火力發電廠電氣自動化系統的發展

鄭濱

摘 要：在概述火力發電廠電氣自動化系統的基本功能與特點的基礎上,詳細分析火力發電廠電氣自動化系統的發展現狀與發展趨勢,為進一步研究電氣自動化系統提供了相關依據。 關鍵詞：發電廠;自動化系統;電氣 中圖分類號TM文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)082-0016-01

火力發電廠電氣自動化系統可以掌握主控室機、爐、電的控制水平協調一致,實現全局的數據共享,方便管理集控,減輕工作人員的工作量,完善自動化系統的數據交換。伴隨著電廠信息化技術與企業自動化技術的飛速發展與電力市場的推進,采用先進的自動化控制技術,提高火電廠電氣自動化運行與管理水平,增強企業的競爭力,節能降耗,已成為電力企業的熱門課題。基于這些原因,本文對火力發電廠電氣自動化系統的應用現狀與發展進行系統的論述與分析。 1火力發電廠電氣自動化系統的應用

1.1火力發電廠電氣自動化系統的基本功能

火力發電廠電氣自動化系統的功能是以監視控制設備為主,實現數據交換信號反饋為輔助功能的系統,在監控設備過程中,以主接線圖、曲線等形式測量設備的數據信息與運行狀態,且可以及時上報設備的警告信號,動作事件異常等情況,這樣可以避免危險情況與操作失誤的發生。電氣自動化系統還需提供出潮流日報表、設備啟停次數報表、電量日報表和檢修報表等。電氣自動化系統的高級功能還可以提供很多特殊的數據反饋,如定值的遠方修改在線自動校核,利用測控裝置本身的計量功能與脈沖信號進行電量統計,故障診斷及電機狀態檢修與電氣主站系統的在線設備管理等。

1.2火力發電廠電氣自動化系統的特點

火力發電廠電氣自動化系統相對其他系統,設備數量與布置相對較多,且系統較為復雜,在設備安裝時需將各用電設備分散安裝在各個電機和配電室的主控中心,系統運行中信息量大,安裝電氣元件較多,檢修維護復雜。電氣自動化系統設備操作頻率低,部分設備在很長時間才操作一次,其保護自動裝置要求性能卻很高,需要快速的對設備進行操作與反應。電機設備自身構造邏輯較簡單,但操作機構卻很復雜。從控制方式出發,電氣自動化系統的設備的監控主要接入DCS系統,在兩臺機組用一個被變時要考慮到控制權的唯一性,所以,在運行過程中,要做好兩臺機組DCS電氣的控制模式。在火電廠建立電氣自動化系統時,系統結構與DCS的聯網方式是系統高效可靠運行的關鍵,既要實現正常的運行操作與啟停外,又要實現實時顯示異常運行與事故狀態下的各種狀態與數據,并提供相應的應急處理措施與操作指導,以保證電氣系統在最安全的合理工況下工作。

2火力發電廠電氣自動化系統的發展現狀

隨著科學技術的發展,火力發電廠自動化系統也得到了相應的發展,電氣保護監控裝置也可實現交流采樣的控制、測量、保護與通信,新型的計算機保護監控可以很方便的利用工業以太網和現場總線技術組成網絡,火力發電廠監控系統的進步也為信息通信,數據采集開拓了新了技術革新。目前電廠的電氣監控自動化系統ECS也與其它系統相互交換數據實現電廠的信息化管理。ECS系統主要以分布分層方式進行監視控制,其主要由站點控制層、通信層、間隔層組成,下層的功能實現不依靠上層設備和網絡的功能,可獨立實現。站點控制層依靠上層主站系統,主要完成對整個系統數據的監視、控制,收集,整理,是ECS系統的核心。通信層主要完成間隔層和站點的數據轉換,實現DPU的數據交換,并且對電氣設備進行邏輯控制,所以通信層主要是以數據互訪和轉換為主,設備邏輯控制為輔。間隔層的組成是由保護監控裝置和智能設備構成的,保護監控裝置通過網絡和接口等方式與上層的控制單元進行數據互通。在火力發電廠電氣自動化系統的實際工作中,維護工程師在操作站操作系統,系統服務器收集,整理,存儲數據,維護工程師掌握系統動態并進行設備的維護與管理,ECS系統與其他系統如DCS、SIS、MIS實現數據交換,并且電廠的主接線電氣分布分段對各種分組裝置進行分配控制,智能設備通過RS485-232口與主控單元SCN-031E連接,DCS數據通過站控層的轉發工作站實現,其它信息如有需要可通過硬接線方式與DCS連接。

3火力發電廠電氣自動化系統的發展趨勢

隨著計算機的發展,ECS系統已經取代了傳統的控制操作,現今又由計算機控制逐步向智能控制和智能管理轉變,在電氣自動化系統中主要表現在間隔層的保護和測控裝置的獨立上,系統控制單元向著測量控制一體化的,綜合智能網絡化的方向發展,今后生產的系統控制單元將直接面向一次性設備或機組,除了實現現有的監視控制以外,還將實現站控層的互聯、誤操作的防護、狀態信息的記錄等功能。站控層將滿足SCADA功能,實現運行管理的全面自動化。主站將采用先時的數據采集技術對歷史數據進行分析,并預測出近期的設備狀態。從功能上可分為內外兩部分,對外的功能是指給DCS和SIS等其他系統提供數據,實現機組優化控制和優化管理等綜合智能控制,對內的功能是指間隔層裝置的監控管理、自動抄表、設備管理、定值管理、故障信息管理、設備在線診斷和小電流接地選線等功能于一體。

隨著國際電工委員會制定的EIC61850標準的制定,電氣自動化系統在實現其基本的功能之外,還應具備互操作性、可擴展性和高可靠性等性能。由于現場總線通信協議技術標準的多樣性,難以統一,使其不能滿足以上性能要求,而以太網由于其傳輸速度快、容量大、網絡拓撲結構靈活以及低成本等特點,在商業領域和工業領域內得到了大規模的應用,該技術成為建立電氣自動化中無縫通信的最好選擇。 工業以太網技術直接應用于工業現場設備間的通信已成大勢所趨。隨著以太網通信速率的提高,全雙工通信、交換技術的發展,為以太網的通信確定性問題的解決提供了技術基礎,從而為以太網直接應用于工業現場設備間通信提供了技術可能,利用嵌入式軟硬件,在單片機系統上實現工業以太網技術又稱為嵌入式以太網,國外大的電力設備供應商紛紛推出了基于嵌入式以太網的微機保護測控設備,國內電力裝備制造商開發的最新綜合自動化系統中,也把嵌入式以太網成功應用于二次保護控制設備。因而嵌入式以太網是電氣綜合自動化系統間隔層網絡通信的必然發展方向。

4結語

電廠電氣自動化系統是進一步提高電廠自動化水平,特別是電氣運行管理水平的必然趨勢,新建和改造電廠DCS系統時電氣系統采用綜合自動化技術將節省可觀的投資。微機型的保護和自動裝置及成熟的通信和現場總線技術是實現電廠電氣綜合自動化系統的必要技術保障,與DCS的連接方式、現場總線的標準及通信網絡的構架等問題需要進一步研究和實踐。