發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的研究

【摘要】本文首先對發(fā)電廠電氣系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的介紹，其次對發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用以及存在的問題進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;電氣系統(tǒng);自動化技術(shù);應(yīng)用

發(fā)電廠中應(yīng)用電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)具有非常大的意義。電廠電氣自動化系統(tǒng)包含了監(jiān)控、檢測、保護(hù)、通信等功能設(shè)備，其系統(tǒng)目的是對所有電廠電氣設(shè)備進(jìn)行檢測、保護(hù)、管控制及信息管理。在國內(nèi)，一些較為落后的傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)由于自身限制無法使用集散控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化運(yùn)行，只能通過連接一些自動化水平比較低的專業(yè)硬件及相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行一對一的監(jiān)控，無法同時監(jiān)控多個電氣設(shè)備。

一、電廠電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

電廠電子動化系統(tǒng)基本分為三個層面，即間隔層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、站控層。間隔層內(nèi)的設(shè)備間隔布置，以此來改變信號、控制、測量等設(shè)備之間的電纜的放置位置，將廠電保護(hù)、測試與控制裝置由主控室轉(zhuǎn)移到開關(guān)層，減少了設(shè)備之間的直接聯(lián)系，僅依靠現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡(luò)，就可讓設(shè)備之間的通訊得以實(shí)現(xiàn)，有效增強(qiáng)了設(shè)備相互之間的獨(dú)立性，精減了二次接線的數(shù)量，節(jié)省了電廠的成本開支，也避免了讓員工在安裝過程中的多次調(diào)試，減輕了員工的工作量。網(wǎng)絡(luò)通訊層的設(shè)備包含通訊管理裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)中繼器等，主要作用是讓各個設(shè)備或子系統(tǒng)之間能有效進(jìn)行交流與信息傳遞。站控層包含操作員、工程師、服務(wù)器、UPS 等設(shè)備，通過分布式與開放式結(jié)合的方式，對電廠的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理以及發(fā)揮其他方面的作用。

二、電氣自動化與熱工DCS 控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)

電氣系統(tǒng)與熱工自動化相比，在運(yùn)行中存在著很大的區(qū)別。DCS 既具備傳統(tǒng)控制、集中化信息管理、操作顯示等功能，還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集處理、通信功能，是先進(jìn)程控技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的重要保證，具有獨(dú)立性、協(xié)調(diào)性、友好性、靈活性等特點(diǎn)。而在電氣控制中，電氣設(shè)備的控制對象要少于熱工設(shè)備，操作的頻率較低。在電氣設(shè)備出現(xiàn)異常時，需要立即進(jìn)行處理，在中央信號系統(tǒng)被取消后，只有在系統(tǒng)發(fā)出警告，監(jiān)控人員通過明確的指示時才能采取措施。電氣設(shè)備保護(hù)自動裝置對于可靠性有著極高的要求，并且要求動作快捷、靈敏。電氣量相比于熱工量，沒有特別要求常規(guī)控制需要的模件類別以及性能，當(dāng)電氣控制系統(tǒng)要求具備非常高的可靠性，需要獨(dú)立的電氣控制器，便于實(shí)際工作的順利開展。在電廠電氣自動化的發(fā)展過程中，熱工DCS 控制系統(tǒng)有助于進(jìn)一步提升電廠的自動化水平，便于電廠電氣自動化的運(yùn)行管理，將熱工DCS 控制系統(tǒng)納入到電氣自動化控制中，可有效提升電廠的運(yùn)行效益。

三、發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)應(yīng)用

（一）自動監(jiān)控模式

目前我國的發(fā)電廠監(jiān)控基本上實(shí)現(xiàn)了自動化，而自動化控制模式主要有兩種，第一種是分層分布模式，該模式主要是將測控單元、開關(guān)柜等設(shè)計在一起;第二種是集中模式，該模式主要是將應(yīng)用的是直接連接的方式。分層分布模式中的網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)設(shè)置光纖活動電纜，帶也負(fù)責(zé)對通信管理機(jī)展開設(shè)置，這一過程中，網(wǎng)絡(luò)層會依照發(fā)電廠應(yīng)用的總線技術(shù)水平，來進(jìn)行集中與規(guī)約轉(zhuǎn)換，將所有的設(shè)置采集起來，同時傳達(dá)命令。而分層分布模式中的站基層主要負(fù)責(zé)處理間隔層，用來交換所需要的各種信息。集中模式應(yīng)用的是直接連接的方法，進(jìn)行強(qiáng)弱信號的轉(zhuǎn)換，通常都是強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為弱電信號，同時考慮當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)直流信號效果，最終將各個模擬量信號都輸入到和模件柜中，此外，開關(guān)量信號也是如此。模件柜端口與分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的連接，利用系統(tǒng)組態(tài)，來完成長點(diǎn)電器設(shè)備控制。集中模式方便集中采集主屏信息，同時利于管理人員操作，不過也有可能存在著速度不穩(wěn)的問題，降低可靠性，因此這方面有待提高。

（二）自動化監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)

發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動化技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)就是自動化監(jiān)控，而這涉及到三個方面的技術(shù)，第一方面是檢測保護(hù)單元，該單元主要位于間隔層終端，技術(shù)人員可以在現(xiàn)場就將保護(hù)單元融入到中一次設(shè)備單位之中，由于保護(hù)單元的主要作用的提高用電系統(tǒng)的安全性，使得電廠機(jī)組運(yùn)行更加的安全可靠，所以保護(hù)單元必須配備合理專門的保護(hù)裝置。該保護(hù)裝置必須滿足高可靠性、高選擇性、高靈敏性的要求。第二方面是通信網(wǎng)絡(luò)，這是最為關(guān)鍵的一項技術(shù)，其直接關(guān)系到自動化技術(shù)應(yīng)用效果是否達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，為此技術(shù)人員需要重點(diǎn)研究該項技術(shù)。第三方面，監(jiān)控主站，通常情況下，監(jiān)控主站都安排在監(jiān)控層中，這樣能夠最大程度的滿足發(fā)電廠設(shè)備監(jiān)控的需要，也能夠滿足管理需求。發(fā)電廠通常會依據(jù)機(jī)組容量、管理需求來選擇設(shè)備，有單機(jī)系統(tǒng)、雙機(jī)系統(tǒng)，也有多機(jī)系統(tǒng)，發(fā)電廠按照自身需求來選擇即可。

（三）電氣自動化技術(shù)應(yīng)用中需要解決的問題

第一，電源設(shè)置。正常情況下，發(fā)電廠所應(yīng)用的電源設(shè)置并不相同，比如監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用的是交流與直流電源，而自動化與監(jiān)控系統(tǒng)則應(yīng)該應(yīng)用雙電源以及無擾電源;第二，自動化的監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)通常選擇接口控制方式，因此開關(guān)接口與交換信號必須有效對應(yīng)。盡管此種方式使得線路連接更加的直觀化，產(chǎn)生問題之后能夠更加快速的處理，但是卻存在著接線過多的問題，對系統(tǒng)功能調(diào)整十分不利，一旦某一個功能出現(xiàn)問題，可能整個系統(tǒng)都會出現(xiàn)問題;第三，自動化監(jiān)控系統(tǒng)是關(guān)注的重點(diǎn)問題，尤其是在監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中，必須應(yīng)用監(jiān)控加以支持;第四，發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用，通常是利用事件與事故記錄的方式的方式，但是因為受到速度與電機(jī)內(nèi)存的影響，記錄下來的事件或者是事故波形并不能滿足分析需求，只能夠重復(fù)收集信號，而要重復(fù)收集，信號也不夠完整，這對電纜布置將會產(chǎn)生非常大的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍，李楠.淺談電氣控制系統(tǒng)（ECS）的應(yīng)用和發(fā)展[J].自動化博覽，2014（6）.

[2]李澄，劉成民，張軍政.發(fā)電廠側(cè)電壓無功控制系統(tǒng)[J].江蘇電機(jī)工程，2012（1）.

[3]吳春，劉效東，張正軍，程建明.張家口發(fā)電廠變電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造[J].華北電力技術(shù)，2013（7）.

作者簡介：陳曉平 性別：男，1978年7月生，籍貫湖南，碩士研究生，電氣工程專業(yè)，中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計院有限公司電源分公司電氣室.