針對電氣自動化技術進行分析

【摘要】隨著國民經濟的快速增長，電力系統中電氣綜合自動化技術在變電領域已得到了普遍應用和發展，功能技術水平也已日臻完善。本文介紹了電氣自動化控制系統的監控方式和應用，以及闡述了綜合自動化技術的發展趨勢。

【關鍵詞】電力系統；電氣自動化；監控

1、電氣自動化控制系統

1.1 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。

1.2 遠程監控方式

最早研發的自動化系統主要是遠程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件組成。這一階段的自動控制系統不涉及軟件。主要由硬件來完成數據收集和判斷，無法完成自動控制和遠程調解。它們對提高變電站的自動化水平，保證系統安全運行，發揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒有故障診斷能力，在運行中若自身出現故障，不能提供告警信息，有的甚至會影響電網安全。

1.3 現場總線監控方式

現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

2、綜合自動化監控系統應用

2.1 集中模式

集中模式也就是傳統的硬接線方式，將強電信號轉變為弱電信號，采用空接點方式和 4mA～20mA 標準直流信號，通過電纜硬接線將電氣模擬量和開關量信號一對一接至DCS 的 I/O 模件柜，進入 DCS 進行組態，實現對電氣設備的監控。這種模式又分為直接 I/O接入方式和遠程 I/0 接入方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，后者是在數據較集中且離主控室較遠的電氣設備現場設立遠程 I/0 采集柜，然后通過通信方式與 DCS 控制主機相連，兩者具有相同的實現技術，本質上沒有區別。電氣量的采集集中組屏，便于管理，設備運行環境好；硬接線方式成熟，響應速度快。缺點主要有：電纜數量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進的干擾也可能影響DCS的可靠性；DCS 系統按“點”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進入 DCS，系統監測的電氣信息不完整；所有信息量均要集中匯總至 DCS 系統，風險集中，影響系統可靠性；由于 DCS 調試一般是最后進行，采用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求；沒有獨立的電氣監控主站系統，無法完成較復雜的電氣運行管理工作（如防誤、事故追憶、繼電保護運行與故障信息自動化管理、錄波分析等高級應用功能），不能實現電氣的“綜合自動化”。

2.2 分層分布式模式

分層分布式模式從邏輯上將 ECS 劃分為三層，即站級監控層、通信層和間隔層（間隔單元）。間隔層由終端保護測控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進行設計，將測控單元和保護單元就地分布安裝在各個開關柜或其他一次設備附近。網絡層由通信管理機、光纖或電纜網絡構成，利用現場總線技術，實現數據匯總、規約轉換、轉送數據和傳控制命令的功能。站級監控層通過通信網絡，對間隔層進行管理和交換信息。間隔層測控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨立，組態靈活，可靠性高。模擬量采用交流采樣，節省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強，系統采集的數據精度大大提高。系統采集的數據量提高，監控信息完整，能實現在遠方對保護定值的修改及信號復歸，運行維護方便。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運行。設置獨立的電氣監控主站，便于分步調試和投運，滿足倒送電的要求。同時有利于廠用電系統的運行、維護和檢修。

3、綜合自動化技術發展趨勢

由于我國電力系統綜合自動化技術起步較晚，在很多方面與國外技術水平還有很大差距，所以需要我們在學習和借鑒國外先進技術的同時，結合我國的實際情況，研究和開發更加符合我國國情的綜合自動化系統。

3.1 保護、控制、測量一體化

鑒于目前的運行體制、人員配備、專業分工，我國的自動化系統主要采用站內監控采集數據而保護相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術合理性、減少設備重復配置、簡化維護工作量以及發展趨勢等方面考慮，將保護與控制、測量結合在一起會更有優勢。

3.2 國際標準的應用

近年來，IED 電力自動化方面有了廣泛應用。為了實現不同廠家 IED 設備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統成為開發系統，國際電工委員會制定了IEC61850 國際標準。為了與國際接軌，國內已經開始了基于 IEC61850 標準的電氣綜合自動化系統的產品研發，相信這將是未來自動化系統的一個發展方向。

3.3 以太網技術的興起

隨著電力系統的發展，綜合自動化系統需要傳輸的數據越來越多，對通訊的實時性要求越來越高，以速度快、傳輸數據量大為特點的以太網滿足了這一要求。以太網最典型的應用形式是 Ethernet+TCP/IP。未來的發展應該是在繼承了以太網技術的基礎上，結合工業過程應用，產生新一代以以太網為核心的現場總線技術。

4、結語

自動化技術在電力系統中的應用越來越廣泛而深入，這也使電網管理方式產生翻天覆地的變化。新技術、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統的技術界線逐漸模糊，各種原來看似不相關聯的技術會彼此融合和滲透，這些推動著電力自動化系統的不斷發展和變化。

參考文獻

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