電氣自動化控制系統設計方案目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 3\o"CurrentDocument"電氣自動化控制系統的發展趨勢 3\o"CurrentDocument"電氣自動化控制系統的現狀 3\o"CurrentDocument"電氣自動化控制系統的目的和意義 3\o"CurrentDocument"第二章電氣自動化控制系統的設計思想 4\o"CurrentDocument"控制系統的監控方式 4\o"CurrentDocument"集中監控方式 4\o"CurrentDocument"遠程監控方式 4\o"CurrentDocument"現場總線監控方式 4\o"CurrentDocument"傳感器與傳感器的分類 52.2.1傳感器 5\o"CurrentDocument"2.2.2、傳感器的組成 5\o"CurrentDocument"2.2.3、傳感器的測量 5傳感器的基本特性 6\o"CurrentDocument"傳感器的靜態輸出-輸出特性 7\o"CurrentDocument"第三章電氣自動化控制系統的主要內容 8\o"CurrentDocument"3.1電氣自動化是高等院校開設的一門工科專業。 8\o"CurrentDocument"自動控制系統的分類方法較多，常見的有以下幾種。 8\o"CurrentDocument"對控制系統性能的要求 9\o"CurrentDocument"第四章電氣綜合自動化系統的功能 11\o"CurrentDocument"結論 12\o"CurrentDocument"參考文獻 13摘要文章通過介紹電氣綜合自動化系統的功能，討論了目前電氣自動化控制系統的設計思想（以發電廠為例子），展望了將來電氣自動化控制系統的發展趨勢。設各智能化水平的提高使得對現場設備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術的發展則為大容量的數據傳輸提供了平臺。在自動化領域，基于Pc的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納?！菊撐年P鍵詞】：電氣自動化；控制系統；設計思想；系統功能第一章緒論電氣自動化控制系統的發展趨勢作為現代先進科學技術方面的核心領域，依靠最先進的科學建立起來的電氣自動化工程控制系統在社會經濟的快速發展中起著不可替代的作用，它引領著現代化工業的前進方向，在工業生產中，電氣自動化控制系統能夠在減少勞動力成本和強度上起到很好的效果，并且能夠增強傳輸信息的有效性和實時性、提高檢測精確度，同時，電氣自動化控制系統能夠降低安全事故發生的概率，保證生產的安全。OPC(OIJEforProcessContro1)技術的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。Pc客戶機／服務器體系結構、以太網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。電氣自動化控制系統的現狀隨著經濟的發展，許多行業實行的自動化技術都離不開電氣化自動化的配合。在經歷了幾十年的發展之后，我國的電氣自動化技術已經取得了很好的成績。但同國際水平相比我國的電氣自動化技術仍然有著不小的差距。電氣自動化控制系統的目的和意義伴隨著計算機科學與技術的發展，通過計算機軟硬件控制，實現電氣自動化已成為現實，計算機的模擬操作，更為現實電力系統運行狀況提供了方便快捷的監視和判斷功能，PC和網絡技術已經在工商管理中得到普及，在電氣自動化領域，基于PC的人機界面普遍被采用，并以其直觀性、靈活性和易于集成等特點備受用戶的青睞。第二章電氣自動化控制系統的設計思想控制系統的監控方式集中監控方式這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。遠程監控方式遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建現場總線監控方式目前，對于以太網(Ethernet)、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎?，F場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而回答人的補充2009-06-2217:09且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。傳感器與傳感器的分類2.2.1傳感器傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。這一概念包含下面四個方面的含義：1）傳感器是測量裝置，能完成信號獲取任務。2）它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量。3）它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、吃力、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。4）輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度2.2.2、傳感器的組成傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。敏感元件轉換元件敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉換成電路參數量。轉換電路上述電路參數接入轉換電路，便可轉換成電路參數量。實際上，有些傳感器很簡單，有些則較復雜，也有些是帶反饋的閉環系統。最簡單的傳感器由一個敏感元件組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成，沒有轉換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質量塊是敏感元件，壓電片是轉換元件。有些傳感器轉換元件不只一個，要經過若干次轉換。由于傳感器空間限制等其他原因，轉換電路常裝入電箱中。然而，因為不少傳感器要在通過轉換電路之后才能輸出電量信號，從而決定了轉換電路是傳感器的組成部分之一。2.2.3、傳感器的測量2.2.3.1、直接測量在使用測量儀表進行測量時，對儀表讀數不需要經過任何運算，就能直接表示測量的結果，稱為直接測量。這種測量方法。這種測量方法是工程上廣泛采用的方法。2.2.3.2、間接測量在使用儀表進行測量時，首先對與被測物理量有確定函數關系的幾個量進行測量，將測量值代入函數關系式，經過計算得到所需結果，這種測量稱為間接測量。間接側來那個多用于科學實驗中的實驗室測量，工程測量中亦有應用。2.2.3.3、聯立測量在應用儀表進行測量時，若被測物理量必須經過求解聯立方程才能得到最后的結果，則稱這樣的測量為聯立測量。在進行聯立測量時，一般需要改變測試條件，才能獲得一組聯立方程所需要的數據。它只是用于科學實驗或特殊場合。2.2.3.4、偏差式側量在測量過程中，用儀表指針位移決定被測量的測量方法，稱為偏差式測量法。應用這種方法進行測量時，標準量具不裝在儀表內，而是事先用標準量具對儀表刻度進行校準；在測量時，輸入被測量，按照儀表指針在標尺上的示值，決定被測量的數值。采用這種方法進行測量，測量過程比較簡單、迅速。但是，測量結果的精度低。這種測量方法廣泛適用于工程測量。2.2.3.5、零位式測量在側來那個過程中，用指零位儀表的零位指示檢測測量系統的平衡狀態；在測量系統達到平衡時，用已知的基準量決定被測未知量的測量方法，稱為零位式測量法。2.2.3.6、微差式測量微差式測量法是綜合了偏差式測量法與零位式測量法的優點而提出的測量方法。微差式測量法的優點是反應快，而且測量精度高，特別適用于在線控制參數的檢測。2.2.4傳感器的基本特性2.2.4.1、精確度與精確度有關的指標有三個：精密度、準確度和精確度。1）精密度它說明測量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩定的被測量，由同一個測量者，用同一個傳感器，在相當短的時間內連續重復測量多次，其測量結果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精密度為0.5°C,即表示多次測量結果的分散程度不大于0.5°C。精密度是隨機誤差大小的標志，精密度越高，意味著隨機誤差小。但必須注意，精密度與準確度是兩個概念，精密度高不一定準確度高。2）準確度它說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。例如，某流量傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準確度是系統誤差大小的標志，準確度高意味著系統誤差小。同樣，準確度高不一定精密度高。3）精確度它是精密度和準確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數和。精確度常以測量誤差的相對值表示。2.2.4.2、穩定性傳感器的穩定性有兩個指標。一是傳感器測量輸出值在一段時間中變化。以穩定度表示；二是傳感器外部環境和工作條件變化引起輸出值的不穩定，用影響量表示。1） 穩定度指在規定時間內，測量條件不變的情況下，由傳感器中隨機性變動，周期性變動，漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測時間長短表示。2） 影響量測量傳感器由外界環境變化引起輸出值變化的量。稱為影響量。它是由溫度、濕度、氣壓、震動、電源電壓及電源頻率等一些外加環境影響所引起的。說明影響量時，必須將影響因素與輸出值同時表示。2.2.5傳感器的靜態輸出-輸出特性靜態特性是指輸入的被測參數不隨時間而變化，或隨時間變化很緩慢時，傳感器的輸出量與輸入量的關系。1） 線性度2） 靈敏度3） 靈敏度和分辨力4） 遲滯5）重復性第三章電氣自動化控制系統的主要內容3.1電氣自動化是高等院校開設的一門工科專業。培養德、智、體全面發展，具有良好的科學素養和創新精神，培養能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑復合型高級工程技術人才。本專業主要學習電子技術、電工技術、信息控制、電氣測量、計算機技術等方面較寬廣的工程技術基礎和專業知識。本專業主要特點是強電弱電結合、電工技術與電子技術相結合、軟件與硬件結合、元件與系統結合，學生受到電工電子、信息控制及計算機技術方面的基本訓練，具有解決電氣工程與自動化領域技術問題的基本能力。該專業是強電和弱電、計算機技術與電氣控制技術交叉滲透的綜合型專業學科。電氣工程及其自動化專業培養出的畢業生，以理論基礎扎實、專業知識面寬廣、實踐動手能力強、適應性強在國內有較好的聲譽主干課程電路原理、電子技術基礎、計算機技術（語言、軟件基礎、硬件基礎、單片機）、信號與系統、電磁場理論與應用、自動控制原理、電機學、電力電子技術、電氣測量、電力拖動與控制等。就業方向適合到國民經濟各部門從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發等方面的工作，也能在科研院所、高等學校從事電氣信息與自動化技術相關的研究開發、技術引進與改造及教學工作。自動控制系統的分類3.2自動控制系統的分類方法較多，常見的有以下幾種。1）線性系統和非線性系統由線性微分方程或線性差分方程所描述的系統為線性系統；由非線性方程所描述的系統稱為非線性系統。2）定常系統和事變系統從系統的數學模型來看，若微分方程的系數不是時間變量的函數則稱此類系統為定常系統。否則稱為是事變系統。若系統既是線性的又是定常的，則稱之為線性定常系統。3）連續系統、離散系統和采樣系統從系統中的信號來看，若系統各部分的信號都是時間的連續函數即模擬量，則稱此系統為連續系統，若系統中有一處或多處信號為時間的離散函數，如脈沖或數碼信號，則稱之為離散系統。若系統中既有模擬量也有離散信號，則又稱為采樣系統。恒值系統、隨動系統和程序控制系統若系統的給定值為一定值，而控制任務就是克服騷動，使被控量保持恒值，此類系統稱為恒值系統。若系統給定值按照事先不知道的時間函數變化，并要求被控量跟隨給定值的變化，則此類系統稱為隨動系統。若系統的給定值按照一定時間函數變化，并要求被控量隨之變化，則此類系統稱為程序控制系統。此外，根據組成系統的物理部件的類型，可分為機電控制系統、液壓控制系統、氣動系統以及生物系統等。根據系統的的被控量，又可分為位置控制系統、速度系統、溫度控制系統等。3.3.對控制系統性能的要求一個理想的控制系統，在其控制過程中應始終使被控量等于給定值。但是，由于系統中儲能元件的存在以及能源功率的限制，使得運動部件的加速度受到限制，其速度和位置難以瞬時變化。所以，當給定值變化時，被控量不可能立即等于給定值，而需要經過一個過渡過程，即瞬態過程。所謂瞬態過程就是指系統受到外加信號作用后，被控量隨時間變化的全過程。瞬態過程可以反映系統內在性能的好壞，而常見的評價系統優劣的性能指標也是從瞬態過程定義出來的。對系統性能的基本要求有三個方面。1)穩定性穩定性是這樣來表述的：系統受到外作用后，其瞬態過程的震蕩傾向和系統恢復平衡的能力。如果系統受到外作用力后，經過一段時間，其被控量可以達到某一穩定狀態，則稱系統是穩定的，否則不穩定的。2)快速性快速性是通過瞬態過程時間長短來表征的，過渡過程時間越短，表明快速性越好，反之亦然?？焖俦砻髁讼到y輸出c(t)對輸入r(t)響應的快慢程度。系統響應越快，說明系統的輸出復現輸入信號的能力越強。準確性準確性是由輸入給定值與輸出響應的終值之間的差值來表征的，他反映了系統的穩定精度。若系統的最終誤差為零，則稱為無差系統，否則稱為有差系統。穩定性、快速性和準確性往往是互相制約的。在設計與調試過程中，若過分強調系統的穩定性，則可能會造成系統響應遲緩和控制精度較低的后果；反之，若過分強調系統響應的快速性，則又會使系統的震蕩加劇，甚至引起不穩定。自動控制理論發展簡述自動控制理論研究的是如何接受控制對象和環境特征，通過能動地采集和運用信息，施加控制作用，使系統在變化或不確定的條件下正常運行并具有預定功能。它是研究自動控制共同規律的技術科學，其主要內容涉及受控對象、環境特征、控制目標和控制手段以及它們之間的相互作用。具有“自動”功能的裝置自古有之，瓦特發明的蒸汽機上離心調速器是比較自覺地運用反饋原理進行設計并取得成功的首例。麥克斯韋對它的穩定性進行分析，于1868年發表的論文當屬最早的理論工作。從20世紀20年代到40年代形成了以時域法、頻率法和根軌跡法為主要內容的“經典”控制理論。60年代以來，隨著計算機技術的發展和航天等高科技的推動，又產生了基于狀態空間模型的“現代”控制理論。隨著自動化技術的發展，人們力求使設計的控制系統達到最優的性能指標，為了使系統在一定的約束條件喜下，其某項性能指標達到最優而實行的控制稱為最優控制。當對象或環境特性變化時，為了使系統能自行調節，以跟蹤這種變化并保持良好的品質，又出現了自適應控制。雖然現代控制理論的內容很豐富，與經典控制理論相比較，它能解決更多更復雜的控制問題，但對于單輸入、單輸出線性定常系統而言，用經典控制理論來分析和設計，仍是最實用最方便的。真正優良的設計必須允許模型的結構和參數不精確并可能在一定范圍內變化，即具有魯棒性。這是當前的重要前沿課題之一，。另外，使理論實用化的一個重要途徑就是數學模擬和計算機輔助設計。前面談到的主要是針對線性系統的理論。近年來，在非線性系統理論、離散事件系統、大系統和復雜系統理論等方面均有不同程度的發展。智能控制在實用方面也得到了很快的發展，它主要包括專家系統、模糊控制和人工神經元網絡等內容。章電氣綜合自動化系統的功能根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：1.發變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。2．發變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。3．發電機勵磁系統。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作PSS（電力系統穩定器）的投退。4．220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。5．6kV高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置