發電廠電氣自動化技術研究

劉美龍，段洪旺，竇鵬沖

中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司，河北 石家莊 050031

0 引言

隨著科學技術的不斷發展和進步，發電廠電氣設備應用集成化系統受到了廣泛關注，建立完整的一體化控制模式，能在減少通信接口設備數量的同時，優化資源利用效果。

1 發電廠電氣自動化系統概述

在發電廠電氣自動化系統方案中，電氣控制系統（ECS）具有重要的研究意義，是推動電廠電氣自動控制工作的關鍵，可實現計算機信息處理、信號采集整合、現場總線技術處理、以太網應用、繼電保護綜合控制等工作的融合。并且，能打造完整的一體化應用平臺。最關鍵的是，發電廠電氣自動化技術方案中使用ECS系統（見表1），能保證設備運行的可靠性和安全性[1]。

表1 常見ECS實現方式

2 發電廠電氣自動化技術應用要點

在發電廠電氣系統中，變壓器組、升壓站和廠用電是關鍵組成部分，匹配ECS，就能建立更加合理的技術應用平臺，發揮自動化技術優勢，確保相關工作內容自動化管控效果滿足預期。

2.1 電氣監控系統

主要是借助電氣自動化技術平臺完成分散控制系統的實時監控，對備用電源、發電機-變壓器組、PC至MCC電源設備等予以實時性分析。在監控的過程中，要及時收集模擬量電壓參數、電流參數、無功功率等，尤其是對開關量予以監控信號的收集，確保能為應用提供保障。

（1）電氣監控系統要對監控對象予以針對性的管理和監管，采集并且匯總功能類信號，保證能及時結合其應用狀態和運行趨勢完成報警工作，減少運行不當造成的安全隱患。另外，電氣自動化技術能利用遠程監控和操作處理，保證監管應用的合理性，并且完成自動控制和手動控制的及時切換。例如，從手動模式切換為發電機順控自動升壓、自動同期并列操作。

（2）借助ECS系統能實現對電氣設備聯鎖和電氣參數的實時性測定，在操作站中，操作人員只需要讀取CRT畫面中顯示的設備狀態和工況就能落實更加合理的操作。

2.2 升壓站網絡監控

基于ECS的升壓站網絡監控平臺中，基礎網絡監控系統分為站控層和間隔層，配合以太網信息處理模式，采取光纖傳輸介質，能搭建有效的應用框架，并且，升級前置基層，就能擴大系統應用范圍，維持綜合處理的效果。在升壓站網絡監控結構中，在測控網絡信息的同時，匯總相關數據并上傳到調度中心，就能為后續資源的自動調度和調配提供保障。

（1）構成。①站控層。主要功能就是對設備進行實時監控，及時采集流量數據，確保管理效果符合預期。并且，還能對站控層中各個站點的數據傳輸予以監督，及時回復訪問請求。在站控層應用結構中，利用星型網絡拓撲結構，配合使用TCP/IP網絡傳輸協議，能將傳輸速率控制在100 Mb/s左右。②間隔層。包括網絡設備、測控單元和保護單元，能應用接口處理完成相關工作，保證站控層和其他層級之間能形成有效的聯動。間隔層能實現獨立單元工作，即使其他層級失聯，依舊能保證網絡傳輸介質通過屏蔽雙絞線完成數據信息的傳遞，且整體抗干擾能力和數據傳輸效率較好[2]。除此之外，間隔層還具備對現場設備直接發送操作指令的功能，實現對斷路器、隔離器等設備開關的遠程控制，提升二重保護的效果。③應用層。升壓站網絡監控體系的可靠性較好，設備完成數據采集的同時，還能配合完成數據存儲、數據處理和數據發送，管理中心實時性獲取相關信息，并且利用顯示屏就能完成圖像、聲音、文字的查看和分析。尤其是針對預警信號和事故信號，能提醒工作人員第一時間開展相應的處理工作。

（2）組網方案。建立基于以太網為基礎的工作模式，并且配置冗余處理模式，主要組成部分包括工作站、主機、五防主機、工程師站和保護管理機，配合網絡交換機就能建立完整的組網結構。整個組網體系采取開放式應用模式，有助于保障后續升級和擴建工作，也正是因為網絡體系是雙以太網結構，所以系統無論是數據傳輸還是信息交互的可靠性都較好，并且采取雙操作員工作站工作機制，維持雙機切換中數據管控的科學性，避免信息丟失。例如，按照事件的順序狀態完成時間記錄，為系統無縫連接提供保障[3]。

（3）配套裝置。第一，數據采集裝置。在發電廠電氣自動化技術體系中，升壓站自動化監控平臺要完成數據的收集，主要是對開關量、模擬量和脈沖量予以匯總，依據電氣設備信號類型完成區分工作，保證自動化處理的實效性。按照定時采集、越限采集和回憶采集等方式更好地監控相關工作，及時了解設備開關量的異常情況，確保電氣自動化處理工作更加流暢和合理。第二，數據存儲裝置。升壓站電氣自動化控制體系中，數據存儲能為后續工作的開展提供保障，因此，要配置科學規范的數據庫工具，保證實時性管理及歷史數據參考工作有效開展。第三，智能保護裝置。繼電器和智能保護裝置是維持電氣自動化應用的重要元件，而在發電廠電氣自動化技術體系中，網絡監控系統的智能保護裝置可以實現自動發電控制、自動電壓控制[4]。第四，順序控制裝置。聯動隔離開關、主變分接頭、電動接地開關、無功處理設備等，就能建立完整的數據應用控制平臺，保證數據調度的完整性和系統的安全性。

2.3 各系統間網絡通信

在應用ECS的過程中，配置保護測控裝置、組態調控裝置等，能在節省通信纜線的同時，提升各個系統模塊運行的獨立性，并且維持系統操作的安全水平，打造更加高效、可靠、科學的應用平臺。

（1）完成現場總線的布置處理。①能支持CAN總線布置，支持多主和單主傳輸處理，并且，在數據傳輸過程中若是遭遇數據碰撞，利用重發的方式就能減少數據丟失或者是數據遺漏等問題。CAN總線結構支持10 km左右的通信傳輸距離，其最高傳輸速率能達到1 Mbps。②能支持RS-485總線模式。

（2）通信實現過程。在數據完成總線傳輸工作后，要配合代碼保證數據傳輸的可靠性[5]。部分代碼如下：

Unsigned char i:

If (cd＞jsOu){

cd=jsOu；

}

For (i=0，i＜cd;i++){

*hc++=hcOu(i)；

}

jsOu=0；

Return cd；

}

2.4 機組自啟停控制系統

在ECS中還能實現機組自啟停控制邏輯處理，保證機組順序控制或者是軟手操作控制的規范性。在機組正常啟動過程中，發電機滿足額定轉速3 000 r/min后，ECS就能投入AVR，且在發電機電壓滿足額定參數數值后，DCS就能投入同期裝置ASS，建立完整的控制模式和應用平臺，維持整體控制效果。

也正是基于ECS自動實現應用模塊的基本情況，配合DCS對AVR和DEH的控制，保證發電機電壓和頻率管控的規范性，一旦ASS向發電機斷路器發送合閘指令，就能真正實現電氣自動化遠程自動合閘控制。

3 結束語

總之，發電廠電氣自動化技術的應用要結合技術標準，落實更加完整的控制方案，確保電氣監控過程、升壓站網絡監控過程、通信過程及遠程啟停控制等工作的有序落實，確保發電廠遠程監督管理項目的綜合水平，為自動化管理工作的全面推進提供保障，促進發電廠可持續健康發展。