電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)管理及通訊技術(shù)

摘 要：目前電廠電氣系統(tǒng)包括發(fā)變組保護(hù)、廠用電、勵(lì)磁系統(tǒng)等等的自動(dòng)化水平還相對(duì)落后。文中在此基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的火電廠電氣分層分布式的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)集管理、通信、測(cè)控、保護(hù)等功能于一體，可完成電廠整個(gè)電氣系統(tǒng)的信息管理、實(shí)時(shí)信息監(jiān)控、電能管理、GPS對(duì)時(shí)等功能。為電氣系統(tǒng)的運(yùn)行管理和故障分析提供了可靠的數(shù)據(jù)保障，可大大提高電廠電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞：電廠電氣系統(tǒng)；電氣管理；以太網(wǎng)

0 引言

電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通過廠家網(wǎng)絡(luò)將測(cè)控、微機(jī)保護(hù)、備用投入等智能化裝置聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化管理，利用網(wǎng)絡(luò)通信的方式實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度、電廠DCS系統(tǒng)的信息交換。電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)為電氣系統(tǒng)的電氣運(yùn)行、電氣故障定位分析提供了資源保障，也提高了電氣系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性。

1 電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的管理

電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是綜合電氣系統(tǒng)運(yùn)行、控制、保護(hù)、故障分析、信息管理等功能于一體的綜合自動(dòng)化在線監(jiān)控管理系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)控制、測(cè)控技術(shù)分層分布管理的通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可較為簡(jiǎn)單的完成電氣運(yùn)行管理工作，加強(qiáng)了電氣信息應(yīng)用，可較為可靠的實(shí)現(xiàn)電廠SIS、MIS的無縫鏈接。

電廠電氣系統(tǒng)應(yīng)具備潮流監(jiān)視、信息報(bào)警、事件報(bào)告、圖形接口、數(shù)據(jù)報(bào)表等功能。以曲線、棒狀圖、接線圖等形式顯示出電氣設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)狀和顯示數(shù)據(jù)等信息完成潮流監(jiān)視功能。信息報(bào)警包括網(wǎng)絡(luò)通信報(bào)警、保護(hù)動(dòng)作報(bào)警、潮流越限報(bào)警、開關(guān)動(dòng)作報(bào)警、智能設(shè)備異常狀態(tài)報(bào)警等等。事件報(bào)告可實(shí)現(xiàn)對(duì)潮流越限、人工操作、保護(hù)動(dòng)作、事件順序記錄的報(bào)告。圖形接口可實(shí)現(xiàn)修改報(bào)表數(shù)據(jù)、操作運(yùn)行電氣設(shè)備、檢索統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等。報(bào)表功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)潮流、電量日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表的記錄，開關(guān)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，以及相關(guān)電氣設(shè)備檢修報(bào)表等等。

（1）電氣設(shè)備管理。利用此系統(tǒng)測(cè)控裝置的計(jì)量和轉(zhuǎn)換電表脈沖信號(hào)的功能，在系統(tǒng)主站進(jìn)行電量在線統(tǒng)計(jì)生成報(bào)表，可實(shí)現(xiàn)廠用電抄表系統(tǒng)的全部功能，另外可統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)潮流信息。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)在線的電氣設(shè)備管理，現(xiàn)場(chǎng)信息可傳送到MIS系統(tǒng)，補(bǔ)充 MIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備檔案、臺(tái)賬、維修記錄的統(tǒng)計(jì)等等。

（2）故障信息管理。可對(duì)設(shè)備動(dòng)作，事件信息SOE、事故重演、事件追憶、錄波分析等功能實(shí)現(xiàn)信息管理，可對(duì)事故原因分析起到重要作用，對(duì)事故防范提供借鑒。例如可通過對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的波形和在線運(yùn)行狀態(tài)，分析電動(dòng)機(jī)相關(guān)故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障檢修。

（3）定值管理。此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)定值的在線校核和遠(yuǎn)方修改。隨著科技的不斷發(fā)展，電廠未來電氣的主站系統(tǒng)可擴(kuò)展為可視化電廠定值管理系統(tǒng)和繼電保護(hù)整定計(jì)算。

（4）小電流接地選線管理。目前的小電流接地選線技術(shù)還是由獨(dú)立的系統(tǒng)單片機(jī)計(jì)算得到，而電廠電氣系統(tǒng)形成的網(wǎng)絡(luò)可使每路 CPU間可并行采集計(jì)算，極大的優(yōu)于目前的小電流接地選線裝置技術(shù)。使小電流接地選線管理水平得到極大的提高。

2 電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通訊技術(shù)

（1）網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的應(yīng)用。在現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)之前，電廠電氣系統(tǒng)廣泛采用串行通信技術(shù)。這種通訊技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不斷暴露出各種問題，諸如通信速率低、較難實(shí)現(xiàn)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)系統(tǒng)站點(diǎn)和功能的擴(kuò)展、不能在通信網(wǎng)中設(shè)置一個(gè)以上的主機(jī)等等。隨著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求的不斷提高，現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中的不足逐步凸顯，主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的通訊節(jié)點(diǎn)超過一定數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度不能滿足廠家系統(tǒng)對(duì)通訊的要求；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰；系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)不能滿足系統(tǒng)要求等等。

因此具有可擴(kuò)展性、高帶寬、可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)的以太網(wǎng)逐步成為電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主導(dǎo)通訊技術(shù)。以太網(wǎng)以其優(yōu)越的性能成為網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)，不僅在電廠電氣系統(tǒng)得到應(yīng)用，也應(yīng)用到大量工業(yè)控制領(lǐng)域。以太網(wǎng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）可根據(jù)通訊要求在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中混合使用光纖、雙絞線等各種通訊介質(zhì)；

2）以太網(wǎng)被通訊用的交換式集線器分為多個(gè)沖突域，這樣就大大增加了系統(tǒng)的響應(yīng)速率，就目前形勢(shì)和可見的將來，以太網(wǎng)完全可以滿足電廠電氣系統(tǒng)的通訊節(jié)點(diǎn)和通訊實(shí)時(shí)性的要求；

3）以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3已經(jīng)成為國際通用標(biāo)準(zhǔn)，具有開放系統(tǒng)的共性。隨著以太網(wǎng)的不斷推廣，各種網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備和工具也得到大量使用，使得以太網(wǎng)的成本得到大大的降低；

4）以太網(wǎng)的布線技術(shù)是基于集線器的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得以太網(wǎng)通訊達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的可靠性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都被集線器隔離開來。因此單環(huán)的環(huán)網(wǎng)可做到任何一點(diǎn)的固執(zhí)都不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的通訊，可準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，大大優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)通訊。

（2）分層分布技術(shù)的應(yīng)用。分層分布技術(shù)綜合了IED裝于開關(guān)設(shè)備上或離開關(guān)設(shè)備較近的地方，數(shù)據(jù)具有分散性，且IED與通訊網(wǎng)絡(luò)相連接，分層分布的RTU不承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的輸入輸出，主要用于數(shù)據(jù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換，優(yōu)化了數(shù)據(jù)管理能力。

分層分布技術(shù)的應(yīng)用對(duì)電廠電氣系統(tǒng)的硬件優(yōu)化布置尤為突出，分層分布的通訊方式極大的減少了二次電纜的鋪設(shè)，取消了中央信號(hào)屏幕，減少了屏幕控制柜，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等方面的工作量也得到了極大的優(yōu)化。

3 總結(jié)

本文根據(jù)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)分層從電氣設(shè)備管理、故障信息管理、定值管理、小電流接地選線管理四個(gè)方面提出了電廠電氣系統(tǒng)的相關(guān)要求。從目前電廠電氣系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊方面提出了基于以太網(wǎng)的通訊技術(shù)和分層分布技術(shù)在電廠電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析結(jié)果表明以太網(wǎng)技術(shù)和分層分布技術(shù)的應(yīng)用極大提高了系統(tǒng)的通訊功能。

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作者簡(jiǎn)介：梁慶輝（1969-），男，工程師，主要從事電氣、輸煤專業(yè)運(yùn)行管理工作。DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.143