電廠電氣自動化系統管理及通訊技術

摘 要：目前電廠電氣系統包括發變組保護、廠用電、勵磁系統等等的自動化水平還相對落后。文中在此基礎上，利用先進的測控技術、網絡技術，研發了基于網絡的火電廠電氣分層分布式的電氣自動化系統。該系統集管理、通信、測控、保護等功能于一體，可完成電廠整個電氣系統的信息管理、實時信息監控、電能管理、GPS對時等功能。為電氣系統的運行管理和故障分析提供了可靠的數據保障，可大大提高電廠電氣系統的自動化水平。

關鍵詞：電廠電氣系統；電氣管理；以太網

0 引言

電廠的電氣自動化系統通過廠家網絡將測控、微機保護、備用投入等智能化裝置聯網實現智能化管理，利用網絡通信的方式實現與電網調度、電廠DCS系統的信息交換。電廠電氣自動化系統為電氣系統的電氣運行、電氣故障定位分析提供了資源保障，也提高了電氣系統的安全性、經濟性、可靠性。

1 電廠電氣自動化系統的管理

電廠電氣自動化系統是綜合電氣系統運行、控制、保護、故障分析、信息管理等功能于一體的綜合自動化在線監控管理系統，是利用計算機控制、測控技術分層分布管理的通信技術來實現的。電廠電氣自動化系統可較為簡單的完成電氣運行管理工作，加強了電氣信息應用，可較為可靠的實現電廠SIS、MIS的無縫鏈接。

電廠電氣系統應具備潮流監視、信息報警、事件報告、圖形接口、數據報表等功能。以曲線、棒狀圖、接線圖等形式顯示出電氣設備運行的現狀和顯示數據等信息完成潮流監視功能。信息報警包括網絡通信報警、保護動作報警、潮流越限報警、開關動作報警、智能設備異常狀態報警等等。事件報告可實現對潮流越限、人工操作、保護動作、事件順序記錄的報告。圖形接口可實現修改報表數據、操作運行電氣設備、檢索統計數據等等。報表功能可實現對潮流、電量日報表和月報表的記錄，開關動作次數統計報表，以及相關電氣設備檢修報表等等。

（1）電氣設備管理。利用此系統測控裝置的計量和轉換電表脈沖信號的功能，在系統主站進行電量在線統計生成報表，可實現廠用電抄表系統的全部功能，另外可統計系統實時潮流信息。系統可實現對在線的電氣設備管理，現場信息可傳送到MIS系統，補充 MIS 系統的數據，可實現對電氣設備檔案、臺賬、維修記錄的統計等等。

（2）故障信息管理。可對設備動作，事件信息SOE、事故重演、事件追憶、錄波分析等功能實現信息管理，可對事故原因分析起到重要作用，對事故防范提供借鑒。例如可通過對電動機啟動時的波形和在線運行狀態，分析電動機相關故障，實現對電動機的故障檢修。

（3）定值管理。此系統可實現對定值的在線校核和遠方修改。隨著科技的不斷發展，電廠未來電氣的主站系統可擴展為可視化電廠定值管理系統和繼電保護整定計算。

（4）小電流接地選線管理。目前的小電流接地選線技術還是由獨立的系統單片機計算得到，而電廠電氣系統形成的網絡可使每路 CPU間可并行采集計算，極大的優于目前的小電流接地選線裝置技術。使小電流接地選線管理水平得到極大的提高。

2 電廠電氣自動化系統通訊技術

（1）網絡通訊技術的應用。在現場總線通訊技術之前，電廠電氣系統廣泛采用串行通信技術。這種通訊技術在實際應用中不斷暴露出各種問題，諸如通信速率低、較難實現星型拓撲結構時系統站點和功能的擴展、不能在通信網中設置一個以上的主機等等。隨著生產現場對自動化技術要求的不斷提高，現場總線在電廠電氣自動化系統應用中的不足逐步凸顯，主要表現為系統的通訊節點超過一定數量時，系統的響應速度不能滿足廠家系統對通訊的要求；拓撲結構的網絡系統任何一個節點都可能導致整個系統的崩潰；系統的大量數據的傳輸延時不能滿足系統要求等等。

因此具有可擴展性、高帶寬、可靠性等諸多優點的以太網逐步成為電廠電氣自動化系統的主導通訊技術。以太網以其優越的性能成為網絡連接的標準，不僅在電廠電氣系統得到應用，也應用到大量工業控制領域。以太網具有以下優勢：

1）可根據通訊要求在一個網絡中混合使用光纖、雙絞線等各種通訊介質；

2）以太網被通訊用的交換式集線器分為多個沖突域，這樣就大大增加了系統的響應速率，就目前形勢和可見的將來，以太網完全可以滿足電廠電氣系統的通訊節點和通訊實時性的要求；

3）以太網的標準IEEE802.3已經成為國際通用標準，具有開放系統的共性。隨著以太網的不斷推廣，各種網絡通訊設備和工具也得到大量使用，使得以太網的成本得到大大的降低；

4）以太網的布線技術是基于集線器的總線拓撲結構，使得以太網通訊達到高標準的可靠性，每個節點都被集線器隔離開來。因此單環的環網可做到任何一點的固執都不會影響整個系統的通訊，可準確定位故障點，大大優化了網絡通訊。

（2）分層分布技術的應用。分層分布技術綜合了IED裝于開關設備上或離開關設備較近的地方，數據具有分散性，且IED與通訊網絡相連接，分層分布的RTU不承擔數據的采集和數據的輸入輸出，主要用于數據的規約轉換，優化了數據管理能力。

分層分布技術的應用對電廠電氣系統的硬件優化布置尤為突出，分層分布的通訊方式極大的減少了二次電纜的鋪設，取消了中央信號屏幕，減少了屏幕控制柜，在系統的設計、安裝、調試等方面的工作量也得到了極大的優化。

3 總結

本文根據電廠電氣自動化系統特點分層從電氣設備管理、故障信息管理、定值管理、小電流接地選線管理四個方面提出了電廠電氣系統的相關要求。從目前電廠電氣系統的網絡通訊方面提出了基于以太網的通訊技術和分層分布技術在電廠電氣系統中的應用，分析結果表明以太網技術和分層分布技術的應用極大提高了系統的通訊功能。

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作者簡介：梁慶輝（1969-），男，工程師，主要從事電氣、輸煤專業運行管理工作。DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.143