福州西门子授权代理商电源供应商

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1  引言

火力发电厂机组的系统保护是机组运行的必要保。锅炉汽包满水和缺水事故是火力发电厂的重大恶性事故之一。满水将使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度急剧下降，蒸汽管道发生水冲击，甚至损害汽轮机机组。锅炉汽包缺水事故将不能维持锅炉的正常水循环，使蒸汽温度急剧上升，水冷壁过热，轻者造成机组被迫停运，严重时可造成锅炉设备的严重损坏。锅炉汽包水位保护系统是防止锅炉满水和缺水的必要和有效的措施，是锅炉启动及正常运行的必要条件。但目前锅炉水位保护系统存在较大的问题，主要原因是锅炉汽包水位的测量不准确和保护的性不够。

2  问题分析

目前现组的锅炉水位保护基本没有投入，大多数投入的只是简单的事故放水，即使投入了停机、停炉保护也不够科学、不。因此水位保护的不正常投入，严重威胁机组的运行。

2.1 水位测量存在的问题

现有锅炉汽包水位保护的水位测量大多都采用“电接点”的方式，此方式的水位测量原理与锅炉的水面计的测量原理是相同的，即“连通器”的原理，如图1所示。

图1  连通器原理图

根据“连通器”的原理，汽包内的压强与测量筒内的压强是相等的，但由于汽包内的温度(330℃)大于测量筒内的温度(250℃)，所以汽包内的饱和水的比重小于测量筒内的过冷水的比重，因此，测量筒(包括水面计)的水位指示值h1将小于实际汽包内的水位h随着测量筒(包括水面计)温度的升高，指示值h1将逼近汽包内的实际水位h，只有到测量筒(包括水面计)的温度与汽包内的温度相等时，指示值h1才等于实际水位h。但实际两者的温度是不能相等的，所以指示值h1与实际水位h总会存在偏差，而且此偏差随测量筒及以下管段温度的变化而变化。

2.2 单室热套式平衡容器存在的问题

为了让单室热套式平衡容器正压侧ρa和汽包中水的比重相接近，前人设计了单室热套式平衡容器。

通过计算得出：

l=(l- ho)×(ρs-ρse )/(ρw -ρwe)+ho=(l- ho)α+ho        ……      (1)

式中：

 l——l管段叫补偿管

ρs——蒸汽密度

ρse——额定压力下的蒸汽密度

ρw——水密度

ρwe——额定压力下的水密度

α=(ρs-ρse )/(ρw -ρwe)

这里要指出，使输出压差不变，只有在压力补偿范围之内近似不变。这种平衡容器，通过应用的结论是：

(1) 只有在零水位时，对压力变化引起的误差才能较好的，但不能。误差在±20mm水柱和±30mm水柱之间。

(2) 压力补偿范围做不到全程补偿。

(3) 环境温度的变化使ρa的变化所造成的误差无法。

2.3 水位保护系统存在的问题

既然锅炉水位测量不准，那就谈不上什么保护了。另外，电接点测量筒电的漏泄和电与测量筒接合面的漏泄在机组运行的过程中是经常发生的，一旦发生漏泄将直接造成保护的误动。电的腐蚀和测量筒内水质的变化也会造成保护的误动或者拒动。

在传统的锅炉汽包水位保护回路里，采用水位“高三值”和“高二值”“与”的方式实现保护功能，或与其它指示表串联，这些都违反了现行的规程。

3  问题对策

按照国家电力公司有关的文件精神及《防止电力生产重大事故的二十五项要求》部分的有关要求，根据电力系统各电厂机组的实际情况，经过对锅炉汽包水位测量和保护系统实现方法的研究，确立了以下技术方案。

3.1 锅炉汽包水位的测量

根据《防止电力生产重大事故的二十五项要求》中的相关规定和国电发[2001]795号文件精神，“关于印发《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用的若干规定(试行)》的通知”文件要求，系统采用了单室平衡容器测量的方式，为了不受外界条件的影响，进行了压力和温度补偿，使该系统具有良好的水位测量准确性。

差压式水位表是利用比较水柱高度差值的原理来测量汽包水位的。测量时，使用差压计将汽包水位对应的水柱所产生的压强与作为参比的水柱所产生的压强进行比较，根据测得的差压值转换为汽包的水位。参比水柱由平衡容器中高度恒定的水柱形成，比较的基准点是水位表水侧取样孔的线，由于参比水柱的高度是保持不变的，测得的压差就可以直接转换为汽包水位。参比水柱的高度就是平衡容器内的水平面到水位表水侧取样孔的线，在平衡容器安装完成后，参比水柱的高度就是一个定值h，而用来测量差压的差压变送器的大量程就应该等于参比水柱高度所对应的压强，见图2所示。

图2  差压式水位测量示意图

平衡容器也称凝结容器，容器侧面水平引出一个管口接到汽的汽侧取样孔，容器底部垂直引出一个管口接到差压变送器的正压侧。进入平衡容器的饱和蒸汽不断凝结成水，多余的凝结水自取样管流回汽包使容器内的水位保持恒定。为了避免汽包水位变化时，平衡容器内水位变化影响测量水位的准确性，容器内的水面积原则上越大越好。由于现代化差压变送器测量元件的位移很小，不会引起容器内水位的明显变化，因此一般情况下平衡容器内的容积为300-800ml以内就能保汽包水位测量的准确性。

由图2，差压式水位表差压和汽包水位之间的关系如下式所示：

△p×l03=h*ρa-(a-h)*ρs-[h-(a-h)]*ρw

=h(ρa-ρw)+(a-h)(ρw-ρs)……                        (2)

式中：

h——汽水侧取样孔的距离，mm

a——汽侧取样孔与汽包正常水位的距离,mm

h——由于汽包压力和环境温度变化而产生的汽包水位的真实值与汽包线之间的差值，mm

△p——对应汽包水位的差压值，mm水柱

ρs——饱和蒸汽的密度，kg/m3

ρw——饱和水的密度，kg/m3

ρa——参比水柱在平均水温时的密度，kg/m3

上式中，h和a都是常数；ρs和ρw是汽压的函数，在特定汽压下均为定值；ρa除了受汽压的影响外，还和平衡容器的散热条件与环境温度有关，当汽压和环境温度不变时，其值也为定值。这时，差压值是汽包水位的函数。

图3  水位修正回路

饱和蒸汽进入平衡容器后不断凝结成水，多余的水通过取样管流回到汽包内。容器内表层的水温必然接近饱和温度，平衡容器及其下部管道由于受到环境的冷却，因此随着高度的下降，参比水柱的温度会递减地下降到接近环境温度。参比水柱的平均温度会环境温度，但远饱和温度。本方案用较的方法测量参比水柱的平均温度，同时根据压力、温度的变化对正压侧进行补偿计算，对汽包水位的测量进行自动修正。

由于汽水密度都是随压力改变的，因此在锅炉启动过程中或变压运行过程中，同一汽包水位所产生的压差是不同的。这里利用正常水位线、汽包几何线以及汽水侧的取样点位置等计算出压差值。然后利用压力修正，具体修正原理如下：

根据(2)式，得：

a-h=△p×103-h(ρa-ρw)/(ρw-ρs)

=[△p-h(ρa-ρw)/ 103]×103/(ρw-ρs)……           (3) 

令fl(x)=(ρa-ρw)/103 ……   (4)

f2(x)=103/(ρw-ρs)……                                (5)

代入(3)式，得：

a-h=[△p-h·fl(x)] ×f2(x)

h=a-[△p-h·f1(x)]×f2(x)……                                   (6)

根据式(3)，可以采用图3的修正回路，修正汽包水位测量时受汽压影响造成的误差。

修正回路中两个函数发生器f1(x)和f2(x)的参数，可以根据水和水蒸汽性质参数手册进行计算。由于正压侧采用单室平衡容器测量，同时进行压力、温度补偿，在启、停炉各种工况下均能满足测量的要求，从而大、有效的提高了水位测量的准确性。

3.2 水位测量及保护功能的实现

随着计算机技术的不断发展，硬件设备的性不断提高，应用高性、具有较强计算能力的控制系统，使锅炉汽包水位测量及保护功能实现成为可能。因此，借鉴其他电厂应用的成功经验，采用可编程控制器(plc)，取三路锅炉汽包水位信号，分别进行温度和压力补偿，并经过“三取中”、“二取平均”和“一取一”等方式来实现此功能是可行的。

plc具有较强的计算能力和逻辑控制能力，有“浮点运算”功能，可以完成锅炉汽包水位测量的补偿计算，经编程可得到补偿后的水位；通过严密的逻辑设计，完成锅炉汽包水位保护。

4  系统选型

系统以simatic s7-300 plc硬件为基础，实现锅炉汽包水位保护功能。系统采用信号处理数字化，控制逻辑数字化的全数字化结构，具有高速处理能力及保护系统的性。可有效地解决锅炉汽包水位保护的误动及拒动问题。该系统具备在线检测、设备硬件故障检测等功能。

硬件系统的优越性：simatic s7-300克服了系统间的许多障碍：计算机领域和dcs/plc之间的障碍，控制和监视之间的障碍，集中式和分布式自动化结构之间的障碍。该系统的应用，将会得到一个真正灵活、集成化系统所拥有的全点。

高程度的模块化和可扩展性，使系统达到优，以适应所有的工艺流程，如有需要，今后还可以扩充。标准simatic元件使用保了系统的长期性。标准技术的应用和系统的开放性使之可与任意数量的三方系统任意连接。

系统采用一台simatic操作员面板作为plc的上位机，控制和监视锅炉汽包水位保护系统。系统可与dcs系统通讯，或经过硬接线将需要传递的信号如：门动作接点、补偿后的水位信号、保护的投入信号等送到plc或dcs。具体方案见图4所示。

图4  锅炉汽包水位保护系统示意图

4.1 水位保护系统的功能

simatic操作员面板做为人机界面可以实现对各个输入信号和保护信号状况的监视和报警，主机和模板的故障监测报警。同时该系统对汽包水位从启炉到额定负荷的全过程进行温度、压力补偿，从而得到准确的汽包水位指示值，并对锅炉汽包水位进行全程保护。具体功能如下：

(1) 锅炉汽包水位高、低保护采用了立的“三取中值”的逻辑判断方式，当有一点因某种原因须退出运行时，该系统能够自动转为“二取平均值”的逻辑判断方式，当某两点因某种原因退出运行时，该系统能够自动转为“一取一”的逻辑方式运行，当三路信号都发生故障时，水位置“零”，保护禁动。以上状态均在“水位补偿画面”进行显示。

(2) 当某一路的水位、温度、压力信号发生故障时，都进行报警，并切除此路信号。

(3) 显示门、事故放水门的动作指令，水位高低值的报警信号。

(4) 对门动作判断，门动作信号可用门动作回路的接点给出，也可采用汽包压力信号的微分给出。门动作后采用动作恢复的时间来投入保护。

(5) 常规保护功能。

4.2 工程的注意事项

(1) 水位变送器的选择。是的智能变送器，其量程h应大于汽侧取样点与水侧取样点之间的距离加上二倍的取样管长的1/100。

(2) 综合平衡各类水位仪表的配置，利用现有的取样点位置进行冷凝罐安装。尽量保证每个水位测量装置都具有立的取样孔。进行变送器的安装。必要时可取消保护用电接点水位表。

(3) 水位测量装置安装时，应保汽包“零”水位线与参比水柱的1/2处在同一水平线上，并保证三个参比水柱的1/2处也在同一水平线上(采用水准仪确定各水位测量装置的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参比标准)，如图5所示。

图5  平衡容器现场安装示意图

(4) 安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门阀杆处于水平位置。

(5) 差压式水位测量装置的平衡容器为单室平衡容器，即直径约为100mm的球体或球头圆柱体(容积为300-800ml)，到现场后单室平衡容器进行金属试验和探伤。

(6) 安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度不小于100∶1，对于汽侧取样管应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高。

(7) 汽水侧取样管、取样阀门应良好保温，平衡容器不得保温。容器下部形成参比水柱的管道在绕完测温电阻后进行保温。引进差压变送器的两根管道应平行敷设。

4.3 如何判断保护指示的准确性

在前文中已经说明了就地水位计与实际水位之间存在的误差，那么误差究竟有多大，我们可结合图1通过以下计算得出：

锅炉在正常工况下，汽包压力为15mpa，水位计温度为260℃，指示为0时h1为209mm，查得ρw=0.0016579m3/kg ，ρa =0.0012553 m3/kg，h×ρw= h1×ρa，h=392.63mm

实际水位与水位计的差值应为 h-h1=102.63mm。

通过公式h×ρw=h1×ρa就可以计算出不同压力下，h1为290mm，水位计不同温度时与汽包实际水位的差

1　引言

感应电动机具有结构简单、坚固、转速高、容量大、运行等优点。但是，由于感应电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，磁通和转矩耦合在一起，不能像直流电动机那样，磁通和转矩可以分别控制。所以，一直到20世纪80年代都没有获得的感应电动机调速系统。近年来，随着电力电子技术、现代控制理论等相关技术的发展，使得感应电动机在可调传动中获得了越来越广泛的应用。矢量控制策略的提出，是实现了磁通和转矩的解耦控制，其控制效果可直流电动机。

本文在分析感应电动机矢量控制原理的基础上，基于matlab/bbbb建立了感应电动机转差型矢量控制系统模型，结果证明了该模型的合理性。并在此基础上进行系统的软、硬件设计，通过实验验证控制策略的正确性。

2　矢量控制的基本原理

长期以来，直流电动机具有很好的运行特性和控制特性，通过调节励磁电流和电枢电流可以很容易的实现对转矩的控制。因为它的转矩在主磁励磁磁通保持恒定的情况下与电枢电流成线性关系，所以通过电枢电流环作用就可以快速而准确地实现转矩控制，不仅使系统具有良好稳态性能，又具有良好的动态性能。但是，由于换向器和电刷的原因，直流电动机有它固有的缺点，如制造复杂，成本高，需要定期维修，运行速度受到限制，难以在有防腐防暴特殊要求的场合下应用等等。

矢量控制的设计思想是模拟直流电动机的控制特点进行交流电动机控制。基于交流电动机动态模型，通过矢量坐标变换和转子磁链定向，得到等效直流电动机的数学模型，使交流电动机的动态模型简化，并实现磁链和转矩的解耦。然后按照直流电动机模型设计控制系统，可以实现优良的静、动态性能。

在根据转子磁链定向的两相同步旋转坐标系下，感应电动机矢量控制系统的控制方程为：

从式（1）中可以看出，转子磁链ψr仅由定子电流励磁电流ism产生，与定子电流转矩分量ist无关，而电磁转矩te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，这充分说明了感应电动机矢量控制系统按转子磁链定向可以实现磁通和转矩的解耦。

按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是准确定向。但是，转子磁链的直接非常困难，而利用磁链模型间接估算磁链的方法又受到电机参数变化的影响，造成控制的不准确。因此，与其用磁链闭环控制而反馈不准，不如采用磁链开环控制，使得系统简单、。采用磁链开环的控制方式，转子磁链的幅值，但对于矢量坐标变换而言，仍然需要转子磁链的位置信号。由此可知，转子磁链的计算仍然不可避免，如果利用给定值间接计算转子磁链的位置，可简化系统结构，这种方法称为间接定向。间接定向的矢量控制系统借助于矢量控制方程中的转差公式，构成转差型矢量控制系统[1]。

本文设计了一个转差型矢量控制系统。其控制思想是:在控制过程中，使电机转子磁链始终保持不变，电机的转矩就能和稳态工作时一样，主要由转差率来决定。按照这个思路，就可以从转子磁链直接得到定子电流m轴分量的给定值，再通过对定子电流的有效控制，避免了磁通的闭环控制。这种控制方法用转差率和测量的转速相加后积分来估算转子磁链的位置，结构比较简单，所能获得的动态性能基本上可以达到直流双闭环控制系统的水平。其系统模型如图1所示。

4　系统硬件电路设计

由于数字信号处理器dsp具有硬件电路简单、控制算法灵活，抗干扰能力强、无漂移、兼容性好等优点，现已广泛应用于交流电动机控制系统中，因此设计采用以dsp作为控制的数字控制系统。

系统采用交-直-交变压变频电路，输入单相220v交流电，输出三相交流电来控制感应电动机。控制电路以dsp芯片tms320lf2407为，构成功能齐全的全数字转差型矢量控制系统。整个系统主要包括主电路和控制电路两部分。

4.1 主电路

主电路是功率变换的执行机构，包括整流电路、滤波电路、能耗电路和逆变电路。本系统采用交-直-交电压型主电路，先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。逆变电路采用型号为ir16up60a的ipm模块，该模块包含了栅驱动电路、逻辑控制电路以及欠压、过流、短路、过热等保护电路。该智能模块的应用，减小了装置的体积，提高了系统的性能与性。

4.2 控制电路

系统的控制电路以tms320lf2407为控制，完成电流信号与转速信号、控制算法的实现以及相应的pwm信号输出。电路又分为电流和转速两部分。

4.2.1 电流检测

电流信号检测的结果用于矢量控制的坐标变换，以实现磁链和转矩的解耦。由于y型连接绕组中三相电流瞬时值的总和为0，即ia+ib+ic=0，因此只需检测其中两相电流，三相可由其它两相信号相加取反获得。本系统采用chb-25np型电流霍尔传感器（见图6），将检测到的电流按200:1的变比在副边输出。由于tms320lf2407片内a/d转换器的允许输入为0-3.3v的单型信号，故采集到的电流信号需经过电压偏移电路和限幅电路后进入dsp的a/d转换输入通道。

4.2.2 转速

转速是速度闭环控制系统的关键，其精度将直接影响调速系统的控制精度和稳定性。本系统采用增量式光电编码器，光电码盘的脉冲数为2048，它由5 v电压供电，有六路输出，即为a+、a-、b+、b-、z+、z-。其中a、b用于测速，它们相位相差90°，每转一周，输出2048个脉冲；而z轴每转一周输出一个脉冲，用于确定转子的空间位置。转速采集电路如图7所示。

将增量式光电编码器输出的信号a+、a-、b+、b-、z+、z-输入ds3486m，ds3486m具有抗干扰能力，可以提高传输的精度，使得速度信号可以远距离的传输。输出的信号经过一组反相器对波形进行整形，然后输入到dsp中的正交编码脉冲电路（qep电路）。通过正交编码脉冲电路便可获得感应电动机的转子位置和转速信息。

5　系统的软件设计

本系统的软件由两部分构成:主程序和pwm中断服务子程序组成（见图8）。主程序中对硬件和变量初始化，对各个控制寄存器置初值，对运算过程中使用的各种变量分配地址并设置相应的初值。初始化模块仅在dsp上电复位后执行一次，然后进入循环等待时期。中断服务子程序是系统的部分，负责a/d转换、速度计算、坐标变换、pi调节、生成pwm信号等[2]。

3集中控制系统控制功能规划设计

3.1 PLC逻辑控制功能

为使系统在实际应用中具有实际意义的可操作性，系统结合压缩空气生产工艺要求、标准以及压缩空气使用标准，规划设计了人性化、合理化的控制功能，具体内容如下：

(1)实现本地手动控制、远程单机控制、主备机自动联控，各控制方式互锁;

(2)系统压力输出恒定为：0.7 MPa；系统压力波动：+0.02MPa;

(3)设备在本机上控制时，在监控屏可监视其运行状态；过程中，转到远程控制模式时，保持原状态。除本机要求在停机后设为遥控，方可远程控制外，应可控。

(4)只有至少1台冷却水泵正常运行后，空压机、干燥机方可启动；空压机、干燥机启动时间间隔为3分钟。冷却水泵起停控制及其状态反馈不受控制模式影响；

(5)联控功能起作用后，主备机可单台设置为主机或备机，并且联控设有自动轮换主备机起用按钮，设有联控全停功能。

(6)系统采用远程单机控制时，其单机起停不受除本机运行所需保护外的其他设备干涉，在本机存在故障时，该设备不可启动；但在系统监测总管压力及温度的功能保护下，默认1#机为主机、2#机为备用、3#机为二备用，按系统联控工艺要求，顺序自动起停。

(7)系统联控运行时，系统可设一组主备机模式；当需要轮换主备机设置时，系统将随机自行循环设置；系统管网压力低时，系统按主机、备机1、备机2的顺序启动并加载；反之，系统管网压力、温度高时，系统按备机2、备机1、主机的顺序卸载或停机。

(8)空压机与干燥机联动控制部分：

·选择远程联控方式

远程起动空压机，当空压机排气压力达到0.5MPa时，干燥机自动起动。远程停止空压机，延时6秒后或受空压机排气压力影响自动停止干燥机；干燥机可单操作停止，但不可操作起动。但在本机存在故障时，该设备不可启动。

·选择远程单控

远程起动空压机，当空压机排气压力达到0.5MPa时，干燥机方可操作起动。远程停止空压机，延时6秒后或受空压机排气压力影响自动停止干燥机；干燥机可单操作停止，也可单操作起动，但受空气压力的限制。但在本机存在故障时，该设备不可启动，同时，影响联控的其他设备。

3.2上位机Cimplicity HMI系统界面功能

上位机是人机交互的界面，是实际应用中主要的操作对象。故然设计贴切实际生产过程及简单明了的监视、操作界面，是集中控制系统要任务，是使用者对系统的印象工程。上位机系统结合整体系统控制功能，将系统划分三大类：一是标准显示界面，二是参数设置界面，三是故障报警界面。详细内容如下分解：

(1)　标准显示界面

·1、2期监视屏；1期监控屏；2期监控屏。

·系统生产链路：动态实时显示生产链路；

·空压机组参数:机组排气压力P1；机组排气温度T1；干侧排气压力P2；干侧排气温度T2；油过滤器前后压力P3和P4；分离器压差ΔP1；油过滤器压差ΔP2；喷油温度T3；级间温度T4；总的开机/加载小时；机组；供气量；运行/停止状态；主备机状态；日期时间；

·干燥机组:进气温度、蒸发温度、温度、冷凝温度；运行/停止状态；

·管路系统中：总管压力、总管温度、过滤器压差；冷却水塔进出口水温及其温差；冷却水泵的状态指示、故障指示、起停控制；

(2)参数设置界面

加载压力；卸载压力；加载压差；疏水间隔；疏水时间；重起时间；总管压力上限；总管温度上限；机组间的主/备机设置；本地\远程启动/停车开启或关闭；主/备机自动设置开启或关闭；主/备机自动轮换时间；

(3)　故障报警界面

·空压机组:手动停机错误；遥控停机错误；暂停错误；启动错误；卸载错误；加载错误；调整错误；满载错误；主机干侧排气温度高；机组干侧排气压力高；主机机头排气温度高；机组机头排气压力高；油过滤器压差过140Kpa时产生失效报警；分离器压差过70Kpa时产生失效报警；

·干燥机组: 进气、加热器、露点温故障报警；主机过载报警；冷煤低压报警；冷煤高压报警；

·管路系统中：压力、温度、压差传感器故障报警；冷却水泵故障报警；

过滤器压差过70Kpa时产生失效报警；冷却塔故障报警等；

3.3集中控制系统组件概述

在规划设计好控制功能之后，又如何将这些功能的实现呢？其实，这对于自动控制技术高速发展的今天，形式是多种多样的，在此就不再遨诉。那么我们将根据用户现场实际情况或用户拟定的方向，选择有前瞻性的可编程序控制器以及工业组态监控，配合工业计算机，实现所有工艺要求和控制功能。其中工业计算机选用的是研祥工控机，可编程序控制器选用罗克韦尔ControlLogix系列1756-L61(CPU)、 以太网通讯模块1756-ENT、输入输出I/O模块、模拟量输入输出模块；其他元件有直流开关电源、中间继电器、电源分配器、断路器等。

在本控制系统中，硬件要求较为简单，精简了成本。

4集中控制系统编程组态要点技术综述

系统编程组态源于集中控制系统控制功能规划设计，其难点在于错综复杂的逻辑互锁关系；，三种控制模式：手动、远程单机、远程联控等的无扰切换，要实现这一功能配合PLC循环扫描周期，设置模式转换所需要的过程时间，否则将出现状态失控现象；其二，主备机分配问题。在手动远程单机控制模式下，主备机的分配可以自由选定，比较简易；在自动远程联控模式下，主备机的自动确认以及轮换主备，难度就显而易见了。“1主5备，先主后备”的控制机理，要求只要主机变换，那么随后的5台备机要相应的作出合理的调整，而且，调整期间不容有停机现象或供气回路气压大幅波动现象。确切的说，这里将有720种逻辑控制功能回路，在自动控制模式下实现、、的转换。逻辑控制编程组态遵循控制机理，采用了数学数组计算方式的排列组合思维方式，结合数据比较功能，筛选确定各机组身份，并确立运行逻辑功能；其三、自动远程联控模式下，空气压缩机与干燥机运行配套组合。若组成固定式配对模式，那么在出现机组交错故障时，整个空压站将瘫痪；若组成自由配对模式，在其中一台空气压缩机启动或停止后，应启动或停止哪台干燥机时，将有可能出现杂乱无章的运行控制状态，也把控制思路推进了模糊控制的难点。因此，系统在逻辑控制组态时，选择了组成固定式配对的控制模式，在自动状态下出现交错故时，切换到远程单机控制模式，避免整个空压站瘫痪，简化逻辑思路。

以上三点为本系统主要的逻辑，其余，诸如冷却系统、气路阀等相关联的联锁保护、控制，以及生产过程各个模拟量信号的采集、分析、处理等，遵循功能规划设计及组态软件常规应用技术，得以实现和完善系统。空压机部分逻辑控制功能程序如图5所示

1、配网自动化的体系结构
（1）配网自动化的基本问题：
尽管我国的配电网自动化工作目前已进入试点实施阶段，但对于配电自动化的认识仍然众说纷纭，下面仅对配网自动化的概念、目标、范围阐述本文的观点：
a．概念：配电网自动化表现为一种集成化自动化系统，它在在线（实时）状态下，能够监控、协调、管理配电网各环节设备与整个配电网优化运行。
b．目标：提高供电性、改善电能质量和提高运行管理效率（经济运行）。
c．范围：以10kV干线馈线自动化为主，覆盖了400V低压配电台区自动化，延伸到用户集中抄表系统。
（2）配网自动化的体系结构：
配网自动化是一项系统工程，完整的配电网自动化系统包含了四个主要环节：供电网络、远动系统、通信系统、主站网络。目前存在的误区之一：过分强调自动化及软件功能，忽略电网的根本需求。
（3）实施配网自动化的技术原则：
a．性原则：实施配网自动化的要目标是提高配电网的供电性，实现高度的配网自动化系统要遵循以下原则：①具有的电源点（双电源进线、备自投、变电所自动化）。②具有的配电网网架（规划、布局、线路）。③具有的设备（一次智能化开关、二次户外FTU、TTU）。④具有的通信系统（通信介质、设备）。⑤具有的主站系统（计算机硬件、软件、网络）。
b．分散性原则：①由于配电网的地域分布性特点，建立配网自动化系统希望功能分散、危险分散，采用具有智能的一次设备（如重合器），故障就地解决。对于县级规模的配电网，复杂性并不高，提高性供电，通常双电源即能满足实际要求，重合器方案，并且在10kV干线适当配置开关数量，使保护配合能够实现。②为进一步提高整体系统的性，主站软件功能分散，以SA为主体的实时监控功能立运行，以GIS（地理信息系统）为主体的在线管理功能立运行，电网分析计算功能立运行，各功能间内核（数据库、微内核调度等）一体化设计，保信息的、、共享。
在实施配网自动化工程中，存在着另一误区：以GIS代SA（如ARCINFO），实时处理图形，增加了计算机工作负担，人为地降低了系统性。以提高供电性为目标的架空网，SA实时监控为，确保主站信息处理及时，GIS在线管理为次；而以运行管理为主要目标的电缆网，应区别对待。
2、配网自动化的实现技术
（1）供电方式及一次设备：
受地域与经济发展因素的影响，我国的配电网在管理上划分为城市电网（大中城市）与农村电网（乡村、县城），城市电网以电缆网方式为主，农村电网以架空线方式为主。
配电网的供电方式由电源点、线路开关设备、网架（线路联结）三部分决定，电源点、网架的不同方式组合，架构了多种多样的供电方式，如单电源辐射状供电、双（多）电源互备供电、双（多）电源环网供电、网格状供电等，而线路开关设备如环网柜、重合器、分段器、断路器、负荷开关等提供了功能各异的供电配合方案。城市电缆网多采用环网柜（配负荷开关、真空断路器、SF6断路器等）作为配电线路主设备，农电架空线网多采用重合器、分段器、断路器、负荷开关等作为配电线路主设备。
以线路开关设备区分的供电方案主要有：电缆环网柜方案、架空重合器方案、分段器（自动配电开关）方案、断路器方案、负荷开关方案等。限于篇幅，本文不再仔细比较各方案的优劣，下面仅说明几个重要问题：
①评价架空网配网自动化供电方案优劣的要依据是供电性，包括故障下停电范围、停电次数、停电时间、恢复供电时间。
②在架空线网中，重合器方案具有现实的和技术的优点：实际中，架空线路故障的80%是瞬间故障，采用重合器隔离瞬间故障，能大幅度提高供电性；由于强电的危险性，线路发生故障时，希望现场问题就地解决，不宜扩大，减少人为复杂化；重合器的智能化程度高，使供电网络能立运行，不依赖于通信系统、主站系统，同时可以统一规划，分步实施；由于故障多发生在分支线低压台区，支线可以用智能分段器与干线重合器保护配合。
③县级城市配电网的特点是架空线网、供电半径在5km以内，双电源环网供电，并采用三开关四分段重合器方案。
④无论是依靠智能开关设备保护配合隔离故障还是通过通信、主站软件隔离故障，均希望简化电网联结的复杂性，对一般的城区和农网，采用双电源环网供电，能满足用户的供电性要求。
（2）远动系统及二次设备：
配电自动化系统的远动主要实现FTU、TTU对线路开关、配电台区（变压器）的监控。远动系统及设备的主要包括保护动作、环网控制、远方控制、就地手动等四方面。配电自动化远动系统的主要问题是线路电源（仪表与操作电源）和传输规约，设计适用于户外环境的、的不间断电源是实现配电自动化的一个难题。由于配电线路设备的地理分布性，目前变电所采用的CDT、POLLING规约，均不适用于配电自动化系统，新的101规约得到了一定程度的应用，它能否作为配电自动化远动传输标准，尚难评定，目前IEC正在新的传输协议标准。
（3）通信方案及设备：
配电自动化的通信方案包括主站对子站、主站对现场单元、子站对现场单元、子站之间、现场单元之间的通信等广义的范围。目前实施的完整配电自动化试点工程系统的通信方案指主站对子站、主站对现场单元的通信。通信是配电网自动化的一个和难点，区域不同、条件不同，通信方案也多种多样：光纤、电力载波、有线电缆、微波、扩频等，但总的来看，采用混合通信方案是比较符合实际的原则，通信干线（指10kV线路）用光纤（城市供电半径较短，同样有较好的性能价格比），支线（指低压配电台区）采用别的通信方式（根据距离干线远近、传输要求高低决定），远距离孤立点采用无线传输。
需要说明的是，配网自动化光纤通信通常传输一路数据，带宽在几十K即可，需采用光端机。配电载波技术是有着前景的配电网通信技术，目前尚未达到实用化。
（4）主站网络与软件功能：
配电网自动化的主站功能包括SA实时监控、GIS（地理信息系统）在线管理、电网经济运行分析等，主站框架要突破传统的单一调度自动化系统C/S模式，以P-P-C/S-B/S一体化架构，充分体现分布式网络的管控一体的综合集成系统特点，计算机网络与软件平台技术充分体现功能与开放，并提供与异构系统跨平台接口，与调度、负控、MIS、CIS等自动化子系统实现无缝集成。
从供电局的实际需要和发展需求出发，目前的配电自动化系统应该实现配（网）调（度）合一的设计，技术上统一平台，管理上易于维护（考虑到尤其是县级供电局自动化技术力量不足的实际困难），经济上节约资金（包括节约建设资金和维护费用），同时也奠定了将来电力企业信息化的基础。在做法上，重视已有的调度自动化的升级改造与建设配网自动化统一考虑，新上调度自动化与建设配网自动化统一考虑。
需要说明的是，配电网自动化系统实现监控与管理一体化，在技术上体现在信息的共享，而不仅是通过数据转换的松散联网。GIS应与CIS、CRM管理密切结合，设计要分布式、网络化，引入GPS定位系统，提高供用电维护、检修等自动化水平，提供服务。
3、实施模式
为提高配网自动化系统的效率、降低技术难度，依据配电网规模的大小，配网自动化的实施模式主要区分为县级城市、大中城市两种情况：县级城市等小规模配电网可以集中管控，一个配网主站、一级通信网络；而对大中城市，以小区化建设，类似调度自动化方式，以小区设备群为单元，实施"单元化终端-分布式结构-分层网络-功能集成-多级管控"的配电调度系统模式，解决信息瓶颈，提高系统总体监控/管理效率。
4、的问题
（1）户外运行：配电线路设备的户外运行环境，对开关主设备、远动设备、通信终端设备等提出了高的要求，主要是保证温度、湿度、抗凝露、、抗风沙等指标，在开关的外绝缘材料、电子设备的设计、元器件筛选等方面特殊考虑。
（2）通信性：配电网自动化系统主要担负着实时监控配电网运行的职能，电网的供电性由供电方案决定，在线路开关的自动化、智能化程度较低的配电网中，整个系统性能对主站与通信的依赖性强，而配电网的广域地理分布性，使通信传输的性成为建设的配电网自动化的难点之一。对于供电网络采用重合器方案，解决了对通信的强依赖性问题。
（3）电源：配电线路上的电源用于提供开关、监控单元的工作动力，其来源有二：在线路正常供电条件下，由电源变压器从线路取电；线路失电时，启动后备电源（UPS）供电，对于操作开关的大电流可通过大电容储能放电提供动力。存在的难题是不间断电源（UPS）户外运行问题，尤其高低温对蓄电池工作的影响。