc

1、对电气自动化技术的研究与创新摘要：随着中国入世，国外自动化企业将加快抢滩中国市场的步伐,电气自动化行业将进一步面临市场的分割、融合、变迁和深化等变化。同时，由于技术和相关产业的高速发展，市场竞争日趋激烈，自动化产品价格呈大幅降低趋势，这无疑也是摆在自动化企业面前的巨大挑战。在巨大机遇与挑战并存面前，多数企业将面临一个重新认识环境和自我重新定位的过程。文章讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想,展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。 关键字：电气自动化、技术、设计思想、改革与发展 中图分类号：S611 文献标识码： A 随着社会的发展、技术的进步，一些工程领域的科技含量越来越高，诸多行业的现代

2、化、自动化、智能化等，无不需要电气专业参与配合。经过几十年的发展，我国电气自动化技术取得显著进步，目前已经形成了中低档电气自动化产品以国内企业为主；高中档电气自动化产品以国外企业为主；大中型项目依靠国外电气自动化产品；中小型项目选用国内电气自动化产品的市场格局。 一、电气自动化是工业现代化的重要标志和现代先进科学的核心技术 依靠科技进步是电气自动化发展适应全面建设小康社会要求的必然选择。对于电气自动化企业，自动化技术可以大大降低人工的劳动强度，提高测量检测的准确度和信息传输的实时性，为生产过程提供进一步的技术保障。 二、我国电气自动化现状 1、行业革新能力是竞争力的重要组成部分 生产企业只有不

3、断地加大产品的研发投入，加快创新产品和升级产品的推出，才能为产品争夺更多的市场价机会，才能维护好企业与客户之间长期稳定的关系，以保证人民币升值所带来的风险。企业增强竞争力的方式主要有两类,一是革新产品和服务，这能实现竞争力的突增；二是企业内部经营管理的改进，这能循序渐进提升企业整体竞争力。因此，企业在建立和维护竞争力时，要重视经营管理的改进，更应该重视产品革新能力。特别是对电气动化这类产品，产品质量的可靠性和性能的优越性是企业竞争优势的重要来源，而这必须靠技术改进和产品革新来实现和维持，产品革新能力对电气自动化企业来说尤为重要，想要构筑企业竞争力的电气自动化生产企业必须将产品革新能力放在战略性

4、位置。 2、电气自动化 系统集成信息化信息技术对电气自动化的渗透来自于两个方向：一方面是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。另一方面，信息技术横向扩展到电气自动化的设备、机器和系统中。随着微电子和微处理器技术应用的增加，原本定义明确的设备界线，如 PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。不仅包括传感器和执行器，而且包括控制器和仪表。Internet/

5、Intranet 技术和多媒体技术在电气自动化领域有着广泛的应用前景。 3、分布式控制应用 现场总线通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和 PLC 的 CPU 与位于现场的远程 I/O 站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来，并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。它是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。分布式控制意味着PLC、I/O 模块和现场设备通过总线连接起来，将输入输出模块转换成现场检测器和执行器。 4、电气自动化系统简易维护 Windows NT 和 IE 已经正在成为电气自动化控制的标准平台、语

6、言和规范。在电气自动化领域，基于 PC 的人机界面已经成为主流，基于 PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用 Windows 作为操作系统平台使电气自动化系统更易于使用和维护。 二、电气自动化控制系统的设计思想 （一）电气自动化控制系统的设计思想 1、远程监控方式 远程监控方式有节约大量电缆、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)的通讯速度较低,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。 2、集中监控方式 这种监控方式优点

7、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。 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

8、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

9、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、探讨电气自动化控制系统的发展趋势 （一）变换器电路从低频向高频方向发展 随着电力电子器件的更新,由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时,直流传功的变换器主要是相控整流,而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后,更多是采用 PWM 变换器了。采用 PWM 方式后,提高了功率因数,减少了高次谐波对电网的影响,解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。 但是 PWM 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上,使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题,

10、一种方法是提高开关频率,使之超过人耳能感受的范围,但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断,开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。1986 年美国威斯康星大学 Divan 教授提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上,电力电子器件是在高电压下进行转换的硬开关,其开关损耗较大,限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上,使电力电子器件在零电压或零电流下转换,即工作在所谓的软开关状态下,从而使开关损耗降低到零。这样,可以使逆器尺寸减少,降低成本,还可能在较高功率上使逆变器集成化。因此,谐振式直流逆变器电路极有发展前途。 参考文献： 1范辉、陆学谦,电气监控系统纳入 DCS 的几点体会,电力自动化设备,2001,21(3):52-54. 2薛葵,发电厂电气监控系统,电力系统装备,2002(1):72-73. 3贺家李、沈从炬,电力系统继电保护原理,北京:中国电力出版社,1994.