電廠電氣綜合自動化技術的發展

郁峰

(廣東省河源市浦前鎮河源電廠檢修部,廣東 河源517025)

1.前言

用電系統是電廠發電中的重要組成部分，使發電機能有足夠的電源保證。其中，電廠用電系統的安全、穩定、可靠是十分重要的因素，能夠保證用電系統性能的有效發揮。電廠電氣綜合自動化技術是基于電廠的安全、穩定、可靠要求，是保證電廠正常運行的重要技術力量。電廠電氣綜合自動化技術通過對電廠用電系統的實時數據收集，對設備狀態情況進行分析，在實時監視狀態下實現電氣系統的控制和管理。在不斷改進和發展電氣綜合自動化技術時，該技術具有越來越廣的應用空間。根據近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展，我們可以預見該技術的發展方向是：向更為先進的控制技術、提高用電系統工作的質量和效率、降低能耗、環保節能、成本的進一步降低、優化、協調電廠的設備技術等方面。本文一方面回顧近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展程度和發展水平，另一面來展示該技術發展的成果。

2.電廠電氣系統的監控設備

電氣系統的監控區域的控制特點。以電氣設備的數量和布置情況而言，電廠電氣系統的各設備的分布較于分散，配電室和控制室的設備元件多，具有控制難度大、檢修難度大。電氣設備在操作頻率相對較低的情況下，許多設備在較長的時間內操作次數很少。且其可靠程度要求高，設備運行速度較快。總之，電氣綜合自動化技術包括了各組成結構、保證可靠性的要求、保證正常的系統啟動和關閉功能和運行狀態，對急需維修的運行狀態有預警，能應急的分析和處理各種系統內部問題，指導檢修和維護工作。

3.電廠電氣綜合自動化技術的現狀分析

自20世紀90年代起，我國確定火電廠電氣系統使用接入DCS系統的計算機控制，由人工監控到計算機自動化的監控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動化技術的開端。接入DCS系統的電廠系統設備，具有廣闊的發展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術實現方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關量信號，并通過硬接線電纜各自分別接入DCS系統的輸入、輸出通道。分層式則是采用數字通信的總線技術，在DCS系統內接入各微機型智能保護測控裝置來實現，這種方法是電廠電氣綜合自動化技術發展的總趨勢，設備都采用分層式的實現方式，因其真正實現了電氣系統監控自動化的功能。下面分別對集中式設計電氣自動化方式與分層式自動化設計方式作個闡述。

3.1 集中式電氣自動化設計分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統、落后。通過轉化了強電信號為弱電信號，在空接點和直流信號下，模擬電氣量和開關量在硬接線電纜下，與DSC系統的輸入、輸出設備相連接，由此可發揮DCS系統監控電氣設備的功能。DCS系統的輸入、輸出設備的連接又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠程接入方式。直接接入方式通過電纜連接電子間集中阻屏，遠程接入方式則通過現場設遠程采集柜實現數據集中處和設備相距較遠情況下的連接，DCS控制系統的連接是在通信方式下完成。也就是，直接接入方式、遠程接入方式是兩種在本質上沒有區別的連接方式。

3.2 集中式的特點。電氣量的的采集集中組屏，易于管理，設備運行環境好，硬接線方式簡易，響應速度快等。但同時也有不完善的地方，由于通過電纜硬接線連接，電纜使用量較大，所占空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響DCS系統的穩定性、可靠性。DCS系統的費用高，投資成本高，限制了接入DCS系統的設備數量，僅有幾個重要的設備是連接DCS系統，而其他設備沒能實現自動化，實際電廠內電氣綜合自動化的水平較低。再加上所有信息采集量都基于DCS系統下進行處理，工作量大會影響系統的風險系數，系統使用的可靠程度也隨之降低。并且，DCS系統的調試環節靠后，而根據集中式的技術實現方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監控的主設備系統，稍微復雜的電氣系統運行的管理較難把握，綜合自動化監控技術尚未達到。

3.3 分層式電氣自動化設計分析。電氣綜合自動化技術的分層式技術使用，由3層組成，分別是站級監控層、通信層、間隔層。其中，站級監控層則是在通信技術，實現對間隔層的數據管理及信息交換。信管理機、光纖或電纜網絡構成網絡層，在現場總線技術下實現了各種功能，如數據匯總、規約轉換、轉送數據及傳控制命令等。終端保護測控單元組成間隔層，設計時使用電氣一次回路或電氣間隔方法完成，在各個開關柜或其他一次設備附近分布安裝各測控單元和保護單元。

3.4 分層式技術的特點。就地安裝間隔層測控終端，在較少的占地面上，提高各裝置的獨立性、靈活性、可靠性。交流采樣的方式得到的模擬量數據，節約電纜使用，從而減少了成本支出。又由于分層技術較好的抗干擾能力，使得采集數據的精確性上升。這樣，有較廣的空間采集更多數據，監測的分析數據較為完善，遠距離修改保護定值和復歸信號得以實現，檢修維護工作較為簡單。分層式技術在原有的基礎上，具有較為廣闊的發展空間，體現在對系統的擴展和維護上。依據分層式技術特點，單個故障不影響周邊設備的運行，維修成本降低。電氣監控主站的設立，能獨立的進行調試和投運工作，就能實現倒送電，同時還具備其他的有利條件，提高了系統的監測規模和水平。

3.5 分層式技術的關鍵。（1）間隔層終端測控保護單元。以間隔層一次設備為單位，分層式技術得以發揮，設立配置測控保護單元。配置測控保護單元是用于保障電廠的用電系統發揮的關鍵技術，該單元有較高的靈敏性、可靠性、速動性和選擇性要求，而集中式所使用的DCS系統操作不適用，而一般采用專用保護裝置。電廠用電系統的保護裝置由線路、電廠中的電動機綜合保護測控裝置和其他裝置構成。能提高實時數據采集、計算機保護、遠程數據控制和故障的記錄功能。（2）通信網絡。基于ECS系統的操作環境較差，所以通信網絡是一項關鍵技術，能直接影響電氣自動化監控系統的整體發揮。現階段使用較多仍是電纜現場總線網絡方式，而光纖通信則逐漸被使用。通信網絡通過通信管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，一旦數據通信網絡有問題出現，系統能自動切換至冗余裝置或通道，增強系統的可靠性。（3）設立監控主站。監控主站能監控和管理將電廠用電系統，配置成單機或雙機或多機系統，由發電機機組的容量和運行管理要求而定。配置的軟件有前置機軟件、實時數據庫軟件、人機界面軟件和圖形建模軟件等組成，實現了監控系統、管理系統、管理數據、應用及分析等功能。

3.6 電廠電氣綜合自動化技術的發展趨勢。以太網能快速傳輸數據、成本低廉、容量大、網絡技術靈活等優勢成為電氣綜合自動化的網絡通信技術的最佳選擇。嵌入式技術實現工業化的以太網，具有強大的功能和廣闊的發展空間，因此嵌入式以太網是電氣綜合自動化系統絡通信的主要發展方向。

[1]李華東,劉長明.發電廠廠用電電氣綜合自動化技術發展綜述[J].電子應用,2008

[2]姬穎,高琳琳.發電廠廠用電電氣綜合自動化技術發展綜述[J].科技論壇,2011

[3]于曉,馮保文,汪燕東.發電廠電氣綜合自動化系統淺析[J].科技創新導報,2011.