數字化電氣監控管理系統在火力發電廠中的應用

吳凡

太原理工大學信息工程學院控制工程專業， 山西 太原 030024

在科學技術的不斷進步下，火力發電廠實現了大規模的生產基地，且有了較高的電壓等級及自動化水平。在這樣的情況下，火力發電廠內部現行的實時監控和管理效率也應隨之進行完善和整改。由于所用的電氣監控設備主要通過繼電器、控制開關等構成的控制邏輯靠硬接線而實現，不能滿足現代火力發電廠的實際需求，是目前急需改善的。在DCS軟硬件越來越完善和一體化需求目標的形成下，強調把電氣設備控制歸列到DCS中，以此構建一個單一的電氣監控系統。

1.傳統電氣監控系統的不足

火力發電廠以往所使用的電氣監控系統無法采集到足夠的電氣設備信息量，使得這些設備難以將自身具有的功能作用充分全面的發揮，所以，要求實踐操作者不得直接從監控站中來獲取所需的信息。與此同時，某些時候電氣監控系統會采用電壓變送器進行模擬量的采集，再或者是憑借一些硬接線方式來實現系統的接入，這種方式最終所帶來的后果是資源利用率低下。

現階段，火力發電廠中還存在一般性的電氣手動控制方式及體積相當的電氣控制屏，單元控制室戰勝的面積較大，需要花費大量的投資。雖然將有些電氣監控實際歸列到了DCS系統中，但依舊可以看到有幾方面的不足：缺乏好的通信能力、可靠度較低，難以及時有效的響應DCS的控制命令，部分涉及的電氣量無法快速的導入進DCS中。

2.數字化電氣監控管理系統在火力發電廠中的應用

隨著科技的不斷進步，電氣設備呈現了智能化、多功能化的特點，不僅實現了電氣綜合自動化的目標，而且還有效保障了電氣系統的獨立性。

2.1 單元監控系統的使用情況

要求發電機－變壓器監控單元系統實際應具備軟件控制與程序控制兩個部分，以讓發動機由停止到運行，持續的升壓至并網帶初始負荷。日常生產和運營時，明確科學合理的間斷點分步來實現機組順控并網，在實踐操作機組順控解列過程中應和順控操作持不同方向。

對機組進行啟動時，存于電源監控單元系統內的廠用電系統主要利用啟動備用變壓器及時的向廠用負荷供電；機組實際用電過程中，在啟動其輔機時主要通過高壓工廠變供電朝著低壓負荷供電上轉變；當廠用電結束供電之后，為了防止設備與系統出現故障問題，必須通過廠用電快速切換裝置及時有效的把廠用工作負荷瞬間變換為起/備變；對于保安段母線的失壓情況，為了提高設備的安全可靠性，應科學合理的采用備用柴油機進行供電。

2.2 監控系統在現場總線技術中的使用情況

當前，火力發電廠中的數字化電氣監控管理系統內共涵蓋了現場總線監控、集中式監控、遠程監控這三種形式。其中，集中式的監控方式會在一定程度上造成主機冗余不斷下降、電纜數量不斷增加、控制面不斷擴大，大大削弱了系統的可靠性，并且，還會引發控制室火災風險的發生，二次接線十分的繁瑣，勞動強度大，操作失誤可能性大。由于電廠電氣具有較高的通訊量，所以，采用遠程監控方式的通信速率與其不相符。當前使用最多的要求在以太網基礎上形成的現場總線技術。該技術主要把電氣系統連接成電氣監控網絡，不僅實現了和DCS良好的數據交換，而且還使得電氣信息得到充分的應用，順利有序的做好復雜的電氣運行管理工作，對發電廠電氣系統實際運營效率的提升具有積極的推動作用。電氣監控系統主要采用的是現場總線方式來實現通信接口的有效連接，同時通過以太網和有關設備進行有機連接，從而構建起了一種電氣監控管理上位機系統。所以，該項技術避免了過多控制電纜的使用，保障電氣信息量及時正常交換，能夠節省一些實際用處不高的電能表和變送器，并且，還具備了部分系統無法實現的功能，比如，可以自行抄表、設備及故障采用信息化管理等。

2.3 電氣監控系統的層分布式設計的使用情況

首先是系統監控層；火力發電廠中的監控管理系統主要以客戶/服務器體系結構為主，能夠及時有效的采集涉及電廠電氣系統的數據，比如，數碼量、模擬量、開關量、溫度量，并且，對于現場保護測控單元層發布命令的要求能夠予以實現，根據實際需求對電氣設備加以合理的調節控制。系統采用主備方式進行運行，使得發電廠電氣監控管理系統內的軟件有效管理了電廠設備的運行過程，促進電廠穩定正常發展。其次是現場保護測控層；涵蓋了發電機組和公共端這兩個子系統，子系統之間主要通過現場總線與通信管理機來順暢連通。該層中的裝置分組，能夠提高系統的穩定性、實時性，采用現場總線方式分別組網至相匹配的通信管理裝置內，最后速率高的以太網與上位機系統監控層兩者間的通信就能夠達到相應的功能。

3.結語

綜上所述，隨著科學技術的迅猛發展，火力發電廠實現了數字化的電氣監控系統。一個科學合理的電氣監控系統能夠適應先進的計算機、現場總線技術、通信技術的使用，對發電廠電氣系統的運行實施自動化的控制、提高電氣性能等。在以太網基礎上而形成的數字化電氣監控系統保留了傳統DCS高效完善的技術，摒棄了硬接線方式，以現場總線方式為主，作業效率高，對電廠的持續穩定運行提供了重要的保障。

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