电气自动化设计及发展趋势

　　【摘要】伴随电气设备、自动化设备、网络通讯设备及其技术的发展成熟，使得电气设计和自动化设计工作发生了很大的变化。

　　【关键词】电气系统自动化设计电气保护接地发展趋势

　　一、传统电气设计和自动化设计思想的基础和特点

　　按传统设计制造方式提供的电气设备其控制、保护和计量主要由分立的、机械的、物理的方式和部件来完成，其相互之间的功能组合构成达到用户要求的配电产品。与其对应的完全由计算机构成的自动化控制系统，通过软硬件组态达到用户要求的系统控制管理功能。上述两类设备分别由不同类的制造商提供，界限径渭分明，它们由项目设计人员依据标准的现场信号条件和统一的控制管理原则划定互联的明显界面，进行协调连接。电气设计根据用电设备的用电负荷、负荷特点和用电设备的分布情况，设置高中低压变配电系统。进而根据供电方条件、要求和用电设备要求和特点进行高中低压变配电系统二次计量、保护、控制的设计；根据工艺控制要求和自动化系统要求，进行配电系统末端的用电设备就地控制设备的设计。

　　二、设备与技术发展为设计提供的现实基础条件

　　高压配电柜内的综合保护控制器、综合电量计量器，低压配电柜内的自动空气断路器中的计算机控制模块、马达控制中心中的软启动器、变频器的可控硅触发数字控制器，就地机电设备中的小型PLC控制器，阀门电动装置调节控制器，现场过程仪表，这些都可用现场总线连接在一起，以相同的通讯协议进行数据通讯。这些由于芯片嵌入、机电一体化、网络通讯及其标准化统一所带来的发展变化，使得测量和控制彻底的分散化于现场设备层得以实现。现场通讯总线上的人机界面设备通过DDE方式采用商业化通用多平台监控软件，提供运行管理人员介入系统的手段，并且不受时间、地点的限制。同时现在的监控组态工具软件亦有统一的标准IEC1131-3，系统制造商均对此予以支持。从控制系统拓扑结构上看，以现场总线为通讯媒介，只分为人机界面管理计算机、现场控制器两个层面。现在有几大现场总线组织制定了相应的几种现场总线通讯协议，符合同种通讯协议的现场控制器、仪表、嵌入式控制装置可方便的通过现场总线连接组成控制系统。监控管理计算机可通过专用或商用通讯网络与更加广泛的管理系统相联系。

　　三、新设计思想的内容和特点

　　由于现在高低压变配电设备中具有嵌入式控制装置、用电设备就地控制设备中具有的小型PLC控制器等，所以进行电气设计时，不用像传统设计时考虑集中的二次信号、计量、保护系统设备和自动化控制系统的预留互联条件，只要按用电设备要求、工艺控制要求进行高低压变配电系统、用电设备就地控制设备的一次电气设计。同时按工艺控制要求进行仪表系统设计。根据供电方条件、要求和用电设备的要求和特点进行高低压变配电系统二次计量、保护、控制的控制流程图设计；根据工艺控制要求和自动控制要求，进行配电系统末端的用电设备就地控制设备的控制流程图设计；在人机界面管理计算机上按上述各部分的控制流程图，以符合IEC113-3标准的组态工具软件进行控制系统监控软件组态，包括对仪表系统的组态。

　　四、电气保护

　　（一）交流工作接地：工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地，屏蔽接地，防静电接地等混接；也不能与PE线连接。在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。

　　（二）安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。