电力系统自动装置模块化的设计与实施
摘要：模块化用一系列通用性较强的单元和要素来组成的不同系统，它目前已被广泛应用。

本文讨论了模块化的基本理论和设计要领，在电力系统中实施模块化，应按三维结构的步骤和方法，有领导、有组织、有计划地开展。

关键词：自动装置模块化设计实施
一个大系统可以分解为若干子系统，子系统又可分解为若干具有独立功能的单元，单元还可分解为一些基本的构成要素：而组合是分解的逆程序，用适当的连接单元或连接要素把上述功能单元、子系统装配起来，以获得大系统所需要的综合功能。

模块化就包含着由分解到组合的全过程，通过对同类或相似系统的分析研究可发现其中含有相同或相似的单元以及不同单元中含有相同或相似的要素，将这类功能单元或要素分离出来，用标准化原理进行统一，归并和简化，以标准单元和通用单元的形式独立存在，这就是由分解而得到的模块。

模块是构成系统的具有某种特定功能和接口结构的典型的通用独立单元，对系统任意分解所得到的单元，不能算作是模块，模块必须具备下述特征：具有相对独立的特定功能：具有典型性：具有通用互换或兼容性：能构成系列；可以单独考核、预制、储备；具有能传递功能、能组成系统的接口结构；易于组合成新系统，也易于从系统中分解、拆卸和更换。

一、自动装置模块化设计
1、模块设计。

模块设计的程序大体是先从系统的分解人手，划
分模块，确定其功能、规模、构成要素、结构模式及应用范围，并从典型化人手，加以精选、归并简化，再编排模块组合型谱(由一定数量的模块组成系统的各种可能形式1然后校验模块是否能完成各种预定的组合，最后进行模块的图样设计。

2、模块组装设计。

模块组装设计实质上就是以模块为基础的产品设计或工程设计。

其任务是：根据系统功能的要求，进行产品或工程的总体(布局)设计；在充分了解有关模块功能和接口的基础上选用模块；根据系统功能的要求，对通用模块进行补充设计或改型设计；设计专用模块，以满足系统的特有功能；模块向电气的和机械的互连和接口设计；环境防护设计：整机或系统的造型、色彩和装饰设计等。

模块设计和模块组装设计是两个既有区别又有联系的设计阶段，是模块化设计中两个不可分割的层次。

在进行模块化设计时，必须对二者给予综合的全面的考虑。

模块系统的质量和生命力首先取决于对分解和组合这一艺术的运用水平，
3、模块化系统设计。

任何一类自动化设备系统都是包含着电气线路系统、机械结构系统、以至一机一环系统等的复杂系统，面对这样一个学科交叉的大型系统，仅是按学科特点孤立地进行研究，是不可能取得令人满意的效果的。

只有运用以整体性、综合性、最佳化为特点的系统工程的方法才能奏效。

欲建立一个有效的和有生命力的模块化系统，必须摆脱传统的对目标单一分析方法，而采用跨学科的三维结构。

霍尔(hall)提出的三维结构模式比较科学地、完整地、全面地表达了模块化系统设计中阶段划分、进行步骤和专
业知识之间的相互关系。

按三维结构这套工作方法和步骤去规划、设计、管理或控制模块化系统，将使模块化的进程有条不紊，并有利于提高效率和质量。

二、电力系统自动装置模块化的实施
1、目标分析。

电力系统自动化主要包括继电保护系统、自动控制系统、远动系统、通信系统等。

随着以微电子技术、计算技术为核心的新技术渗透到各个领域，尤其是微机控制的应用，使各系统在处理问题的方式上有许多相似之处。

例如数据和信息的采集、测量、传输、处理、监视、显示、打印等，形成各个系统间互相渗透、交叉：与此同时，设备外在特征也愈加接近。

将这些相似因素予以分组、简化、统一，按模块化原则处理。

就可形成电力系统自动装置的模块化系统。

用一些通用模块，加上根据各自特殊功能设计的专用模块，便可组成规模不同、功能各异的硬件、软件系统。

当然。

除了可通用于各系统的通用模块外，还可以有各个系统的通用模块，这样整个电力系统自动装置便可实现灵活的模块化组装。

在有了系统的宏模型之后，便可根据模块特征分别开展软件模块、电路硬件模块、结构模块和单元模块的设计。

在这些模块中，单元模块最能体现出模块化的优越性，它可原封不动地参加模块化组装，是模块化所追求的最佳形式。

能否形成单元模块的关键在于能否形成电路硬件模块，由于电路决定设备功能上的差异，它是新产品中最活跃的因素，形成电路模块的难度较大。

然而，机械结构随产品变化的因素较少，可有广泛通用性，它具备实现具有尺寸互换性的结
构模块的有利条件，它又是实现工艺、工装通用化的前提。

因而在上述模块中，结构模块有可能独立地先行，但需在宏模型指导下进行。

而后再以结构模块去制约电路模块。

2、妥善解决模块管理问题。

模块管理是模块化工作能否进行得下去的关键之一，其内容包括模块的档案管理、技术管理生产管理等。

模块资料应单独管理，直接移用，不应重新抄录或绘制，以免产生新的错误。

为便于别人借用模块，可建立模块档案，比较简单的办法就是建立模块卡片，模块卡片应包括的内容：①模块名称、代号；②模块功能、用途；③模块特征参数(电气参数，主要几何参数等)和技术条件；④模块接口、互连、定位说明；⑤模块原理简图(框图)或结构简图(照片)或程序流程图等。

对于不同类型的模块，模块卡片的形式和具体内容可以不同。

但应能全面、准确无误、扼要地描述其特征及全貌。

通过模块卡片，使用者即使不了解模块的详细内容，也可作出选用的决择。

如能建立模块库(可只管模块档案，也可兼管模块实体)，则可实现技术和资源的共享。

为了加强结构模块管理工作，特拟制了《机械结构模块编号方法》和《机械结构模块管理办法》，以进行模块登记备案，并对已有模块进行了初步优选与整顿，使各种模块在品种繁多的试制产品中形成了中、小批量，并进行了部分模块的储备，取得了明显的技术种经济效益。

三、小结
模块化设计的优越性是显而易见的。

但要付诸实施，必需有战略
的眼光，周密的筹划。

在当前电力系统自动装置面临大发展和更新换代之时，自由发展必将给系统配套和开发带来混乱，延误时机。

有必要在统一领导下，集中有关专家，按模块化原则，作出全面规划。

建立宏模型，制订模块化对象项目体系表，拟定各项目的功能指标、评价要点和接口原则，拟制项目计划。

在进行中必须统一思想认识，统筹安排，打破行业部门界限。

严格按照模块化的原理和方法，全面综合分析，才可能制订出技术先进、结构合理、有生命力的模块化系统规划，进而分工合作，研制出符合电力系统自动装置特点的系列通用模块。