發電廠電氣自動化系統監控技術的研究

張迎兵

【摘? 要】在發電廠電氣自動化系統中運用好監控技術，不僅是機械良好運作的保障，還是有效對機械運作效能進行提高的方法和途徑。運用監控技術，一方面能夠讓機械自身可能存在的問題第一時間被操作人員發現，讓安全隱患第一時間被排除;另一方面還能對機械部件起到很好的保護作用，使機械使用壽命增長，減少修理次數，有效地提高工作效率。

【關鍵詞】發電廠;自動化;監控

一、集中模式

1.1原理

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4～20mA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/O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/O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。

1.2優點

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。

1.3缺點

1.3.1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。

1.3.2 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。

1.3.3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。

1.3.4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。

1.3.5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”。

二、分層分布式模式

2.1原理

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。

2.2優點

2.2.1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。

2.2.2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。

2.2.3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。

2.2.4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。

2.2.5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。

三、關鍵技術

3.1間隔層終端測控保護單元。分層分布式系統的最大特點就是以間隔層一次設備為單位，現場配置測控保護單元。該單元是保障廠用電系統安全、穩定運行最重要、最有效的技術手段，對其可靠性、靈敏性、速動性和選擇性都有很高的要求，因此不宜由DCS來實現保護功能，而應該采用專用保護裝置來實現。

廠用電系統保護主要有線路、廠用變、電動機綜合保護測控裝置等，實現微機化保護、實時數據采集、遠方及就地控制以及記錄故障數據等功能。

3.2通信網絡。ECS系統安裝工作于高電壓、大電場的環境，工作環境惡劣、電磁干擾大，因而通信網絡是ECS系統的關鍵組成部分，通信網絡的性能直接影響著自動化監控系統的整體性能。目前較為流行的采用電纜現場總線網絡方式，光纖通信亦開始被用戶逐步接受。

通信管理層是間隔層和站控層之間的橋梁，方案中一般采用雙冗余的設計思想，按照通信管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，當數據通信網絡中出現問題時，系統能自動切換至冗余裝置或通道，以提高系統可靠性。

3.3監控主站。監控主站安置在站級監控層，實現廠用電電氣系統監控和管理，主站配置的設備和規模需要根據發電機機組的容量和運行管理要求進行設計，即可以配置成單機、雙機或多機系統，標準的設備主要有數據庫服務器、應用和Web服務器、操作員站、工程師站，以及其他網絡設備、GPS和打印機。

盡管配置的設備規模不同，但配置的軟件以及完成的功能基本一樣。軟件主要有前置機軟件、實時數據庫軟件、人機界面軟件和圖形建模軟件等。功能主要有系統監控功能、數據管理功能、系統管理功能以及應用分析功能等。

3.4 ECS與DCS的協調控制。由于電氣系統與熱工系統在運行過程和控制要求上有著很多不同之處，所以在設計規劃階段和調度運行過程時必須要考慮ECS與DCS系統之間的功能分工和協調控制，主要體現在以下幾點：

由DCS實現電動機連鎖邏輯控制操作，廠用電自動切換邏輯由專用電氣裝置實現。由ECS實現繼電保護、故障錄波和事故追憶等功能的管理。

控制操作主要在DCS操作員工作站進行，DCS系統授權后也可在ECS操作員工作站進行，但要保證控制權的唯一性。

四、電氣自動化系統監控監控技術運用前景

4.1 發揮嵌入式工業以太網技術優勢，對設備進行保護在電氣自動化的整個監控過程中，運用以太網技術，不僅可以提高傳感的靈敏度，還能夠對繁雜的監控過程進行簡化，將無縫通信在電氣綜合自動化中的作用發揮到最大。尤其是當前交換技術和全雙工通信的不斷發展，不僅可以對信息數據有誤、對數據傳輸慢的問題進行解決，還能夠對設備進行很好的保護，從而達到預期的效果。

4.2 注重綜合智能化技術應用，起到綜合協調的作用信息化的智能型特點在ECS系統控制的發展中逐漸地體現出來。在對站控層和間隔層這兩方面進行發展時，可以通過運用電腦信息數字加工的方式來實現。根據站控層、間隔層等特點，可以通過先進的數據挖掘技術來分析歷史數據倉庫和實時數據倉庫的數據，提供一些與之相關聯的高級應用功能。并且能夠運用數字綜合分析的方式對上述信息所反映出來的情況進行很好的協調和解決。

4.3 對標準應用技術進行研發，從而擴寬產品的效應在生產加工產品時，要根據一定的標準來進行，是當中不可或缺的重要的組成部分。從近年的生產試驗來看，國內已經開始大量地研發基于IEC61850標準的電氣綜合自動化產品，主要從下面兩點來看：（1）著重把握監控信息的多層次性，體現分層特點;（2）主要將ACSI作為通信服務的接口，對監控操作提供方便。

參考文獻：

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