自动化系统设计原则

自动化系统设计原则

【摘要】：综合自动化系统是利用自动化系统、计算机技术、信息处理技术和通信技术等高科技对的继电保护、测量、控制、故障滤波、信号处理、运动装置和自动装置等二次设备功能进行优化组合，实现对所有设备运行情况的测量和控制。本文主要研究了综合自动化系统的设计和实现，并对关键技术进行解剖分析。

【关键词】：控制工程；安全生产；安全管理；监控系统；报警系统；氧气浓度

1综合自动化系统简述

电气综合自动化系统（简称综自系统）是指在各种硬件措施和自动化装置的基础上，利用数据分析、通信技术、控制技术和处理技术对的各类功能进行组合与优化，取代了人工操作方式，在综合管理方面实现了智能化管理，实现了低误差率，提高了运行的可靠度。由于我国用电需求的增大，对电网运行的要求也越来越高，这便要求调度中心能够获得准确详细的和电网运行数据，进行集中操作、集中控制和反事故措施等，通过无人值守的方式，不仅避免了人工操作的失误，又能提高效率和电网运行的安全性。

随着通讯技术和微机技术等科技的运用，不仅改变以往的二次设备形式，也在缩减了的用地面积、减少电缆量、降低了成本、实现信息共享、简化系统等方面改变了以往的运行风格。由于上述的优势，综合自动化系统已被行业完全接纳，用于提高电网的管理水平。不少厂家也陆续推出各种综合自动化系统，作为自身竞争的筹码，以满足不同企业电网运行需求。从上世纪九十年代开始国外各大知名电气公司，例如西门子公司、通用公司、ABB 公司等都不断推出各种成套的综自系统，我国随着数字化设备的不断使用与发展，综合自动化系统也被广大的电网用户所接受[3]。在电网中使用综自系统有两个主要优势：（1）可以实现无人值守，减少一定的人工成本。（2）在高中压的中使用综自系统可以综合多种技术，采用更加可靠的控制系统，提高运行的安全性。

2综合自动化系统的构造

随着各种高科技技术的运用，综自系统的结构体系也随之发生改变，其功能、性能与可靠性等都得到提升，的综合自动化系统结构主要有集中式的结构形式、集中式分布式的结构形式、分层分布式的结构形式[4]。

集中式是指用功能比较强大的计算机向外增加多个I/O接口，对的开关量和脉冲量等信息进行集中采集和处理，依次完成微机的监控、自动控制及保护等功能。集中式系统并不是只有一台微型计算机。大多数集中式系统是由不同的计算机完成微机的保护、监控和调度等功能，只是不同的微型计算机承担的任务有所不同。例如一台微机保的计算机可能需要承担多个回路的低压线路微机保护计算；一台监控机需要负责人机联系、数据的采集与处理等多个任务等，集中式系统的结构如图2-1所示。

图2-1 集中式结构形式

集中式结构具有以下优点：（1）可以对的数字量、开关量、模拟量等信息进行实时采集，完成的实时监控、数据采集、打印、制表等功能；（2）可以对的进出线和主要设备进行保护；（3）体积小、结构紧凑，较大的减少了用地面积；（4）成本低，对于小规模的较为实用。

集中式结构的缺点：（1）功能较为集中在少数几台计算上，如果一台微型计算机出现差错或故障，对电网和的运行影响较大。只有采取双机并联的运行方式可以提高集中式系统的可靠性；（2）组态太呆板，对于不同规模的或者不同的主接线，集中式系统的硬软件都需要重新设计，造就工作量过大；（3）软件设计较为复杂，修改和调试工作太繁琐；（4）与常规的一对一保护方式相比，集中式系统不够直观，且与维护和运行人员的习惯不同，这种系统较适用于逻辑较为简单的保护。集中式系统在许多方面的处理都不够理想，在微机技术出现之后，综自系统的结构也得不断的改进。

分布式系统的特点是根据功能进行设计，分散综自系统的各个功能到多台微型计算机。这种系统采取主从CPU,多个CPU并行处理多发事件的工作方式，更好的处理CPU瓶颈的运算处理问题。综自系统的各个功能之间采取串行或网络技术的方式更好的完成了数据通信，同时网络系统采用优先级的方式也处理了数据传输问题。分布式系统如果局部发生故障不会对其他功能造成影响，且方便系统的维护与扩张，这种模式在中低压的中较常使用，其模式结构可见如2-2所示。

2.3分层分布式结构形式

从逻辑方面来看，该系统可以将综自系统划分为站控台和间隔层的两层结构，或者是站控台、间隔层和通信层的三层结构。

这种结构是按照断路器间隔和元件进行设计的，由一个或多个智能控制单元负责单个断路器间隔的数据采集、控制、保护等功能。测控单元相互之间是用特殊电缆或光缆连接，安装在断路器的器柜或间隔附近。这种系统能够较大程度的减少电缆的连接量和电磁干扰，具有较强的可靠性，实现了故障之间互不影响，且利于系统的扩展与维护，是目前综自系统的发展趋势。该系统可见图2-3所示。

分层分布式系统具有以下优点：（1）对的二次设备进行简化，减少了控制室的使用面积；（2）间隔控制单元实现了标准化、自动化系统；（3）所有

的间隔控制单元的功能都设置在间隔层中；（4）软件控制所有的逻辑组态指示；（5）该系统的组态较为灵活，方便检修。

图2-3 分层分布结构形式

3综自系统的功能

综自系统主要有检测、监控、远传和保护四个主要部分。

3.1综自系统监测功能

检测功能是通过综自系统对运行数据进行收集、显示、处理及打印等，使工作人员能够全面准确的了解电网运行情况，能够及时采取应急措施，系统采集数据可以分为开关量信号、脉冲量信号、模拟量信号。

3.2综自系统监控功能

系统可以检测统计手动跳闸和事故跳闸的次数。当电网单相接地出现故障时，系统可以根据零序电流电压增量、功率方法和相电压降等方法来判断接地相别和线路；同时可以通过电流电压的计算来判断投切电容器或者调节分接头的位置。

3.3综自系统远传功能

远传规约一般分为三种类型：PoIlink规约、CDT规约、和特殊规约。当处于正常运转或出现事故和报警事件时，远传就会立即向上级传送该信息，方便调度人员及时掌控该站的运转情况。