淺析電氣自動化技術在電廠的應用

摘要：電廠電氣自動化系統是一個包含監控計算機系統、網絡系統、通信系統和現場總線系統等多個方面。其中計算機系統中涉及到計算機主機、備用計算機和虛擬計算機等；通信處理技術主要是以現場總線技術、可編程控制技術和監控技術，這些技術在應用中是以設備的就地安裝為基礎的，這樣可以有效的提高信息的傳遞，減少成本浪費。本文介紹了電廠電氣自動化系統的概念和構成，并就電氣自動化技術在電廠中的應用做了簡單探討，闡述了自動化發展趨勢。

關鍵詞：電力電氣；自動化技術；應用

前言

近幾年來，我國經濟呈現出穩定、持續、高速的發展態勢，促使電廠生產模式的優化，各種電廠每年為我國創造出來的電能不斷增多，也為我國經濟建設事業的發展做出了積極貢獻。隨著計算機網絡技術、信息技術的飛速發展，高參數、大容量發電機組成為我國電力行業的主要設備，它在一定程度上提高了電廠工作效率、降低了造價成本，提高了電力企業市場競爭力，但是也給電氣控制和管理提出了新要求。電氣自動化便是基于這種時代背景下產生的新技術，它的應用為我國電力事業發展做出了積極貢獻。

1、電廠電氣自動化系統概述

電廠電氣綜合自動化系統是指采用監控系統、通信接口、測控、保護等電氣設備來信息管理、保護、控制、檢測電廠全部電氣設備。電氣系統在過去往往都是自動化水平相對落后，采用”一對一”的儀表監視和硬件連接。而隨著科學技術的快速進步，絕大多數發電廠的熱工系統自動化運行都是采用集散控制系統，集散控制系統是一種相對較為獨立的電氣控制系統，包括廠用子系統、機組子系統和升壓站子系統等電氣子系統計。電廠電氣自動化系統主要由站控層、網絡通訊層、間隔層三層系統組成。

1.1網絡通訊層

主要包括網絡交換機、網絡中繼器、規約轉換裝置、通訊管理裝置。

1.2間隔層

主要是通過間隔分布式的方法來將間隔層設備布置在電氣自動化系統中，直接將廠用電保護測控裝置下放至開關場中，減少大量的二次接線，各設備相對獨立，將原本引入到主控室的保護電纜、控制電纜、測量電纜、信號電纜統統取消，與網絡通訊層的設備通訊只是依靠現場總線來進行，這樣一來，既大幅度降低了維護工作量和安裝調試工作量，又節省了投資，一舉兩得。間隔層的主要設備有：

1.2.1安全自動裝置。勵磁調節系統、直流系統、故障錄波、安全穩定裝置、升壓站子系統、自動準同期裝置、廠用電快速切換裝置、備用電源自投裝置。

1.2.2 廠用電子系統。400V 廠用電保護與測控裝置、10/6kV 廠用電保護與測控裝置。

1.2.3機組子系統。綜合測控裝置、母線保護裝置、線路保護裝置、升壓變壓器保護、發電機（發變組）保護。

1.3站控層

站控層的主要設備有：衛星對時裝置（GPS）、不間斷電源（UPS）、通信服務器、工程師站、操作員站、服務器。采用開放式設計、分布式設計來完成站控層內監控功能，配置模式選為多種，這樣既能夠使得電廠內所有電氣設備的管理、監控變得更加地合理、靈活，又能夠確保整個系統可靠。

2、電廠電氣自動化技術的應用

2.1 電廠電氣自動化監控模式

電氣自動化技術在電廠工作中，其是以保護間隔層終端測控元件為基礎的，是通過通信網絡、信號傳輸設備、信號處理設備為基礎進行綜合管理的，從而將其列為一個綜合的單元模式。在現場布置中，是通過現場配置保護元件的方式來實現該區域穩定性和可靠性要求，是保證電廠用電安全的關鍵。

2.1.1集中監控方式

集中式監控主要是用處理器把監控系統的功能進行集中。這種集中式監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設訓’容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的足主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.1.2遠程監控方式

遠程監控模式主要是利用晶體管等原件組建模擬電路。遠程監控的的硬件系統主要負責收集數據和情況判斷。其優勢是便于工作人員操作，不用在各變電站或電氣設備關鍵處安排人手，就能完成對電氣設備的監控。但是遠程監控的缺點是無法實現遠程調控。電廠的硬件設備雖然能夠監控系統運行，但是對于發生故障的元件，不能自動排除故障，缺乏故障診斷能力。這是由于遠程監控的硬件系統是由不同的元件構成，每個元件之間是相互獨立的，因此當發生問題時，系統無法控制總體。這個缺陷直接影響電廠電氣設備運行的安全性和穩定性，不利于風險預防。

2.1.3現場總線監控方式

近年來，隨著科學技術的發展，逐漸興起一種新的監控方式——總線監控。采用這種總線監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省火量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。兇此現場總線監控方式是今后火力發電廠計算機監控系統的發展方向。

2.2 電廠電氣自動化監控關鍵技術要點

2.2.1 間隔層終端測控保護單元

分層分布式系統以間隔層一次設備為單位，現場配置測控保護單元。該單元對其可靠性、靈敏性、速動性和選擇性都有很高的要求，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，應該用專有保護裝置實現。

2.2.2 通信網絡

ESC 系統的運行環境是高電壓、大電廠的惡略環境，電磁干擾大。通信網絡是 ESC系統的關鍵組成部分，其性能直接影響到自動化系統的功能。目前大多數電廠采用的用電纜現場總線網絡方式和光纖通信。

2.2.3 監控主站

監控主站是實現廠用電器設備監控和管理的主要設備，安置在站級監控層，根據發電機機組的容量和運行管理要求設計主站配置的設備和規模，可配置成單機、雙機和多機系統，標準的設備主要有有數據庫服務器、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。

3、需要注意的問題

3.1 設備問題

系統設備的質量直接關系著系統功能的發揮，其影響是極其巨大的。在對系統設備進行選擇時，必須結合電廠的實際需求，選擇符合國家安全質量標準的設備，切實保證設備的質量可以滿足自動化系統的使用要求。例如，電廠監控系統的電源分為直流電源和交流電源兩種，需要根據電廠的實際情況進行選擇，避免出現電源不匹配或質量不合格等現象。

3.2 操作問題

員工在進行系統和設備的操作時，必須做到認真細心，把握每一項程序，減少操作失誤的發生幾率。同時，電力企業要加強對于員工專業技能的培訓，確保員工嚴格按照作業指導書的操作規范和標準進行，推動電氣自動化系統的穩定運行。

3.3 故障處理問題

電氣自動化系統在運行過程中，對于故障的處理往往都是采用錄播的方式，并向工作人員發出警報信息，提醒工作人員進行處理。這種故障處理方式的缺陷在于無法對故障發生的過程進行全面收集，使得工作人員需要耗費一定的時間才能找出問題的所在，無形中降低了故障處理的效率，影響企業生產經營的順利進行。因此，需要相關技術人員努力，對自動化系統的故障處理方式進行改進和完善。

4、電氣自動化技術今后的發展趨勢

4.1智能化

計算機網絡的發展為電氣自動化系統的發展提供了基本的前提條件，使得電廠的自動化設備逐漸走向智能化發展的方向。隨著電氣自動化技術的不斷發展，在電廠實際應用時，除了要對電廠設備運行情況進行監督控制，還要承擔站控層之間的聯系、設備運行狀態記錄存儲和防控錯誤操作等任務。電氣自動化系統的監控功能既要實現對內監控，也要實現對外監控。對內監控指的是對間隔層實施監管，主要負責總結反饋故障和意外處理的信息。過去，這個步驟需要由電廠派專人進行抄表記錄，而智能化的電氣自動化系統可以實現自動抄表，完成對設備的判斷分析功能，大大減少了電廠工作人員的工作量，提高了工作效率。

4.2與網絡技長聯系緊密化

工業化領域引入以太網，是工業現代化發展的趨勢。以太網能夠用更快的速度，更大的容量，更低的成本完成信息傳輸，被各個領域普遍采用。電力部門和電廠多采用嵌入式以太網系統。現代化的網絡技術使電廠能夠順利完成數據交換，保證電氣自動化能夠順利進行。網絡技術為電廠進設備監控提供了基礎，以太網保證了監控的有效性，保證了數據信息交換白勺實效性。電氣自動化系統離不開網絡技術，并在與網絡技術日益聯系緊密的過程中減少了人工作時間和工作量，大大節約了成本。

4.3更多使用交換器控制

傳統的電廠設備系統不能滿足發展迅速的電子行業。要完成高速高效的數據集成任務，就要更多地使用交換器控制電路。這種交換器控制的方法可以解決過去電機設備受到震動和雜音干擾的問題，技術的不斷提高能夠減少噪音，減小對電氣自動化設備元件的干擾和損耗。諧振式直流逆變器改變了傳統的硬件開關切換膜式，更加適應電氣化設備的需要

4.4將測量、保護和控制合為一體

現階段，我國電力行業的主要是采用站內采集測量，分開進行保護的原則。這種原則在功能上沒有太大區別，但是卻極大地降低了運行效率，增加了運營成本。因此，希望在未來的工作中，以運行成本為出發點，采用測量、保護和控制合為一體的工作方式，從而更好地實現電力系統的自動化。

5、結語

電氣自動化設備具備高速高效的特點，能夠節約成本，減少電廠工作人員的工作量，因此在電廠和各大電力企業中得到了普遍使用。電氣自動化設備利用發展的計算機網絡技術，充分提高電廠機電設備的使用效率，保證了設備運行的安全和穩定。同時，使企業在市場競爭中始終保持成本優勢，促進了電力企業和電廠的全面發展。