發電廠電氣自動化監控系統的設計研究

崔曉靜+石婕+許麗麗

摘 要：隨著發電機組逐步向高參數、大容量發展，發電廠電氣自動化程度的要求不斷提高，而要實現電氣自動化，自動監控系統是必不可少的、文章重點介紹了電氣監控系統的概念及其特點，簡單介紹了電氣監控系統的范圍，并對監控系統進行了功能分析，最后，強調了電氣監控系統的配置及其需要注意的問題。

關鍵詞：發電廠；電氣自動化；監控系統；設計

發電廠逐步向高電壓、大規模、自動化方向發展，使得對電廠的實時監控、管理水平的要求也不斷提高，傳統的監控系統檢測技術、維護和檢修水平落后，不足以滿足現代化發電廠的要求，電廠電氣自動化監控系統應運而生。高效、可靠的自動化監控系統在電廠中發揮著舉足輕重的作用。

1 電氣監控系統概念及其特點

電氣監控管理系統是應用計算機技術、現場總線技術、測控保護與控制、通信技術等來提高電氣系統的管理及其自動化水平，即為實現電氣運行、控制、保護、故障信息診斷及管理、電氣性能優化等功能而提出的在線自動化監控管理系統。監控系統主要由電氣工作站和一些通信管理設備組成，現場總線使得通信設備與保護裝置相連，以達到收集并轉發信息等功能，有些監控系統還可以支持以太網或者兩種都支持，并具有多任務并行實時操作等功能。

電廠用電系統中的用電設備常常分散安裝于電機控制中心和各配電室，設備及元件數量大導致需要管理的數據量大，進而使得檢修維護困難。正常情況下，對電氣設備的操作頻率通常很低，但是電氣設備要求其自動化保護裝置反應快、可靠性高。主監控設備通常需要接入DCS系統，同時，在主設備與備用設備的控制權上要確保唯一性，否則有可能造成控制沖突的發生。因此，電廠電氣自動監控系統除了具備最基本的正常運行和啟動、停止操作外，還應具備對整個系統的實時監控，如異常運行時實時報警并顯示和分別記錄異常狀態時各部分的數據，及能根據相應的錯誤和異常給出對應的操作和應急處理方案，以確保電廠電氣系統的正常運行。

2 電氣監控系統的范圍和功能分析

電廠電氣監控系統的監控范圍主要有：發變組、電源、變壓器、電動機、直流系統等。具體功能如下：

2.1 數據采集及處理

I/O測控單元可以定時采集相關信息，以檢測和分析異常點和故障點及其相應的狀態，對采集到的數據進行合理性檢驗及一些預處理，并實時更新數字量、模擬量及脈沖量等數據庫。

2.2 監控和報警

站控層的LCD顯示器可以使用鼠標、鍵盤等調用畫面對電氣設備運行狀態進行監控。報警即當采集到的數據異常時系統能夠及時提供報警信息（如報警聲或LCD畫面閃爍等），分為預告報警和事故報警，在報警中，這兩種的報警顏色及報警鈴聲應給以區別，并能啟動事件記錄操作以便事故跟蹤和分析。

2.3 操作和控制

操作功能包括操作權限限制功能、狀態顯示功能、標牌功能、信息提示功能、數據輸入功能、操作和數據記錄功能，及在對設備的操作必須安全可靠，操作過程中必須能保證能高效和實時的檢測到所有開關信息，對同一設備的操作必須有序的進行。操作正常和異常情況下都應該有相應的信號以供操作人員或機器本身參考。

除此之外，還要注意人機接口及管理功能，它可以實現對電廠電氣系統監控及對監控系統的在線自診斷和增加或撤掉某些設備的目的。

3 電氣自動化監控系統功能設計及應注意的問題

通過上述分析，對于發電廠電氣自動化監控的特點以及功能有了比較清晰的了解，那么接下來筆者就談一下自己對電氣自動化監控系統功能設計及應注意的問題的一些看法與建議，希望能為相關專業提供可以參考的理論依據。

3.1 數據采集與處理功能設計

數據采集可以依靠工作現場的測量和控制單元收集相關信息，包括檢測狀態、事件、故障、改變信號和模擬信號，超負荷的信息，各種預處理數據等事項，通過該功能的設計可以實時更新的數據庫，包括模擬量、數字量。

模擬量主要包括有用及無用功、發電廠設備工作頻率以及功率、電流電壓變化等，同時也要注意對非電量數據的采集，如水溫信息。而在采集方法選擇這一功能選擇上，要優先使用交流采集方式，對于特殊情況無法采用交流采集的數據，可以適當的采取直流采集方式，例如變壓器溫度等。具體的模擬量采集過程有三步，第一根據掃描數據采集周期時間，進行相應的轉換、濾波、校準進度等；第二步就是報警，根據對數據的思想極限設定進行處理，報警信息應包括規定、參數，報警時間等；第三步就是模擬量的記錄，記錄時間一般保持在1-5min內。

針對數字量采集來說，在實際工作中也包括三個步驟，第一步是定時采集根據掃描周期時間，定時采集、輸入、光電隔離、狀態檢測和數據庫的更新；第二就是對異常設備進行報警處理，當設備狀態變化時，能夠做出合理的報警處理，而報警信息應該包括設備規定參數、報警時間；第三步就是對整體事件的記錄，采用中斷方式，并根據變化發生在時間順序記錄序列。

3.2 監視和報警

監控功能的設計，設計的目的是操作員通過LCD顯示器的主要電氣設備的運行參數和設備狀態進行實時監控，任何圖片都要求能夠在1秒時間內完全顯示出來，次要換面可以在兩秒之內予以顯示。且對于展示數據的更新速度也要有句要求，一般來說刷新速度要保持在1次/秒，并可用鼠標或者鍵盤進行操作控制。

同時，報警功能的設計也很重要，報警功能設計應分為兩種類型：一是預告報警；一種是事故報警，前者針對的狀況主要是設備變位、模擬量超限或者異常信號、發電廠計算機監控系統異常等事件；后者針對的情況主要包括非人為引起的短路或者保護裝置異常等情況。因此對于這兩種情況應設置不同的報警提示聲音，并以不同顏色加以區分，每確認一次報警，自動確認時間可調。報警確認后，報警信息保存，但聲音、閃光停止。

3.3 電氣監控配置應注意的問題

通過上述兩點，對于電氣自動化監控系統的設計方法有了具體的認識，但是在具體配置過程中還是需要注意幾個問題的：

（1）現場總線標準問題，由于保護和自動裝置的生產廠家不同，各廠家采用現場總線標準也許不同，不能簡單地相連。（2）要明確現場總線交換的電氣信息內容，及交換信息的大小和速度的要求等。（3）發電廠大多采用微機監控系統，因而整個電廠系統時鐘統一問題應該給予足夠的重視。（4）采用DCS系統時要處理好接口問題，接口處理不當勢必會影響整個系統的性能。（5）現場總線設置問題，即可以根據具體的工程控制對象的位置及范圍的不同而設置不同的分段。

4 結束語

總之，發電廠電氣自動化監控系統在維護電廠正常運行中的發揮巨大作用，DCS系統的引進也極大的提高了監控系統的運行管理水平，提高了電廠運行的安全性及經濟性，現場總線的方式已成為今后電廠電氣監控系統的發展方向，不過，目前電廠自動化監控系統的自動化水平還有待提高，在可靠性和穩定性方面也有待進一步加強。

參考文獻

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作者簡介：崔曉靜（1991-），女，籍貫：河南省洛陽市，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：電氣信息技術。