基于论电气自动化监控系统的设计研究

摘要：近些年来,伴随着我国社会经济与科学技术的迅猛发展,并且电气自动化化技术也得到很大的进步,并且在交通、港口等领域都得到了极为广泛的运用。而电气自动化控制系统是电气自动化技术应用的重要体现,并且其在提高电气系统稳定性、经济效益都起到了极大的帮助。电气自动化监控系统也在逐步提升、完善和成熟，尤其是设计发展方面。现如今科技发展日新月异，随之电气自动化监控系统也将会更加系统化、高效化、稳定化、科学化和安全可靠化。由于监控系统的优越性，目前已然渐渐受到不同领域的接受与认可并且被不断广泛应用到许多产业行业，如变电站、发电厂分散监控系统以及电力电网运营调度等。如若在监控系统中运用自动化技术，将可以逐步实现智能化远程监控，进从而既可以保证工作质量与效率，又可以极大地减少很多人力物力财力，也能够极大地避免出现因人工操作带来的问题而造成的损失。本文就电气自动化监控系统的现状、功能、经济技术以及应用这四方面进行逐一分析。
关键词：电气自动化技术监控系统设计

　　一、电气自动化监控系统的绪论

电气自动化监控系统是一种对自动化相关设备与操作进行实时监控的技术，目的是在工作状态中及时记录相关数据、迅速发现问题并及时高效地解决问题①。该项新型技术的使用不仅有效提高工作效率，而且为相关的电气自动化人员提供珍贵的详细资料，以备将来我们的工作人员不时之需②。应用电气自动化的原则如下：首先在电气工程中要充分发挥自动化监控技术的作用。根据产品自身或者工程对其量身定做自动化监控设备，满足要求的情况下并充分发挥自动化监控设备的作用。其次我们一定要确保电气工程中的相关设备处于安全和正常运行的状态下，保障自动化监控系统的严谨与科学规则。如此便可以确保使用自动化监控系统后使得设备和相关机械效果更佳显著。最后根据电气工程的实际需求与特殊性，保证自动化监控的科学性与合理性，为产品或者工程带来更多的便利。将自动化监控系统引入产品或者企业后不但可以提升建设标准，也可以促进完善电气自动化监控系统的模式，让电气相关产业运行更加具有保障。

　　（一）研究背景与意义

现如今随着世界经济的全球化发展，我们国家的大部分大型企业均已经逐渐引入电气自动化监控系统。我国的电气自动化监控系统已经由原来传统的现场操作模式逐步变为自动化监控。经过互联网网络渠道直接为客户提供显示屏上的控制或者监控信息，或者由计算机进行远程控制系统直接实现对设备的操作监控③。不可否认的是电气自动化监控系统与技术的引入不仅极大地提升了经济效益和相关企业的综合发展，而且也促进了我国社会经济的迅猛发展。另外，随着互联网技术的升级、计算机的普及以及网络系统的优化，电气自动化监控系统逐渐向市场需求的方向全面发展。电气自动化相关专业的技术人员是有效使用的必要先决条件。因此，引入高水平高素质的相关人员对于优化完备的监控系统是至关重要必不可少的。所以，实施科学化的系统管理、升级电气自动化监控系统、引入高科技高水平技术人员不仅可以提升效益，也可以有效的提高综合实力。综合来说，在工厂或者企业中，运用优化过的电气自动化监控系统，提升突发事件的处理效果；提高工作时的准确度和工作质量；可以有效的为企业节约资金运营成本。

　　（二）国内研究现状

由于我们国家迅速发展工业自动化，电气自动化监控系统也已得到广泛应用并且其在工业发展地位日渐稳固突出。常见以下几个方面，如（1）实用性方面。在实际的工程建设中，监控系统的可靠性、准确性在施工现场起着巨大的作用，可以有效地节约了企业的人力物力。（2）网络速度方面。庞大的数据造成网络系统对其承载力不够，影响了准确性。针对此问题，技术人员通过逐渐扩大监控系统的建设规模，扩增监控点、大量铺设网络电缆从而缓减了服务器的承载承受能力。（3）图像显示与采集控制数据方面。工作人员及时接收各个控制点的数据并对其进行分析整理，同时也要确保获取数据的快捷性和准确性。例如在事故现场，工作人员可通过监控系统采集数据、编号信息时间等进行备案。如若事故现场设备发生故障，监控系统还可以反馈采集的信息、打印重要信息、分析发生出现事故原因。此外，关于自动化监控系统的发展趋势如下介绍④。（1）数字监控方面。数字监控系统远远优于传统监控方面主要体现在简洁、可靠、安全简单操作的系统配置方面；可远程监控确定故障原因、无人看守的简单操作界面的硬件维护方面；网络上数字传输；自动设置录制、光盘存储、便于查询图像信息。（2）完善监控系统的报警部分。针对警报的延误或者错误造成不可弥补的损失，所以完善报警部分是自动化监控系统的迫切需要。（3）加强科学技术的应用。在自动化监控设备的发展过程中，不断地进行探索与改进监控的设备是刚需。跟上现代化时代前进的脚步，应用新科学技术到自动化监控设备中，确保自动化监控系统的准确性与及时性。

　　二、电气自动化监控系统功能比较分析

　　（一）监控范围

电气自动化监控系统的控制方式通常有以下几种。（1）集中式监控。它的特点是设计简单、方便运营与维护、防护等级一般。同一处理器聚集各功能从而承担过重的负荷，若要监控系统升级或者扩展均不适合，因为会直接降低整个系统的可靠性。另外，通过硬接线的方式连接隔离刀闸和断路器，但该种方式的二次接线复杂，无形中增大维护量，也存在由于复杂造成的操作错误的可能性。（2）远程监控。国内电厂早期应用的方式主要就是由模拟电路组成远程监控。这种监控系统由硬件完成收集数据，然而不能自动控制与远程调解。通常情况下它适用于小型电厂。尽管这种系统节约电缆、组态灵活、节省成本，但它不适应全厂监控。（3）现场总线综合监控。总线监控针对各环节各阶段进行设计，不仅可以远程监控，可以有效节约电缆与维护工作量、可以针对性的设计系统、而且能使不同间隔具有不同功能，是现如今应用最为普遍的电气自动化监控方式⑤。

　　（二）现场总线方式

我们国家的沿海一带的地区城市尤其珠三角地区，它们这些城市的的科技经济水平均名列前茅。自动化监控技术在较早时期就已经开始被研发。如今，在一些企业中使用现场总线结合方式已有几个，例如山西河曲电厂、江西丰城电厂、华能井冈山电厂等⑥。常见的方式如下：每台机组配备一套自动化监控系统，监控发变组的其余部分。单元机组的通讯经由网络和机组之间互通讯息。公共机组独立组网，但仅可以被一台控制系统操作。间隔层采纳的是电综合保护测控管理体系。采用这种方式，降低接线量与维护工作、提升安全性、形成完整回路实现完整画面，提高性价比和自动化程度。除此之外，各装置之间仅仅通过网络连接，使得整个装置可靠性好，组态灵活，局部装置出现故障也不会影响整个系统运行。总而言之，现场总线方式是未来监控系统的发展方向。

　　（三）通信方式比较

现在常见的的通信方式有以下两类，如表所示⑦。

　　二、电气自动化监控系统经济技术比较分析

目前常见的电气自动化监控技术有以下三种，分别是现场总线与硬接线并用技术、完全现场总线技术以及硬接线纳入DCS技术。对于电器设备而言，应用现场总线技术产生了巨大的变化。综合型智能化设备可以替换大量的中间转换设备和接口设备，具备了原有功能的综合化、自动化和智能化，产生的经济效益不言而喻产生的效果非常明显。效益比较大概有以下几点：（1）使用电器自动化监控系统后可减少相应的控制电缆以及桥架数量。（2）增加获取的信息量，提高自动化与自我判断故障的水平。（3）减免常规的电度管理系统。（4）减少发电组与电流、功率等变速器。另外，不同监控技术比较如下表所示：

　　三、电气自动化监控系统的应用

在一般的普遍认知范围内非人工监控是没有办法保证安全运行。但是随着现代化科学经济技术的进步很多行业渠道已经逐渐开启自动化模式。具体而言运用电气自动化监控系统需要做到以下几方面。（一）借助计算机，采集模拟量、状态量以及脉冲量、分析处理数据，通过电子屏幕具象化，生产运行状态趋势图，便于相关人员进行操作。建立安全科学稳定完善的电气自动化监控系统。（二）在收集分析数据的基础上，寻找问题找到本质原因，设置自动化管理功能仪器的运转，确保工厂的整体正常运行，提高设备使用年限。在电气自动化技术应用中，至关重要的一部分内容是电网调度技术。电网调度技术的重点作用有以下三点，分别是提高电网运行的安全性、稳定性以及高效性；实现实时监控，并对监测数据实时分析；实时排查电网运行中的故障。

　　（一）、电厂应用

在电厂监控系统中，监控画面己经代替传统的模拟仪表盘，当运行人员在显示器前就可以观看整个流程的情况。目前，标准的电气自动化监控软件提供了图形编辑器，技术人员只利用编辑器就实现了监控画面的绘制和远程操作。因此，该系统充分地体现了先进性，易用性，以及人性化。
基本上我们国家的发电厂大部分均采纳了自动化监控系统。在电厂应用中，自动化监控系统常见的组态模式如上所述有三种，分别是集中监控模式、运程监控模式和现场总线监控模式。集中监控模式是一种将强信号转换为微弱信号的直接连接方式，结合当时情景的标准信号效果，最后将所有模拟量信号都输入模拟柜中。电厂常常被划分为单机、双机和多机系统。基本构建主要是按照分层分布的方法来设计，该模式主要是把开关柜与测控单元设计在一起。整体来说二次设备主要划分为网络层和战基层两层。网络层负责光纤活动电缆和通信管理的设置。战基层负责处理间隔层和交换各种信息。其中部件主要包括：工作站通信战、工程师维护、运行工作站。采用自动化监控系统主要是为了采集相关信息并且对一些特殊或者意外事件进行对应检测，当然也可以完成不同控制调节任务，如正常开停机、控制同期设备装置、设备事故紧急控制、开关刀闸等控制。最后自动化监控设备还可以显示、监视、记录信息，或者报警。运用自动化监控系统方便相关人员及时发布处理措施，使得整个电厂均在监控系统中，工作人员可以一目了然的随时了解情况。电气自动化监控系统运用在电厂中，不仅可为电厂提供流程精确的运行状态，也可提高生产力。站控层与单元机组DCS及厂级管理系统SIS实现网络通讯。比如在华能安源电厂电气自动化监控系统中，间隔层采用了完全现场总线的连接方式形式。它主要涉及三方面技术：检测保护单元、通信网络以及最大程度满足电厂设备监控需求的监控主站⑧。实际运行电厂时需要发散监控系统，一般它包括三部分，控制单元监控、太网监控以及监控设备数据网络。不管是电厂在建设中还是生产与供应中，发散监空系统均发挥着重要的作用，它能够有效监控电厂的不同运行环节，保证电厂运行的高效性、稳定性和安全性。

　　（二）、水厂应用

由于不断进步的现代化网络技术与日趋成熟的电气自动化监控系统，自动化的监控系统在水利系统的也得到了日益广泛的深入应用。目前现场总线监控方式和智能化监控系统在水厂工程中也承担非常重要角色。自动化监控系统的准确性和可靠性表现的非常重要，在水厂中应用监控系统中，电缆和监控点的数量必不可少，网络影响自动化监控系统的流畅性，所以保证自动化监控系统的流畅成为水厂应用的重点关键所在。在水厂的平时日常工作过程中常常会对自动化监控系统进行一系列优化，为了便于更方便地采集分析数据和后续的处理工作，当然也可为企业节约时间并且减少不必要的麻烦。监控系统的应用方法有许多种类，如主流基础形式的CPU分布式结构、ECS系统结构（分层分布模式）和DCS联网方式（集中模式）。借助其组态模式、基本构建、系统详细功能以及优越性，不仅可以确保其程序化、精确、安全且经济地运行，同时还能提高水能利用率、降低相关人员的劳作强度与时间，也能增加信息传输的有效实时性，从而显著降低成本⑨。此外，在安全事故的降低概率上也能有一定的作用，有效保障了生产安全。综上所述，电气自动化监控系统的发展对水厂是十分重要且必要的，也是水厂发展过程中必不可少的技术。此外，工作人员在应用自动化监控系统的过程中要严格遵守技术使用原则，如建设工程时不要盲目使用自动化技术，应该先了解并且掌握运行要求。接着充分了解设备，匹配监控系统与设备。最后确保自动化监控系统对相关设备的辅助作用，发挥监控系统的作用，提升自动化监控设备的恶运行效果、稳定性与安全性。避免自动化监控系统的不合理使用出现⑩。

　　四、结论

总而言之，我们国家电气工程快速化发展，应用自动化技术也得到的越来越广泛的应用。伴随着不断推进的社会经济快速发展和信息化技术，自动化监控系统已经在各个领域被广泛应用并且渗透到企业的不同环节。该系统推动企业快速高效健康的发展，为我们国家的企业减少生产成本带来更大的经济收益。这些企业很大程度上推动我们的国家社会经济向前发展。除此之外，我们国家的广大同仁还在不断地革新电气自动化监控技术，加强自动化监控系统的研究，掌握自动化监控系统的优势与特点，提升自动化监控的应用效果，提供给社会以及各级用户更高层次的可靠化、节能化、智能化、信息化的监控设备，推动电气自动化监控系统的发展并为社会带来更大效益。

　　参考文献：

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