發電廠電氣綜合自動化系統的研究

【摘要】本文首先對發電廠電氣系統進行了簡單的介紹，其次對發電廠電氣系統自動化技術應用以及存在的問題進行了探討。

【關鍵詞】發電廠;電氣系統;自動化技術;應用

發電廠中應用電氣系統自動化技術具有非常大的意義。電廠電氣自動化系統包含了監控、檢測、保護、通信等功能設備，其系統目的是對所有電廠電氣設備進行檢測、保護、管控制及信息管理。在國內，一些較為落后的傳統電氣系統由于自身限制無法使用集散控制系統進行自動化運行，只能通過連接一些自動化水平比較低的專業硬件及相關的監控設備進行一對一的監控，無法同時監控多個電氣設備。

一、電廠電氣自動化系統的構成

電廠電子動化系統基本分為三個層面，即間隔層、網絡通訊層、站控層。間隔層內的設備間隔布置，以此來改變信號、控制、測量等設備之間的電纜的放置位置，將廠電保護、測試與控制裝置由主控室轉移到開關層，減少了設備之間的直接聯系，僅依靠現場總線與網絡，就可讓設備之間的通訊得以實現，有效增強了設備相互之間的獨立性，精減了二次接線的數量，節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試，減輕了員工的工作量。網絡通訊層的設備包含通訊管理裝置、網絡交換機、網絡中繼器等，主要作用是讓各個設備或子系統之間能有效進行交流與信息傳遞。站控層包含操作員、工程師、服務器、UPS 等設備，通過分布式與開放式結合的方式，對電廠的設備進行監控和管理以及發揮其他方面的作用。

二、電氣自動化與熱工DCS 控制系統的關聯

電氣系統與熱工自動化相比，在運行中存在著很大的區別。DCS 既具備傳統控制、集中化信息管理、操作顯示等功能，還具備強大的數據采集處理、通信功能，是先進程控技術得以實現的重要保證，具有獨立性、協調性、友好性、靈活性等特點。而在電氣控制中，電氣設備的控制對象要少于熱工設備，操作的頻率較低。在電氣設備出現異常時，需要立即進行處理，在中央信號系統被取消后，只有在系統發出警告，監控人員通過明確的指示時才能采取措施。電氣設備保護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，沒有特別要求常規控制需要的模件類別以及性能，當電氣控制系統要求具備非常高的可靠性，需要獨立的電氣控制器，便于實際工作的順利開展。在電廠電氣自動化的發展過程中，熱工DCS 控制系統有助于進一步提升電廠的自動化水平，便于電廠電氣自動化的運行管理，將熱工DCS 控制系統納入到電氣自動化控制中，可有效提升電廠的運行效益。

三、發電廠電氣系統自動化技術應用

（一）自動監控模式

目前我國的發電廠監控基本上實現了自動化，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、開關柜等設計在一起;第二種是集中模式，該模式主要是將應用的是直接連接的方式。分層分布模式中的網絡層主要負責設置光纖活動電纜，帶也負責對通信管理機展開設置，這一過程中，網絡層會依照發電廠應用的總線技術水平，來進行集中與規約轉換，將所有的設置采集起來，同時傳達命令。而分層分布模式中的站基層主要負責處理間隔層，用來交換所需要的各種信息。集中模式應用的是直接連接的方法，進行強弱信號的轉換，通常都是強信號轉換為弱電信號，同時考慮當時的標準直流信號效果，最終將各個模擬量信號都輸入到和模件柜中，此外，開關量信號也是如此。模件柜端口與分布式控制系統進行有效的連接，利用系統組態，來完成長點電器設備控制。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的問題，降低可靠性，因此這方面有待提高。

（二）自動化監控的關鍵技術

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

（三）電氣自動化技術應用中需要解決的問題

第一，電源設置。正常情況下，發電廠所應用的電源設置并不相同，比如監控系統，應用的是交流與直流電源，而自動化與監控系統則應該應用雙電源以及無擾電源;第二，自動化的監控系統開關通常選擇接口控制方式，因此開關接口與交換信號必須有效對應。盡管此種方式使得線路連接更加的直觀化，產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，對系統功能調整十分不利，一旦某一個功能出現問題，可能整個系統都會出現問題;第三，自動化監控系統是關注的重點問題，尤其是在監控系統調節過程中，必須應用監控加以支持;第四，發電廠電氣系統自動化技術的應用，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內存的影響，記錄下來的事件或者是事故波形并不能滿足分析需求，只能夠重復收集信號，而要重復收集，信號也不夠完整，這對電纜布置將會產生非常大的影響。

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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，中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司電源分公司電氣室.