电力系统自动化控制

电力系统自动化控制（精选7篇）

电力系统自动化控制 篇1

摘要

煤炭作为基本能源对国家经济有着极其重要的作用。国内煤矿生产普遍效率低下、安全系数不高，顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用信息网络技术，建立1000M光纤网络连接，实现远程监控，提高生产效率，减少安全隐患。顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用1000M光纤单环以太网进行通讯，使数据快速可靠传输，生产效率大大提高，安全性能大大改善。

关键词：矿井，综合自动化控制系统，网络技术，光纤，远程监控，生产效率，安全性能

Gu Qiao Mine Integrated Automation Control Systems Plan for Ground of Mine System Control

Han Lei Electronic Sciencen & Technical College Measurement & Control 2002

Tutor:Professor of Ma Xiushui

Anhui Hefei 230039

ABSTRACT Coal as the basic energy sources is important with the economics.The domestic coal mine production universal efficiency is low, and the safety coefficient is not high，Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe uses the information network technology, establishes 1000M optical fibers networks connection ,implements the long-distance monitoring，it can enhance the production efficiency, and reduce security hidden danger.Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe use 1000M optical fibers internet to communicate, making the transmission quick and reliable, enhancing the production efficiency, greatly Improving the safety reliability. 作者简介：

导师介绍：马修水（1963—），安徽庐江人，安徽大学测量与控制工程系教授，硕士生导师。课题来源：顾桥煤矿矿井综合自动化控制系统预研项目。Keywords: Mine pit，Synthesis automation control system，Network technology，optical fibers

long-distance monitoring，production efficiency，safety reliability

第一章

引言

第一节

煤矿综合自动化意义及发展现状

能源是国民经济的基础,我国一次性能源70%以上来自于煤炭,95%以上的煤炭产量来自于矿工开采矿井。用信息化改造包括煤炭在内的18个传统行业是国家经贸委提出的我国信息化的重点。

煤炭行业是最具传统色彩的行业之一。煤炭行业的信息化改造就是用信息技术改造煤炭行业的生产、经营模式，实现从矿山勘探、矿山规划设计、矿山开拓建设、煤矿生产过程、矿山经营决策的数字化、信息化。矿产资源信息和矿山设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。支撑技术为GIS、AutoCAD、虚拟现实及数据库等。

建设高产高效现代化矿井是当今世界煤炭生产发展的主流。建设高产高效矿井必须走集约化生产道路，在效率、单产、技术水平、科学管理、安全生产、经营调度等方面我国的煤炭产业正在赶上世界先进水平。

煤矿生产是一个系统工程。工作面开采的煤炭需通过一定的运输系统将煤从井下运输到地面，许多煤矿的运输距离在10公里以上，运输系统的监测监控对煤矿生产也起着至关重要的作用。煤矿井下正常生产还需要有供电、供水、排水、通风、供压等系统。为保证煤矿安全生产，还要对矿山压力、瓦斯、一氧化碳及煤尘浓度等进行监测。

煤矿生产战线长，范围广，各生产与保障环节之间既相互独立，又紧密联系。此外，煤矿生产环境比较恶劣，存在冒顶、瓦斯和煤尘爆炸、腐蚀性气体、水患等灾害的可能，而且灾害发生的随机性强，对安全生产威胁很大。煤矿生产中各种大小事故随时可能发生，有些是局部的，有些则会影响全局。因此，对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测和控制是煤矿正常、安全生产的重要保障。只有实现全矿井乃至在全矿区实现综合自动化，才能确保煤矿安全、高效地生产。以先进的网络技术、多媒体技术、数字视频技术、通讯技术、软件技术等采集、处理生产、安全、经营等信息，改造传统单一功能的生产、安全调度指挥势在必行。其中包括：

（1）煤矿生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化。支撑技术为统一的传输网络、各种监测与控制技术、信息处理技 术、数据库、专家系统等。

（2）检测仪器仪表、自动化设备在恶劣生产环境中的创新应用与网络化监测与控制。支撑技术为各种传感与测量技术、通信与网络技术、集成电路等。

（3）企业办公自动化及电子政务系统。支撑技术为网络技术、数据库、现代企业管理等。

（4）基于信息融合技术渗透到生产与经营各个层面的决策支持系统。支撑技术为现代信息处理与融合技术、智能专家系统、现代企业管理等。

（5）矿区信息网络系统建设等。

矿山综合自动化又是煤炭行业信息化的重中之重。利用光纤通信技术和工业以太网技术，建立井上/下的符合防爆条件1Gbps高速网络平台(千兆网)。利用该高速网络平台同时传输井下的图像、语音、监测监控信息，同时利用该高速网络平台传输协议的开放性，可以为现有各种监测监控系统提供友好的接入接口。矿井综合自动化网络平台将为煤矿综合自动化提供信息化高速公路。为矿业集团公司实现管控一体化打下良好的基础。

第二节 煤矿自动化的发展现状

随着技术进步，采、掘、运、提等设备实现了单机自动化。计算机监测监控系统得以迅速推广，但技术水平不高，还存在着许多问题。

（1）国内外煤矿安全生产监测监控网络传输系统的研究现状: 第一代产品：60年代初空分制，如法国CTT63/40煤矿环境监测系统。

第二代产品：70年代初的频分制，如西门子公司的TST系统和F+H公司的TF200。第三代产品：76年时分制系统，如英国的MINOS,美国的SCADA煤矿监控系统。第四代产品：80年代以分布式微机系统为基础的煤矿监控系统。如美国MSA公司的DA6400系统。

第五代产品：2000年引进的HIMASS系统。

前我国煤矿使用的计算机监控系统有数十种，各种监控系统都不具有开放性，更不能实现相互操作。缺乏统一的通信及信息交换标准，网络结构不规范。

（2）国内生产的安全生产监测监控系统多为封闭系统，系统中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂商自己制定的，严格保密，互不兼容，与其它系统联网很困难，难以做到数据共享。网络结构和通信模式多样，极不规范。每种系统都需要建立自己的通信网络，造成重复投资，通信资源利用低下。现场设备（传感器、执行设备等）多采用200-1000Hz、1-5mA等模拟信号进行传输，个别设备（如提升机）内采用了现场总线。

在工业过程监控及其它自动化领域中，除了4-20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，除了4~20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，已开始采用进口的基于现场总线和工业以太网的自动化系统陕西大柳塔矿、宁夏羊场湾煤矿的综合自动化系统采用了罗克韦尔公司的产品，它的信息传输网络为现场总线国际标准IEC 61158的第2类现场总线-Control Net和Ethernet/IP现场总线。

（3）现有网络数据传输交换速度慢

井下干线采用计算机异步传输方式：多数为基带或FSK、PSK调制方式，一般监测系统网络传输速率都在4800bps以下，不仅不能用于传输多路信息，甚至原有系统的扩容也很难实现。

（a）视频监视：采用独立的工业电视系统。语音通信基本上都是独立系统。（b）用软件设计理念陈旧，开放性差。（c）以纵向集成代替横向集成。

（d）系统智能化程度不高，所采集的信息量少，利用率低。

第三节 煤矿自动化的发展方向

（1）系统的集成度高度化，控制、决策、故障诊断功能的集成化，系统的管控一体化； 结构集散化，网络结构的分布分散化；

（2）系统的开放化和网络化：接口/协议开放化、通用化；传输方式网络化，采用工业以太网＋工业现场总线相结合的模式。将现场总线和工业以太网用于煤矿井下，可以改变目前煤矿监控系统传输技术相对落后的局面，促进系统的开放性、互操作性。嵌入式计算机技术的发展给工业以太网、多媒体技术在井下的应用创造了充分的条件；

（3）系统的智能化，设备信息处理控制智能化；（4）应用软件组态化、向Web浏览发展；

系统向综合自动化方向发展。利用真三维GIS和VR技术，为矿产资源评估、矿井规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。煤矿开采的主要场所是在地下，矿层、围岩、井巷工程的关系纵横交错，设备、风流、水流、电流、物流、人流的状况都与矿井地下真三维空间位置有关，有的甚至还随时间变化。由于施工条件复杂、工程造价高，任何工程设计与施工不当都会对矿山企业造成巨大的经济损失或人员伤亡。矿山信息化需要表现地下的岩层、矿层、断层的空间分布状况，以及设备、物 流、风流、人员、工程等随时间变化的空间运动轨迹。真三维GIS能够很好的表达矿山这些复杂的地下三维关系。真三维GIS平台是构建数字矿山和提高矿山信息化水平的核心技术。根据VR技术硬件和系统软件的最新发展，结合矿井开采的具体需求，构建煤矿巷道和地层实体的虚拟环境，以实现对决策管理的可视化、科学化。以地形图和煤层底板等高线图为基础，构建它们的几何模型；构建与几何模型、基础分析结果、决策模型相关的可视化、虚拟现实化的模拟模型和算法，如对地层的操作和削面的任意切割。

第二章

本课题来源及主要内容

第一节 信息管理层技术要求

2．1．1 网络功能概述

顾桥矿井综合自动化控制系统信息管理网（以下简称信息网）由淮南矿业集团信息公司按照集团公司统一的构架进行配置，由顾桥矿井通信站与集团公司通信中心建立1000M光纤联接。信息网主要覆盖矿行政办公楼共计十层，此外，矿副总以上领导办公室及业务科室设置信息系统显示终端，初定为30台，实现1000M到桌面。主要实现财务、销售、采购、人力等终端与集团公司总部相应系统的通信，以及对整个煤炭生产的实时情况调度监视和查询。

从网络架构上信息网必须是一套相对独立的网络，与综合自动化控制网、工业电视网是物理隔离的，但同时设计时也必须考虑在一定的安全架够下允许信息网对综合自动化控制网的访问。用户无授权时任何从外部对矿井网络的访问不可以进入设备层。信息网采用独立的网络交换机组成局域网，配置相应的防火墙、防毒墙及防病毒产品实现与外界的安全通讯。为保证公司矿井有关财务、销售、采购等重要应用信息系统的安全，同时应考虑部署一定的安全措施以防止外部人员的非法入侵。2．1．2．网络设计原则

（1）统一性：投标方应首先考虑信息网必须按照淮南矿业集团信息中心的统一的构架进行配置，遵循矿业集团的统一标准和要求。

（2）开放性：投标方所选用的网络设备及协议必须遵照国际标准的规范，具有良好的操作性、可移植性及升级性：以适应网络技术和矿井发展的需要。

（3）可靠性：1）自动化系统三层网络(信息管理层、综合自动化层、设备控制层)均 要求达到局部出现故障点不影响整个网络及其它子系统的正常运行，且便于故障的查找、排除及日常维护工作的进行。2）投标方所选用的网络产品（硬、软件）必须是在实际中得到成功应用的国内外知名产品；3）网络设备必须具备在线切换功能，避免设备停机造成网络长时间中断；4）在网络拓扑设计时，应考虑核心交换机采用双机热备式； 5）采用UPS供电方式并对UPS系统具有监视功能，对雷击采取有效的防护措施。6）网管软件具备网络分析功能（如交换机掉电、断线远程自动报警功能等）。7）投标方对网络的设计必须结合矿井的实际情况（矿井自动化整体功能、行政功能划分、各车间、采场的实际位置、布局以及设备控制层的结构等），在网络拓扑结构、设备设置、软件包选型等方面充分考虑上述因素。在交换机、服务器的选型上应考虑所有设备具备冗余的光口/电口及双电源，便于调试及今后网络正常运行时的故障查询及排除。

（4）安全性：必须设置防火墙、防毒墙；必须安装网络版防病毒软件（建议使用网络安全管理系统，具有IP地址管理、客户端管理及远程监控、网络设备管理等功能）；必须设立完备的身份认证及操作权限机制；必须设置系统快速恢复机制；必须具备远程维护能力；必须保证信息网与自动化控制网的物理隔离，但同时也保证两网间信息通信的安全。2．1．3．网络配置及性能要求

网络拓扑结构如图2-1

附:顾桥矿工业自动化网络信息层拓扑结构图防病毒服务器OA服务器报表服务器Web服务器数据库服务器InterNet接入工业控制层Data GeneralData GeneralCISCOYSTEMS核心交换机CISCOYSTEMS核心交换机Data General防火墙防毒墙二楼楼层交换机防火墙集团公司二楼楼层交换机二楼楼层交换机二楼楼层交换机终端用户群六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机图2-1 网络拓扑结构

2．1．4．综合信息管理系统功能要求 基于矿业集团目前的管理模式，规划建立集团级统一的供应、工程、销售、计划、安全、资产、人力、工程、财务、行政组织管理系统。矿级信息平台重点在现场、生产技术管理，建立矿井三维可视化信息平台，集成采、掘、机、运、通专业系统的生产调度管理系统。

客户机与服务器的联接采用B/S方式，初定30台终端可以通过WEB方式浏览矿井各类信息，同时系统应能根据矿井安全、生产的实际需要，主要完成以下功能：

（1）实现实时数据库与应用数据库的无缝连接，实现现场模拟状态、状况实时显示。（2）具备OA的基本功能。

（3）根据需要自动生成矿井各类报表。（4）根据需要生成、输出各类数据。（5）形成矿井电子档案室并具备查询功能。（6）形成矿井电子设备管理库并具有设备管理功能。（7）实现生产调度管理功能。

第二节 综合自动化系统技术要求

2．2．1综合自动化系统拓扑结构图如图2-2所示。

顾桥矿井调度指挥中心各种监控功能LCD屏操作站30台顾桥煤矿综合屏工业电视子系统X1辅助子系统X4人员跟踪子系统X2原煤外运子系统X2辅助运输子系统X5通风子系统X4原煤子系统X8电力调度子系统X4工程师维护站X1Ethernet信息设备间视频服务器大屏控制器网络打印机X2网络打印机X21#服务器I/O主/备服务器2#服务器I/O主/备服务器3#服务器I/O主/备服务器应用/数据库服务器主备硬盘录像机彩色喷墨打印机激光打印机磁盘阵列信息管理层防火墙核心交换机核心交换机MACH 3005MACH 3005井上主井MS4128-5副井MS4128-5井下中央变电所井下-665变电所洗煤厂MS4128-5MS4128-5锅炉房单环双接点网北一(11-2)采区变电所北一(13-1)采区变电所抽风机MS4128-5110k变电所MS4128-5矿井水处理系统日用消防水泵房MS4128-5MS4128-5备用图2-2

2．2．2 软件功能概述

综合自动化系统要求具有高效、可靠，高度集成化、智能化的一体化监控软件系统特点，该一体化监控软件平台是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理、协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。一体化监控软件系统是在一体化监控管理上真正实现了系统的高度集成，它应包括授权管理系统、GIS（地理信息系统）、视频监控系统、大屏幕显示系统、紧急电话处理系统、设备监控系统、UPS监测系统以及预案报警联动系统的支持，使用RFID（Radio Frequency Identification射频识别）技术的矿用人员安全检测系统。

第三节 工业电视系统技术要求

2．3．1 系统技术要求

8（1）摄像仪采用低照度（﹤0．02lux）长寿命固定的CCD摄像器件。（2）为确保图像质量，采用抗干扰能力强、传输距离远的光纤传输图象信号。（3）根据实际情况采用数字信号和模拟信号混合方式。2．3．2 矿井光纤工业电视系统概述

根据矿井实际情况，井下、地面40套（暂定）摄像仪，采用数字传输图像信号及模拟传输图象信号混合方式，井下通过100兆环网进行传输，井下100兆环网设置三台Hirschmann的交换机，在地面设置工业电视操作站，对整个系统进行管理和控制。

井下、地面共计安装40套摄像仪。其中24套井下摄像仪为矿用本安型摄像仪，地面安装16套摄像仪，其中8套全方位彩色摄像仪，可以完成上、下、左、右、推远、拉近、焦距+、焦距-、光圈大、光圈小、雨刷、加热、风扇的控制，镜头采用15倍镜头。余下的地面8套固定彩色摄像仪采用自动光圈镜头。2．3．3 矿井工业电视应满足下列要求

（1）《煤矿安全规程》（2）《煤矿设计规范》（3）《智能调度室装备规范》

（4）《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB 3836.4-83（5）《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB 3836.1-83（6）《矿用一般型电气设备》GB 12173-90（7）《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT 209-90（8）《工业电视系统工程设计规范》GBJ 115-87

第四节 顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成

顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成如图2-3所示。

图2-3

第三章 井上的1000M光纤单环以太网方案

根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求，综合自动化控制网按区域、节点数量、规模划分为2个子环网，即井下子环网、井上子环网，随着矿井的发展，将增设南区井下子环网（将来规划）。矿井综合自动化系统的设备控制层将采用工业级别光纤单环环网方案，网络传输速率为1000Mbps。本系统通过相应的软件，硬件设置能够往上向信息管理层提供无缝的数据连接，同时更主要的是能够往下把矿井的设备控制层的各子系统连接到此平台上，通过该系统能够对各个子系统发布控制命令，监视设备运行状态以及参数。

顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的网络拓扑结构如图2-4所示：

图2-4井上以太网的网络拓扑结构图

以上是根据物理位置和功能区域初步规划的顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的光缆初步方向，按数字0-20顺序，顺时针分配，构成一个环。环上所有节点均采用HIRSCHMANN的MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，首尾相接连接成环。MS4218工业以太网交换机上共有4个1000M的以太网端口，因此，可以支持下面的拓扑结构：

⑴ 连接成环只用去MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，可以多余2个1000M的以太网端口。

⑵利用其中一个节点上多余的1000M的以太网端口，分别连接到信息中心的2台MACH3005以太网交换机上，使井上的1000M光纤双环冗余以太网和综合自动化层连接。

⑶连接到现场生产设备的端口，均为10/100M自适应端口。

⑷基于网络交换机柜安装和维护上的原因，把网络交换机柜的初步位置安排在各个变配电站内。

⑸要求同一节点上的2台网络交换机的电源应该是独立的分别的两路，追求高可靠性的场合，要求有不间断电源系统UPS。

第四章 现场总线选择

我国的煤矿监控系统互不兼容的现状制约了煤矿自动化程度的提高，现场总线技术、工业以太网技术和嵌入式计算机技术的迅猛发展使得研制新一代煤矿监控系统的条件已经成熟。

综上所述，随着控制技术、计算机技术、和通讯网络技术的不断发展和完善，现场总线控制系统逐渐成熟起来，并打有取代DCS之势。目前，现场总线的种类很多，有LONWORKS总线、CAN 总线、HARRT 总线、PROFIBUS总线、FF总线，这些总线各具特色，通过国内市场占有情况及技术经济比较，在各矿区现场根据具体设备选择LONWORKS总线、PROFIBUS总 线技术通讯。无论采取什么形式通讯，都必须保证现场数据与以太网可靠传输数据。

LONWORKS采用LONTALK通讯协议，它完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。LONWORKS在组网时支持各种各样的网络拓扑结构（如总线型、环型、树型等）以及通讯介质（如双绞线、同轴电缆等），在设计和安装网络时非常方便。

PROFIBUS总线通讯协议，也完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。此外，对于数据采集传感器要求较灵活，既可以是数字传感器，也可以是模拟式传感器，对目前的技术经济情况下，有较大的灵活性。

第五章 DLP大屏幕显示系统方案

根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求以及通过同用户的多次技术交流的情况，就调度大屏幕系统项目，本着先进、可靠、实用、性价比最优的原则，大屏幕系统主要由投影子系统、控制子系统、视频服务器、监视器显示墙、LED显示屏等部分组成。

（1）影子系统选用12台67英寸三菱一体化投影机 拼接规模：3（行）×4（列）型 号：MD-67MX 单屏尺寸：1361mm(宽)×1021mm(高)显示面积：5444mm×3063mm 显示分辨率：4069×2304（2）控制子系统选用智能拼接控制器XWALL for NT（以下简称XWALL）

通过以上系统，用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的种种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上，实现调度指挥的现代化。

和同类系统相比，本投标方案具有以下显著优势： A硬件优势：

三菱投影机1300：1的对比度，大大提高了图像的色彩清晰度。三菱投影机采用脉冲整流电路大大改善了灯泡闪烁。三菱投影机采用的超短焦镜头大大降低了箱体厚度，使得整个箱体厚度为820mm。一体化箱体的无包边屏幕设计使得超细拼缝成为可能，物理拼缝达到1mm以下。三菱投影机独有的数字CSC(Color Space Control)色域补正电路，保证了多屏拼接 色彩的一致性。三菱投影机12bit调频脉冲/伽玛校正电路使投影机具有更加精细的色彩再现能力。三菱投影机采用全密闭的防尘光学机芯，彻底改变灰尘附着带来的画面缺陷。投影机采用专利技术的非球面镜光学镜头结构，提高了光的投射率，提高了亮度，彻底解决了太阳效应。

B软件优势：

控制软件Xwall完全汉化，界面友好，操作简单，功能强大，保证了系统的最大开放性，能够更好的为用户服务。Windows 2003/NT平台下独有的多鼠标功能：支持同时连接多个调度操作终端，在大屏幕上可同时显示多达8个不同颜色的鼠标，以区别不同的调度员（用户），实现远程操作。Windows 2003平台下独有的远程显示功能，能够将用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。

图2-5是以2×2规模的DLP系统为例，说明系统的结构。

图2-5 C系统功能：

由大屏幕系统图可以看出，4台MD-67MX一体化投影单元组成一个大面积、高分辨率的显示平台，可以将主产系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。具体实现方式如下：

⑴从系统结构总图看到，2路RGB信号、多路网络信号、4路视频信号直接接入XWALL智能软件拼接控制器，实现了视频窗口、多路网络信号窗口、4路视频信号在大屏幕上的同 时显示，任意一个窗口可以在大屏幕上的任意位置进行任意的缩放、移动、漫游、全屏显示。

⑵通过RS232连接的控制终端，可以对大屏幕及外围设备的各种参数进行调整、设置。如开、关机，亮度、颜色等。

⑶通过Xwallmouse软件模块实现了在大屏幕上可以同时显示8个不同颜色的鼠标，真正实现了多个用户同时操作控制大屏幕的任何应用窗口，这一功能对本生产管理控制调度中心的调度操作人员非常有用。这是其他厂家目前无法实现的功能。

⑷通过字幕叠加软件模块实现了在大屏幕上的任意位置滚动、静止显示任意字体、任意大小的欢迎标语、通知，这也是其他厂家目前无法实现的功能。

视频服务器采用2台HP Proliant DL580G2机架式服务器。监视器显示墙采用飞利浦29’VGA接口显示器40台组成，以DLP大屏幕两边各20台的方式分布。LED显示屏规格为0.3m×14.52m（含边框），用于走马灯方式滚动文字显示。

第六章 通用技术描述

千兆以太网交换机是井上系统的关键设备之一，本文以POWER MICE千兆以太网交换机为例对此系统作简要介绍。

属于MICE系列交换机，具备上述MICE交换机的所有特性。世界上第一台卡规式千兆以太网交换机。符合IEEE 802.3的ETHERNET/快速ETHERNET/千兆ETHERNET标准。5个集成于备板的插槽，2个可以扩展的插槽，通过介质模块可以应用28个端口，其中包括4个千兆端口。（光缆接口或电缆接口）本次方案的井上井下超级冗余环双环网主体部分由POWER MICE组成。

第一节 交换机 MS4128-5 描述

MICE，模块化，带网管功能的以太网交换机，支持 10Mbps/100Mbps/1000Mbps以太网接口。端口类型和数量通过配置介质模块最多可以达到28个端口，4个10/100/1000BASE光口（SFP模块选择）或4个10/100/1000BASE-TX电口，以及24个快速以太网端口。网络拓扑支持总线，星形拓扑，环形结构（Hiper-Ring超级冗余环，RSTP快速生成树）。网络管理。串口管理，基于WEB的网管，SNMP V1/V2/V3,HiVision网络管理。诊断功能

LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，故障，冗余管理器，组环端口，LED测试）线路检测，2个继电器报警信号输出，RMON监测（统计、历史、报警、事件），端口镜像。

配置方法

CLI（命令行设计），TELNET,BootP,DHCP,DHCP Option 82,HiDiscovery,自动配置器（ACA21-USB接口）。

安全性

SNMP V3（SSH,SSL），安全性设计，ACL，认证（802.1x）。其他服务

Qos 4个队列，端口优先级（IEEE802.1D/p），VLAN（802.1Q），组播控制（IGMP Snooping/Querier，GMRP），广播限制，控制流（802.3x），SNTP（简单网络时间协议）。

冗余功能

HIPER-Ring（超级冗余环），RSTP（快速生成树），冗余环间耦合，Dual Homing，冗余DC24V电源，冗余报警信号输出，动态/静态链路聚合（多达7个trunk，每个trunk允许8个端口，LACP）。

电源：24V DC/15W 工作温度：0-60摄氏度

IEC 60068-2-27冲击：15g，11ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz,10 cycles，1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)

第二节 千兆以太网模块MM4-4TX/SFP 描述

MICE4128-5上使用的千兆以太网模块 端口类型和数量

4个10/100/1000BASE光口（需要配置SFP模块）或4个 15 10/100/1000BASE-TX电口，自动交叉，自动协商，自动极性转换，TX和SFP任意组合，1SFP屏蔽1TX，最多4个端口。

诊断功能

LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，组环端口）。电源：通过MICE底板供电。工作温度：0-60℃

IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min.；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)

第三节 光纤介质模块 M-SFP-LX/LC 描述

通过千兆以太网模块 MM4-4TX/SFP使用的SFP光纤模块 端口类型和数量

1个千兆LC光纤连接器 工作温度：0-60摄氏度 光纤技术参数：

单模光纤，SM，9/125um，20Km。

IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz,90min.；0.7g，13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles,1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)

参考文献

[1] 赖寿洪.微型计算机控制技术.北京：机械工业出版社，1996 [2] 黄步全.分散控制系统在工业过程中的应用.北京：北京石化出版社，1994 16 [3] 杨廷善，周莉.计算机和测控系统总线手册.北京：人民邮电出版社，1993 [4] 胡寿松，王执全，胡维礼等.最优控制理论与系统.南京：东南大学出版社，1995 [5] 李增智.计算机网络原理.西安：西安交通大学出版社，1999.2 [6] 汤子瀛.计算机操作系统.西安：西安电子科大出版社，1999 [7] 邵裕森.过程控制及仪表（修订版）.上海：上海交通大学出版社，1995 [8] 沈兰荪.数据采集技术.合肥：中国科技大学出版社，1990 [9] 王建仁.计算机软件知识与开发技术.西安：西安交通大学出版社，1996.10 [10] David M.kroenke,施伯乐译.数据库处理.北京：电子工业出版社，1998.7

致谢

本论文是在我的导师马修水教授的悉心指导下完成的，从课题的选择，资料的收集，进度的安排以及论文的写作整个过程中都得到了马老师不厌其烦的帮助和指导。感谢马老师对我的关心和教诲，感谢马老师提供丰富的实践机会和良好的实践条件。马老师严谨求实的作风，谦虚待人的风格，给我深刻的印象，是我今后生活和学习的榜样。

电力系统自动化控制 篇2

关键词：自动化,控制与操作,电力

1 控制的可靠性

变电站的设计首要考虑的是控制和操作的可靠性高, 一个变电站自动化系统的计算机监控系统会更小心设计。通常用于高压电力系统变电站自动化产品有以下函数, 以确保控制操作的可靠性高。

1.1 多级多个站点控制功能自动化系统控制模式的运作, 包括远程控制、站控操作, 站在原地 (备份操作) 3种方式。

远远程控制:调度人员最终一个下行控制命令。站控操作:员工在变电站层监视主机发布命令, 通过交互式的对话过程中, 选择操作数、操作属性和完成一个过程所有的需求。就地操作:作为一个备份控制模式, 当监测系统故障或网络故障, 可以在间隔层的测量和控制单元的小开关手动控制或通过原位监测单元装置在薄膜键盘为当地的控制。

上述三种操作方式通过软件或使开关可以相互开关, 当切换到备用手动控制, 站控制和远程控制命令没有执行, 当转换站控制操作, 备用手动控制不会产生任何效果, 计算机设备同一时间只能执行一个控制命令, 当同时接受一个命令或初步命令以上不同意, 我们应该拒绝执行, 并给错误消息。每个控制对象是只允许在一个方式控制。

1.2 操作过程的软件

1.2.1 算子权限集接近防止误操作和非法操作。

目前成熟的监测系统的软件和硬件设备具有良好的容错能力, 即使操作人员在操作过程中一般错误发生, 都不会导致系统的任何功能丧失或影响系统的正常运行, 断层引起的事故, 该系统具有良好的功能。

1.2.2 工作站发送指令, 必须通过选择-检查-执行和其他操作步骤, 回到学校后, 然后发送到点执行下一步。

当一个链接错误, 操作指令中断, 报警提示。每次运行后, 该系统可以自动记录操作过程共存板。

1.2.3 监测系统的双机配置220千伏电压等级的变电站自动化

系统的双机双网络配置, 作为人机界面监控主站冗余配置、热备用模式, 可以保证任意设备未能控制功能无影响。如今实践中, 监控主站与以太网集线器的以太网相关管理。这个在线任何设备异常, 热备用开关工作的主机。监控系统的硬件冗余配置、系统分层分布式结构, 对变电站控制和操作来确保可靠性。

2 操作实现方式

确保变电站控制和操作系统的可靠性、准确性、变电站防误操作的设计是一个重要的环节。因为它是计算机监控、变电站不再是单调乏味的电气联锁, 可以方便的多级联锁。对分层分布式自动化系统, 其运行封锁的方式为分层分类类型锁和和系统结构来适应。每个时间间隔的测量和控制装置, 介绍了间隔的交变电流、电压、断路器位置和由于辅助接触是遥测、遥信、也为实现这一区间内的断路器, 刀闸操作的防误闭锁手术提供了必要的条件。智能设备可以很容易地用于上述信息编程, 实现区间运算锁定功能。

对于总涉及多个电动间距和多个电压等级的操作关闭之间, 有三个不同的实现途径。首先, 使用软件来实现, 总的锁定操作与软件编程的防误闭锁在监视主机内。监视主机可以从通信网络总所有开关, 切断链接状态信息和每个区间控制终端操作信息, 引进设备操作规则可以实现软件编程的总运营锁定功能。它应该说, 最简单的一个经济和可信的方案。其次, 硬件锁, 即西门子公司的8tk模式。西门子公司LSA-678变电站自动化系统的主要特征之一是8tk操作锁紧装置的相对独立, 8tk纯作为控制和操作闭锁, 每间隔刀闸信息到8tk1实现这个操作闭锁, 每间隔时间间隔后体重刀闸信息进入8tk2装置, 母亲联盟刀闸和总线刀, 直接进入8tk2装置, 8tk2装置实现区间运算锁定功能之间。第三, 软硬结合封锁的方式, 在此期间阻塞与8tk和类似的设备, 实现锁功能, 监视主机在总共软件操作闭锁。

以软件实现全站的操作闭锁, 对于一套成熟的变电站自动化系统来说, 也应该是高可靠性的;既然整个变电站的监控功能都由监控主机实现, 那么操作闭锁软件功能做在监控主机内也应是安全可靠的。对于双机系统冗余配置, 闭锁软件也为双套设置。笔者认为对于220k V及以下自动化系统实现的无人值班站采用这种模式可靠、安全、经济适用。

对于一个半开关接线的500k V变电站, 笔者认为500k V系统每个断路器及两侧刀闸的操作闭锁由相应测控装置实现以外, 每串内的断路器及刀闸之间的闭锁采用专门一套硬件闭锁装置以提高其可靠性。至于220k V系统为简化接线, 节约资金, 可不必配置用于间隔之间操作闭锁的专用硬件装置。

上述三种模式都可高效可靠地实现变电站所有断路器及刀闸的控制。而且都具有顺控功能, 例如:操作某条线路送/停电、旁母代/倒线路、母线切换等各种常规顺序操作, 只需在监控主机的键盘上敲入相应指令, 便可自动完成。常规站可能要花费几个小时的操作, 在这里几分钟便可完成。

可见变电站自动化系统的防误操作分层分级考虑, 其可靠程度明显优于常规站的防误设计。

3 自动化控制技术分析

分层分布式自动化系统从硬件和软件分层分类被认为是控制和防止误操作变电站和提高变电站可控性和控制和操作的可靠性保障。综合自动化站可以使用遥远, 当地、原位3级控制, 传统的控制系统只能通过控制面板KK手控制;常规站电气联锁设计接触复杂, 在实际使用中, 设备提供接触有限公司, 和电压水平之间的关系是很不方便, 使得闭环设计出现冗余闭锁和阻塞小于情况。综合自动化站可以方便的多级操作闭锁, 可靠性高。

常规站, 人是整个监控系统的核心, 人的感官对信息的接受不可避免地存在误差, 其结果就会导致错误的判断和处理。人接受信息的速度有一定限制, 对于变化快的信息, 有时来不及反应, 可能导致不正确的处理。而且个人的文化水平、工作经验、责任心等因素都会影响信息的处理, 可以说常规站人处理信息的准确性和可靠性是不高的。运行的实践证明, 值班人员的误判断、误处理常有发生。综合自动化站的核心为系统监控主机, 用成熟可靠的计算机系统实现整个变电站的控制与操作、数据采集与处理、运行监视、事件记录等功能, 可靠性高且功能齐全

变电站自动化系统简化了变电站的运行操作, 可方便地实现各种类型步骤复杂的顺控操作, 且操作安全快速, 对于全控的变电站, 线路的倒闸操作几分钟便可完成;而常规站实现同样的操作往往需要几个小时, 且仍存在误操作的隐患。

传统的变电站控制一般采用高压一对一的控制方式、信息和控制命令是通过控制电缆传输。计算机监控系统控制命令传输由模拟向数字指令, 提高信息传输的准确性和可靠性。特别是分层分布式自动化系统, 保护小间和主控制室之间的光纤电缆传输和提高信息传输环路抗电磁干扰能力。分散的安排, 控制电缆长度降低, 在相同的控制电缆截面, 断路器控制回路的电压减少, 有利于断路器准确的操作。

小结

浅议电力系统自动化控制 篇3

【关键词】电力系统；自动化；控制；操作

【中图分类号】TM76 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0310-02

1 控制可靠性

变电站的设计首要考虑的便是控制与操作的高可靠性，采用自动化系统的变电站更要将计算机监控系统缜密设计。为保证控制操作的高可靠性，通常用于高压电力系统的变电站自动化产品都具有以下功能：

（1）多级多地点控制功能自动化系统的控制操作方式有远方遥控、站控、就地（后备操作）三种方式：

远方遥控：由调度人员在调度端发出下行控制命令。

站控操作：运行人员在变电站层监控主机发出操作命令，通过交互式对话过程，选择操作对象、操作性质，完成对某一操作过程的全部要求。

就地操作：作为后备控制方式，当监控系统故障或网络故障时，可在间隔层的测控单元的小开关手动控制或通过就地监控单元装置上的薄膜键盘进行就地控制。

上述三种操作方式通过软件或使能开关可相互切换，当切换到后备手动控制时，站控及遥控命令不被执行；当切换到站控操作时，后备手动控制不产生任何作用，计算机对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令，当同时收到一条以上命令或预操作命令不一致时，应拒绝执行，并给出错信息。每个被控对象只允许以一种方式进行控制。

（2）操作过程中软件的多次返校

1）操作员权限设密，以杜绝误操作及非法操作。目前成熟的监控系统的软、硬件设备都具有良好的容错能力，即便运行人员在操作过程中发生一般性错误，均不引起系统的任何功能丧失或影响系统的正常运行，对意外晴况引起的故障，系统都具有恢复功能。

2）操作员工作站发出的操作指令，都必须经过选择-校核-执行等操作步骤，返校通过后再送至该点执行下一步骤。当某一环节出错，操作指令中断，并告警提示。每次操作结束后，系统自动记录操作过程并存盘。

3）监控系统的双机配置220 kV及以上电压等级变电站自动化系统多作双机双网配置，作为人机接口的监控主站冗余配置，热备用工作方式，可保证任意设备故障时控制功能无影响。时下的做法，监控主站用以太网相联并以HUB作为该以太网的管理。该网上任一装置异常，可将热备机切换为主机工作。监控系统硬件的冗余配置，系统分层分布式结构，为变电站的控制与操作的可靠性提供了保证。

2 操作实现方式

为保证变电站控制与操作系统的可靠性、准确性，变电站的防误操作的设计也是重要环节之一。因为是计算机监控，变电站不再采用繁琐的电气联锁，可方便地实现多级联锁。对于分层分布式自动化系统，其操作闭锁方式也为分层分级式闭锁而与该系统结构相适应。每个间隔的测控装置，已引入该间隔的交流电流、电压、断路器位置及刀闸辅助接点作为遥测、遥信之用，这也为实现本间隔内的断路器及刀闸操作的防误操作提供了必要条件。智能型装置可很方便地利用上述信息进行编程，实现该间隔的操作闭锁功能。

对于全站的涉及多个电气间隔和多个电压等级问的操作闭锁，目前有三种不同的实现方式。其一，用软件实现，即将全站的防误操作闭锁用软件编程置于监控主机之内。监控主机可从通信网上获得全站所有开关、刀闸的状态信息及每个间隔控制终端的操作信息，引入设备操作规则，进行软件编程即可实现全站的操作闭锁功能。该方式应该说是最简单经济可靠的方案之一。其二，硬件闭锁，即西门子公司的8TK模式。西门子公司的LSA-678变电站自动化系统的一个主要特点便是8TK操作闭锁装置的相对独立性，8TK纯粹作为控制及操作闭锁之用，每个间隔的刀闸信息进8TK1实现该间隔的操作闭锁，各间隔的刀闸信息经重动后都进入8TK2装置，母联刀闸及母线地刀等直接引入8TK2装置，8TK2装置实现间隔之间的操作闭锁功能。其三，软硬相结合的闭锁方式，间隔之间的闭锁采用8TK及类似装置实现闭锁功能，监控主机内做一套全站的软件操作闭锁。该模式即为江苏宿迁双泗500 kV变采用的操作闭锁方式。

软硬两级闭锁，其可靠性高，监控系统或网络故障不影响全站的安全可靠操作，但该模式接线复杂，且价格昂贵，双泗500 kV变的该套8TK闭锁装置约花费人民币300万元。

以软件实现全站的操作闭锁，对于一套成熟的变电站自动化系统来说，也应该是高可靠性的；既然整个变电站的监控功能都由监控主机实现，那么操作闭锁软件功能做在监控主机内也应是安全可靠的。对于双机系统冗余配置，闭锁软件也为双套设置。笔者认为对于220 kV及以下自动化系统实现的无人值班站采用这种模式可靠、安全、经济适用。

对于一个半开关接线的500 kV变电站，笔者认为500 kV系统每个断路器及两侧刀闸的操作闭锁由相应测控装置实现以外，每串内的断路器及刀闸之间的闭锁采用专门一套硬件闭锁装置以提高其可靠性。至于220kV系统为简化接线，节约资金，可不必配置用于间隔之间操作闭锁的专用硬件装置。

上述三种模式都可高效可靠地实现变电站所有断路器及刀闸的控制。而且都具有顺控功能，常规站可能要花费几个小时的操作，在这里几分钟便可完成。

可见变电站自动化系统的防误操作分层分级考虑，其可靠程度明显优于常规站的防误设计。

3 自动化控制技术分析

分层分布式自动化系统从软硬件上分层分级考虑了变电站的控制与防误操作，提高了变电站的可控性及控制与操作的可靠性。综合自动化站可采用远方、当地、就地3级控制，而常规站只能通过控制屏KK把手控制；常规站电气联锁设计联系复杂，在实际使用中，设备提供的接点有限且各电压等级间的联系很不方便，使得闭锁回路的设计出现多余闭锁及闭锁不到的情况。综合自动化站可方便地实现多级操作闭锁，可靠性高。

常规站，人是整个监控系统的核心，人的感官对信息的接受不可避免地存在误差，其结果就会导致错误的判断和处理。人接受信息的速度有一定限制，对于变化快的信息，有时来不及反应，可能导致不正确的处理。而且个人的文化水平、工作经验、责任心等因素都会影响信息的处理，可以说常规站人处理信息的准确性和可靠性是不高的。运行的实践证明，值班人员的误判断、误处理常有发生。综合自动化站的核心为系统监控主机，用成熟可靠的计算机系统实现整个变电站的控制与操作、数据采集与处理、运行监视、事件记录等功能，可靠性高且功能齐全。

变电站自动化系统简化了变电站的运行操作，可方便地实现各种类型步骤复杂的顺控操作，且操作安全快速，对于全控的变电站，线路的倒闸操作几分钟便可完成；而常规站实现同样的操作往往需要几个小时，且仍存在误操作的隐患。

常规变电站控制一般采用强电一对一的控制方式，信息及控制命令都是通过控制电缆传输。计算机监控系统控制命令的传输由模拟式变成数字指令，提高了信息传输的准确性和可靠性。特别是分层分布式自动化系统，各保护小间与主控室之间采用光缆传输，提高了信鼠传输回路的抗电磁干扰能力。分散式布置，控制电缆长度大为缩减，在相同控制电缆截面时，断路器控制回路的电压降减少，有利于断路器的准确动作。规划院最近将全国5个500 kV站作为综合自动化的试点，也从侧面反应电力系统业内人士对自动化监控系统可靠性的认同。

4 小结

综上所述，变电站自动化系统的控制与操作是可靠的，它的成熟和进步还需在变电站的实际运行中不断得到完善。

参考文献

[1]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题.内蒙古电力技术.2005，02

木工行业铺装系统自动化控制研究 篇4

摘要：针对于国内生产线尤其是刨花板，定向刨花板等铺装系统控制不稳定的问题，通过多次实践改造和完善，介绍了如何优化铺装系统的自动化控制和参数设置，在实际生产中提高了生产线生产效率、降低生产成本、提高成品板的品质，尤其对于成品板的横向纵向的重量、密度分布有很明显的提高,也可以相对提升人造板行业的整体品质。

关键词：铺装系统；自动化控制；PID控制；堆积密度；BIC控制

在人造板生产线上，铺装系统是一个非常重要的控制系统。其主要作用是依据生产线的工艺要求，把刨花或者纤维通过铺装仓的底部皮带的PID控制均匀地抛撒在成型线皮带上面，从而为热压机的顺利热压和最后合格的成品板打下良好的基础。人造板生产线一般有多层压机、连续纤维板压机、连续刨花板压机、连续定向刨花板压机等，其中以连续刨花板压机和连续定向刨花板压机的铺装系统最为复杂，由于刨花板生产线拥有多个铺装仓，所以其成型线的长度会比较长，这样就加大了其控制准确性的难度。目前在人造板生产线上生产一般的素板的控制精度要求在1%之内，而生产高端板控制精度要求在0.5%之内，那么如果我们的控制要求要满足这个精度的话，其控制系统和设备精度就必须要做到非常精确，因为细微的变化就会导致精度产生较大的波动。本文就人造板行业中比较复杂的拥有四个铺装头的连续刨花板压机作为范例，阐述一下其铺装系统的自动化控制系统。

1铺装仓堆积密度的稳定控制

铺装仓堆积密度的稳定性决定了其在相对速度下的出料量的稳定性，如果铺装仓的堆积密度波动很大，那么其出料量就会很难控制稳定，铺装系统的稳定控制也就无从谈起。目前，很多生产线上的铺装仓堆积密度的稳定性控制都不是很理想，从而也导致其生产线的重量不是非常稳定，成品板的品质也受到很大影响。那么，如何可以达到比较稳定的堆积密度呢？首先要保证施胶的稳定性。在人造板生产上，施胶是一种非常重要的环节，施胶的比例是按照工艺参数的配方设定，如果其工作不稳定，不但会影响最后成品板的质量，而且对于进料的堆积密度有较大影响，从而导致铺装系统的整体波动。这就要求生产线上有一套精确准确的施胶系统。其次要保证进料输送的稳定性和重量反馈的准确性。一般来说，施胶系统是依据进料的重量反馈按照设定比例进行施胶，如果重量反馈出现问题或者波动比较大，那么就会造成施胶的不稳定，最终导致铺装系统的不稳定。所以一套稳定准确的进料输送系统非常重要。最后要保证铺装仓料位的稳定性。一般在生产中，工艺人员会依据生产需要设定铺装仓的料位，料位的稳定控制直接决定了其铺装仓内的堆积密度的状态，如果其变化太大，那么堆积密度必定会有较大变化，铺装系统的出料控制就无法稳定控制。一般生产上要求变化值的范围在设定值-5<=变化值<=设定值+5由于进料系统到铺装仓存在60S左右的运输时间，为了能达到这个控制要求，在这里做了在出料需求量的基础上加上了铺装仓料位偏差值的计算方式，经过长时间的实际生产的观察和修改，基本可以控制在+-3的范围之内，比较稳定了控制了铺装仓的堆积密度。其控制思路是参考了PID的闭环控制原理，但是在实际控制中又把比例（P）、积分（I）和微分（D）的闭环控制独立计算后应用于最终的计算结果中，它的优点在于PID的变化的速率会和运输的时间相匹配，可以比较稳定的控制进料。

2铺装仓出料量的稳定控制

铺装仓出料量的稳定控制是整个铺装系控制系统的核心部分。由于系统拥有四个铺装仓，所以其成型线的长度超过40米，也就意味着其重量反馈和变化的周期会非常长，所以最终重量偏差控制要求在0.5%之内的控制要求是比较高的。一般在四个铺装仓的生产线上，系统分为上表层（SLT），上芯层（CLT）,下芯层（CLB）和下表层（SLB），其分布也按照这个顺序排布，在整个系统上会安装两个重量反馈秤，分别是安装在上表层的总秤（TotalWeight-TW）和上芯层的分秤（PartWeight-PW）。工艺人员会在上位机上设置最终成品板的密度、生产速度、芯层的生产比例、表层的生产比例以及上下表层的偏差比例，PLC程序会根据设定参数和，含水率和损失因子计算出每一个铺装仓的出料量。上表层设定值=成品板的密度/生产速度*（1+含水率）*（1+损失因子）*表层的生产比例/2*（1+上下表层的偏差比例）下表层设定值=成品板的密度/生产速度*（1+含水率）*（1+损失因子）*表层的生产比例/2*（1-上下表层的偏差比例）上芯层设定值=下芯层设定值=成品板的密度/生产速度*（1+含水率）*（1+损失因子）*芯层的生产比例/2每一个铺装仓会依据各自的设定值和总秤、分秤的反馈值做PID调节，由于其只有两个秤做反馈，所以其积分时间需要比较久。在正常生产控制中，总秤和分秤的差值计算上下表层的实际值，总秤或者分秤的值控制上下芯层的实际值，这个PID计算相对于其他的PID计算来说显得更加模糊，因为在第一个下表层的仓出料到得到反馈有超过40米的长度，所以其比例（P）值要非常小，积分值（I）要非常长，而微分值（D）的变化要非常精确。表层的铺装仓的速度计算（图1）。芯层的铺装仓的速度计算，它的计算可以依据总秤的重量计算，也可以依据分秤的重量计算，我们一般在生产中按照总秤的计算（图2）。从以上的流程控制图就可以看出四个铺装仓的每一个出料皮带的速度发生变化都会对总秤和分秤造成影响，所以要其控制的每一步都要格外严格，尤其是PID的比例，积分和微分的取值要经过多次计算和核对，这样才能保证其出料的平稳性和连续性，才能保证最终重量的稳定性。

3成型线皮带的去皮重控制

成型线皮带的去皮重控制又称为BIC（BeltInfluenceControl）,那么这个控制的作用和目的`是什么呢？如何实现和实施这个控制呢？一般来说称重传感器在静止的状态下的称重是非常准确的，但是如果其安装在运动的皮带或者其他设备上的话，那么其重量必定会受到皮带和设备的运动速度、机械结构、运动产生的摩擦力等的影响，那么PLC程序读到的重量不一定能真实的反映出其实际重量，鉴于我们的控制精度要求，就需要用BIC控制，把在运动过程中的皮重去除，保证PLC程序读到的重量和实际重量相同或在误差范围之内。一般成型线的长度在40多米，那么其皮带总长度在90米左右。BIC会依据控制的精度要求把90米的皮带人为的分为5000-10000个点，工艺人员可以在上位机上设定具体所需要的点数，BIC会依据设定好的点数（N）、皮带总长度（L）以及皮带运行速度（V）计算出每一个点的记录时间（T），T=L*V/N。BIC有两个过程，第一个过程是放置固定的砝码在成型线皮带上，皮带以固定的速度运行，那么就可以得到计算的理想重量，PLC程序会依据BIC的记录时间周期性地取值，并把这些取值减去理想重量，即为每一个记录点的皮重，这个过程一般会进行三次，取其平均值为初始计算的皮重。第二个过程是在第一个过程完成的前提下进行，它需要把第一个过程放置的砝码去掉后，PLC程序会依据BIC的记录时间周期性地取值，这些取值即为每一个对应点的最终皮重。PLC会把这些最终的皮重应用到BIC计算的每一个记录点上，以保证最终读到的重量是真实的重量。经过这两个过程得到的皮重已经最大程序的避免了其他因素的干扰，计算的皮重也会相对的准确，这样也可以保证铺装系统的稳定性。由于BIC的计算是连续的，那么就需要一个激活位，即每次激活这个位后就会重新开始新的BIC计算，这样做的好处有几个：一是可以避免连续计算出现错误的可能性；二是便于PLC程序找到起始点；一般BIC会使用颜色传感器作为激活信号，这样可以避免误信号的干扰。铺装仓的电机参数的正确设定：铺装仓的下料过程会经过料耙电机，鼠笼电机群，下料辊等一系列设备，在下料过程中如果电机的速度、设备的角度等没有正确设定，那么就会导致下料不均匀、料的形态受损以及堵料等情况，从而影响铺装系统的稳定控制。那么如何正确的设置这些电机的参数呢？一般来说，这些电机都是由变频器控制，工艺人员可以在上位机上修改所需要的电机速度。电机速度的确定需要在生产中观察其运动状态而定，一般分为三个部分。一是料耙电机设定。其作用是把多余的料向后拨回，保证其堆积密度变化不大，也可以避免太多的料落到鼠笼里面导致堵塞，一般料耙的高度设定大约在20cm左右，料耙的速度和出料的铺装仓速度相同或者接近，具体高度也需要依据不同的生产线而确定，一般设定后就不需要经常修改；二是鼠笼群电机的设定。其作用是把从铺装皮带下来的料实现均匀的抛撒。对于它的设定首先要调整进料挡板的角度，保证其进料集中于鼠笼的中心；其次要依据生产原料的类型和胶水的种类调整鼠笼抛撒棍的速度，一般要先找到可以保证物料完整形态的最大速度，其设定速度会以此为依据而做细微调整；三是下料棍的速度设定。下料棍的作用是把从鼠笼出来的料按照电机的运转方向拨料，使下料更加的均匀。其速度的设定需要依据下料的均匀程序而定。通过铺装仓电机参数的正确设定，可以在很大程序上提高铺装仓下料的均匀性和稳定性，其对铺装系统的整体稳定性也起到了很大的作用。

4表层气流铺装机参数的正确设定

在四个铺装仓的铺装系统中，上表层（SLT）和下表层（SLB）都采用气流铺装的功能设备。所谓气流铺装是指从鼠笼和下料棍出来的料通过鼓风机和抽风机的平衡气流作用进行铺装，它的作用是可以最大限度的把表层料均匀的抛撒在成型线上，一方面可以保证板坯表面的平整度，另一方面也可以保证板坯的厚度。在气流铺装机的参数设置中，主要要注意以下几个方面：a.要注意鼓风机的风量设定。工艺人员可以在上位机上设定鼓风机的风量，其设定的规律一般按照生产下料的量决定。鼓风机如果风量太大，那么就会把料吹的过于靠前而集中于铺装仓的一边，而如果风量太小，那么就起不到气流铺装的作用。一般工艺人员要依据不同的下料量尝试不同的鼓风风量，并为每一个下料量都寻找到一个最佳的鼓风风量，其效果好坏可以依据最终的气流铺装效果确定，一般设定好风量参数后，即便修改不同的生产规格，不同的生产配方都无需修改；b.要注意抽风机的风量设定。抽风机的作用是配合鼓风机的铺装效果，由于表层料都为比较轻的细料，如果进出口的风量有偏差，那么就会导致表层料一直漂浮在空气中而导致铺装受到比较大的影响。抽风机有两个风门，一个为主风门，另外一个是旁路风门。主风门会依据系统负压设定做PID调节，负压的设定一般在-0.8Bar左右，工艺人员会依据此做细微调整，调整的依据也是看最终铺装的效果而定。旁路风门的调节是和鼓风机风量的设定要配合，鼓风机的每一个下料量的风量设定都需要设定想对应的抽风机的旁路风门开度，以保证气流铺装的气流稳定和最终的铺装效果。气流铺装机相对于之前的砖石棍铺装机来说，铺装的均匀性、稳定性都有了很大的提高，目前也开始应用于比较多的生产线上，通过以上气流铺装机的参数设置，可以比较好的控制其工作状态，为铺装系统的稳定运行做好准备。

5铺装机的震动周期控制

在铺装机的下料过程中，由于需要经过多次进出料，有时候会有一些细料等粘附在链条或者料棍上，如果不能及时的清理这些物料，就会影响到铺装机的正常运行，从而影响到整个系统的稳定控制。为了解决这个问题，一般会在铺装机上安装震动电机，其震动包括电机震动和气流震动并通过这两种震动的配合达到最大程度清除粘附物的作用。在正常生产的时候震动电机需要一直启动，而气动震动需要依据生产线的生产情况和胶水的类型选择周期控制，其控制时间可以在上位机上设定，工艺人员需要对生产线做多次观察后确定其周期时间，最大限度的减少铺装机的粘料。综上所述，铺装系统的自动化控制是一个比较复杂的过程控制，包含了比较多的开环闭环控制，每一个环节的误差都会导致其最终结果的偏差。每一条生产线都有其特殊性和相通性，工艺人员需要在上述几个方面多做观察和记录，找到对自身生产线最为合理的系统设置和自动化控制。结束语我国是人造板大国，大部分生产线还不具备生产高端板的能力，无法达到铺装重量控制在0.5%之内的范围之内，所以这个控制系统和参数设置具有比较广泛的推广意义，尤其是对于做高端板的生产线。正确的自动化控制和参数设置可以提高其生产效率、降低生产成本、提高成品板的品质，尤其对于成品板的横向纵向的重量、密度分布有很明显的提高，也可以相对提升人造板行业的整体品质。

参考文献

[1]迈克尔米尔顿.深入浅出数据分析[M].北京：电子工业出版社2010.

[2]褚静.模糊控制原理与应用[M].北京：机械工业出版社，1999，5.

[3]黄德先，王京春，金以慧.过程控制系统[M].北京：清华大学出版社，2011.

[4]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2008.

[5]邓劲生，郑倩冰.信息系统集成技术[M].北京：清华大学出版社,2012.

[6]华毓坤.人造板工艺学[M].北京：中国林业出版社,2002,10.

[7]杨可桢，程光蕴，李仲生，钱瑞明.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社,2013,8.

[8]周德卿.机电一体化技术与系统[M].北京：机械工业出版社,2014,9.

[9]梁长垠.传感器应用技术[M].北京：高等教育出版社,2018,3.

作者：崔海峰 单位：哥乐巴环保科技(上海)有限公司

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电力系统自动化控制 篇5

FJK系列闸门控制及辅机控制系统是目前应用于水电厂自动化的典型自控设备，由多条现场总线组成，通过局域网来实现控制功能，具有应用普及、效率高等特点，

[系统构成]

适应各种现场总线标准;

软启动的电机控制技术;

支持各种PLC设备;

基于WINDOWSNT平台;

满足一系列电磁兼容性国际标准;

[系统特点]

现场总线控制机采用“EVOC”PPC-1200平板电脑;

局域控制网采用“EVOC”IPC-810工控整机;

[系统框图]

[系统配置]

现场控制机PPC-1200/586VDNHGX/内存128M/硬盘30G

局域控制机IPC-810/FSC-1612VN/CPUPIII800/内存256M/硬盘70G

[系统评价]

这个系统由电力自动化研究院为水电厂自控应用专门开发设计，充分考虑了水电厂自控应用的特点，采用“EVOC”工控机作为硬件平台也是经综合比较而确定，从目前所有投入应用的系统来看，运行状况普遍良好，

电力系统自动化控制 篇6

各种各样的新兴智能技术在电力系统中的应用已经显示出强大的生命力,在解决电力系统的结构问题等方面所发挥的作用是不可小觑的。作为较为先进的技术与方法,自动化技术在电力系统的运行中具有举足轻重的地位,因为这些技术大大的提高了电力部门的管理水平以及管理效率。在生产力水平不断的提高的今天,科学技术的进步日益加快,这些现实的条件与要求对电力系统的自动化控制技术提出了更高的要求,这些因素的综合作用使得很多智能技术与自动化技术的引进成为必然。它是电力系统自动化控制应用的重要组成部分。因此,研究其应用状况,对提高电力系统自动化控制、减少人力资本投入,提高运作效率具有重大的现实性[1]。在计算机技术和网络通信技术不断发展与变革的今天,电力系统自动控制技术也在发生不断地发展与变革,这些变化在加快电力系统综合自动化的发展进程所发挥的作用将会是无比巨大的。

1 电力系统的自动化控制技术

1.1 电力系统自动化的基本内容

电力系统的自动化指的是一种比较先进的理念和方法,主要的内容是电工的二次系统。通俗来讲,电力系统的自动化指的是通过各种装置和信号系统以及数据传输系统对电力系统的各个元件、局部系统甚至是全部系统进行较近距离或者是较远距离的自动化的监视、协调以及控制等。在此过程中,发挥作用的装置具有自动监测、决策和控制的基本功能。这一过程在实际的应用与操作中,较好的保证了电力系统的安全运行、健康运转,同时也从很大程度上保证了电能质量的合格性。

1.2 电力自动化系统的基本组成要素

电力系统的自动化是电力行业发展到一定阶段的高级产物,是电力行业不断引进新技术与新理念的前提下所取得的巨大成就。电力系统的自动化控制的基本内容主要包括以下几个方面。第一,系统调度的自动化。电力系统控制技术的自动化发展到今天,发展最为迅速和发展最为前沿的领域便是电力系统的调度自动化,它所实施的主要功能是电力系统相关数据的采集与监控,这给电力系统调度的自动化打下了坚实的基础。电力系统经济运行与调度、电力市场运营与可靠性、发电厂运营决策等;变电站综合自动化等[2]。在电力系统中,调度的自动化是电力系统自动化的核心技术,是保证自动化系统的运行稳定性以及高质量的基础工作。

1.3 变电站相关的自动化技术

变电站的综合自动化系统所应用到的技术上主要包括了计算机技术、现代电子技术、通信技术以及现代的信息处理技术。这些技术的综合应用实现了对于变电站的二次设备的各种功能的重新优化与组合。这些二次设备主要包括继电保护设备、控制设备、测量设备以及其他各种自动装置等。这些装置在实现重新优化与设计之后可以对整个变电站的整体情况进行全面的监视和测量,同时还可以进行相应的控制与调节。总之,变电站的自动化系统是一种可以对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统[3]。

2 电力系统的自动化控制的各项基本技术

在社会生产力以及科学技术不断发展与进步的今天,我们对于电力系统运行的质量与效率的要求都越来越高,因此很多崭新的和先进的控制手段都在逐步引进。

2.1 基于神经网络控制基本原理的控制技术

在理论上,神经网络控制的基本特征是非线性、并行处理、鲁棒性等,另外神经网络控制还有一个更加显著地特点,那便是自组织学习能力。由于神经网络控制的这些特点与优点,它受到了人们的普遍关注。神经网络的基本连接方式是通过大量的神经元以一定的方式进行连接,大量的信息便会隐含在连接的权值上。我们可以根据一定的算法对神经权值进行一定的调节。使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射[5]。

2.2 专家系统的基本控制技术

电力系统中应用较广的系统还有专家系统,这一系统包括了很多内容。既包括对处于警告状态或者紧急状态等特殊状态下的辨别能力,也包括紧急处理的能力,系统恢复控制的能力以及状态分析转换等。虽然,专家系统在实际的使用中是很广泛的,但是这种方法存在的问题也是不容忽视的,其局限性也是显而易见的,如难以模仿电力专家的创造性。

2.3 模糊逻辑控制的基本技术

在模糊方法理论指导下的控制技术相对来说是比较简单的,并且也是很容易掌握的。作为一种比较先进的方法,模糊逻辑控制已经在实践中展现出了强大的生命力。

2.4 电力自动化控制技术中的综合智能控制技术

综合智能控制技术的主要特点是综合性,因为这种方法不但包含了智能控制,还包含了现代控制与自动化控制的基本理论与基本方法,是这几种先进的理念与先进技术的综合。神经网络与专家系统的结合,专家系统与模糊控制的结合,神经网络与模糊控制的结合,神经网络、模糊控制与自适应控制的结合是在电力系统中应用较为广泛的基本方法。神经网络的基本特点是处理信息的非结构化,但是模糊系统对处理结构化的知识则更为有效。

3 结语

伴随着人们的日常生活以及社会生产的各个方面对电力的需求越来越高,我国的电力城网改造以及农网改造的进程和力度都在不断地扩大,变电站等于电力系统相关的诸多内容都对自动化控制提出了新的更高要求。我们应该建立一种能够保证整个电网的安全运行,保证电力质量的高效网络。总之,电力系统要想实现发展与改革的真正自动化,就必须把传统的理念与计算机技术和现代通信技术进行充分结合,通过各种自动化的控制技术实现电网发展的高质量。

摘要：本文着重阐述了电力系统的自动化控制技术的基本概念,介绍了电力系统的自动化控制技术的基本内容,详细的说明了自动化控制技术在电力系统中的具体应用并且指出了电力系统自动化控制技术的广阔应用前景。

关键词：电力系统,自动化控制,技术,应用

参考文献

[1]李小燕,跖拓等.电力系统自动化控制中的智能技术应用研究[J].华章,2011,(16).

[2]唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷,2008,(02).

[3]夏永平,唐建春.浅议电力系统自动化[J].硅谷,2010,(06).

[4]刘芳.电力系统自动化技术应用浅析[J].经营管理者,2010,(04).

电力系统自动化控制 篇7

关键词：电力系统 自动化 控制技术 科学性

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0081-01

改革开放以来，我国经济的发展创造了一个个举世瞩目的成绩，经济社会的快速发展、人们生活水平的极大提高都离不开电力系统的支持。而供电系统的安全性、可靠性已经成为电力系统的关键点，随着现代科学技术的不断发展，电力系统自动化技术也得到快速进步，并逐步进入到了研究者的视野，因此该文也对其进行了较为深刻的研究与讨论。

1 电力系统自动化综述

1.1 电力系统自动化的定义

电力系统自动化是指应用于各种自动检测、决策与控制功能装置，通过数据传输系统与信号系统对电力系统之中的各个元件、局部的系统进行自动监视、调节、协调以及控制，从而保证电力系统能够稳定安全地运行[1]。

1.2 电力系统自动化的构成

电力系统自动化是电力系统发展的较高阶段，是电力系统不断加强新技术引进与应用的重要成就，就目前来言，电力系统自动化包括以下幾个部件和设备。

（1）系统调度自动化。系统调度自动化是目前电力系统中发展最快方面之一，其主要功能构成是：电力系统数据采集与监控，这是实现调度自动化的基础和前提；电力系统经济运行与调度、电力市场运营与可靠性、发电厂运营决策；变电站综合自动化等[2]。电力系统自动化的核心与关键是电力系统调度自动化，在高效、科学的调度自动化之中，对电力系统的自动化会产生积极的影响。

（2）配电网自动化。我国自上个世纪90年代以来，配电网只能采用手工操作进行控制。进入到21世纪，配电控制这一领域在现代网络科技的推动下有了长足的发展，并逐步发展为以先进信息、通信技术为基础的配电网自动化。配电网是从输电网接受电能再分配给各电能用户的电力网。配电网处于电网的末端，直接联系着千家万户，是电力系统的重要组成部分。配电自动化是利用计算机、电子和通信技术对配电网和用户中的设备，以及用电负荷进行监视、控制和管理。与传统自动化相比较，基于信息、通信技术的配电网自动化主要表现为大量的智能终端、通信技术和丰富的后台软件[3]。由于我国的配电设施建造广泛，因此可以采取分期和分批两种方式对配电资源进行有效整合。

（3）变电站自动化。变电站自动化是在变电站应用自动控制技术和信息处理下，通过自动化装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行效率、管理水平的一种自动化技术系统。变电站综合自动化是降低维护成本、提升变电站安全稳定、提高经济效益重要技术。这项功能的综合性是其区别于其他常规变电站的最大亮点，它在利用计算机技术的高精度计算基础上，以现代数据通讯技术为手段，形成信息共享的价值目标。

2 电力系统自动化控制的要求和特点

2.1 数据的收集、处理

数据的处理是电力自动化系统的核心部分，电力系统的安全、高效和稳定离不开对数据的分析与处理。因此这就需要在电力系统供电初期对电力系统的各个环节、各个部分进行合理、科学、严格的检测。以收集有效的信息数据和参数，在通过严密的科学分析与处理中，对整个电力系统的自动化控制提供有效的数据支持。

2.2 规范科学控制

现实中，应参照电力系统自动化的技术标准和要求规范建立科学控制，在结合电力系统自动化的可行性分析、电力系统所处的运行状态下对其进行严格控制。通过不同的调控方式，如宏观调控、微观调控以及综合调控手段对所处的不同部件和环节进行控制，从而达到科学性和准确性。

2.3 及时总结规律，实现全面自动化

正如前文所述，通过一系列科学、规范的调制之后，要对电力系统自动化中所运载的各个部件、环节、层次进行规律总结。通过总结，我们可以按照更加高效节能的原则来选择最为安全可靠的运行模式，从而极大的推进社会的发展。

2.4 优势比较与分析

传统电力系统在操作中过于机械化，而现代电力系统自动化不仅降低了运行成本，节省了人力物力，并且缩短了生产运作周期，大大缩短了人工劳动强度，除此之外，还在一定程度上减少了危险生产事故的发生。因此，电力系统自动化具有绝对优势。

3 电力系统自动化技术

3.1 主动面向对象数据库技术

随着计算机应用的扩大，在许多应用领域中，人们希望数据库系统既能像传统数据库那样接受服务请求，又希望数据库系统能够及时地面向用户提供优质的服务。因此数据库技术通过与人工智能技术的相互结合，孕育了主动数据库技术（Active Database Technology）。该项技术在诸多领域都有广泛的应用，同样对电力系统自动化的建设也起到至关重要的作用。现代电力系统自动化通过数据库的主动性、快速性和智能性，对目标任务提供及时反应与对策，同时提高数据库管理系统的模块化程度。这对于提高数据的存储和输出效率、提升存储的可靠性和安全性具有重要作用。

3.2 现场总线控制技术

现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是由各种现场仪表通过互连与控制所组成的系统；是一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。也正是由于这些特点，被人们称为第五代控制系统，是当今工业自动化发展的必然趋势。

现场总线已广泛应用于各个领域，如电力监控、能源管理、自动测试系统等等。在我国的电力系统自动化控制实践当中，因为现场总线控制技术具有较高的精确度、组织简单、设计安装方便、易于维护和扩展、可以节约软硬件投资等特点，因而，它的应用大大地促进了电力系统自动化技术的进一步发展。

4 结语

近年来电力系统自动化技术得到了迅猛发展，这与时代的进步是密不可分的。但是电力系统自动化技术的发展是永无止境的，我们应该以更加开阔的视野、更加包容的态度去吸收借鉴国外的先进技术和经验，来不断促进我国电力系统自动化的长足发展。

参考文献

[1]汪秀丽.中国电力系统自动化综述[J].水利电力科技，2005（2）：6-26.

[2]唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷，2008（2）：52-56.