關于電廠電氣二次設備及自動化改造的思考

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司 湖南 長沙 410007)

關于電廠電氣二次設備及自動化改造的思考

高遠

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司湖南長沙410007)

目前很多電廠存在電氣設備逐漸老化，難以滿足運行實際需要，影響電廠運行效益的情況。因此，對電廠內電氣二次設備進行自動化升級改造也日趨重要起來。本文首先對電廠二次設備配置的主要特點進行了介紹，并對電廠電氣二次設備及自動化改造的原則進行了分析，然后以某電廠作為研究對象，對其電氣二次設備及自動化改造要點進行了較深入地探究。

電廠；電氣設備；自動化

一、引言

電廠中存在大量結構復雜功能多樣化的設備，而電氣二次設備也是電廠設備的重要組成部分。目前很多電廠二次設備老化較嚴重，功能性難以提高，越來越不滿足電廠運行需求。隨著電氣自動化技術的快速發展，通過對電氣設備進行自動化改造升級，不但能降低電廠運行中的故障發生率，保障設備安全穩定的運行。同時也有利于降低電廠生產能耗，有效提升機組運行效能，因此，對電廠二次設備自動化改造方案的探究工作也迫在眉睫。

二、電廠二次設備配置的主要特點

電廠二次設備主要依靠全分布、全開放、雙冗余的計算機信息網絡配置技術來實現。其中，計算機監控系統又可以被分為控制層、物理層和廠站層。其中，控制層主要是由GIS室、各個機組、公用設備、調試試驗等所組成的；物理層主要是由GIS保護設備、發電機組、工業設備遠程、繼電器、接觸器、測溫元件、水輪機調速器等所組成的；廠站層主要是由歷史記錄服務器、閘門控制系統、數據服務器、行政電話和調度電話服務器、放電數據分析站等所組成的，其在實際運行過程中具有告警、見識、顯示等功能。

三、電廠電氣二次設備及自動化改造原則

在進行電廠電氣二次設備及自動化改造過程中，需要注意以下幾點原則：第一，解決電氣設備安全生產中的主要問題，提升電廠運行水平，為電廠機組設備運行的可靠性、安全性和穩定性提供保障。第二，保障電能質量以及電網運行穩定性，提升機組調節速度以及反事故速度，進而促進電廠生產效率的提升，這樣不僅能夠有效減少電廠運行所需成本，同時還能夠極大的減小電廠工作人員的工作強度，逐步推進電廠實現無人化值班。

四、電廠電氣二次設備及自動化改造實例

(一)概況分析

在本次研究中，以某電廠作為研究對象，對電廠電氣二次設備以及自動化改造方案進行詳細分析。該電廠為水電廠，其主要作用在于調節水庫。電廠水輪發電機組裝機為4×6500KW。水電廠的建設時間比較早，因此該水電廠科技水平比較低，自動化程度比較差。隨著使用年限的正常，很多設備都逐漸出現老化問題。在水電廠日常運行過程中，需要花費很多人力和財力對設備進行維護管理。另外，由于設備老舊，很多設備出現故障問題后缺少設備廠的技術支持或缺少配套零部件，難以進行維修。現如今，為了避免上述情況的發生并提升水電廠的運行效能，可以采用自動化技術，提升水電廠運行管理水平。

(二)微機保護系統改造

該水電廠主要的保護系統改造含有以下內容：(1)發電機差動保護單元改造：欠勵保護和CT斷線保護、負序電壓閉鎖過電流保護、比率差動保護、過電壓保護、過負荷保護、過勵保護、轉子一點接地保護、發電機后備保護低壓閉鎖過電流保護、定子接地保護。(2)10kV配電站保護單元改造：小電流接地報警、低壓閉鎖過電流保護、瞬時速斷保護、帶延時過流保護。(3)廠用變壓器保護單元改造：電壓回路斷線保護、電流速斷保護、零序電流保護、過電流保護、過負荷保護。通過對上述保護進行改造升級能大幅提升該水電廠的安全性和穩定性。

(三)計算機監控系統改造

在電廠自動化運行方面，應用了計算機監控系統。但是，由于該水電廠建設及投運時，自動化監控水平并不成熟。使得該水電廠現場監控系統的靈敏度、可靠性、時效性等都比較低。其中，通訊板發生了多次損壞的問題，在使用幾個月后，即被擱置停用。在對電廠設備進行自動化改造時，采用計算機監控系統進行監控管理，通過應用場站控制系統，可以對電廠運行過程中所產生的各類信息數據進行收集和整理，同時，還可以將其與標準參數進行比較分析，及時發現不良問題，然后采取有效的調節和控制策略，進而提升電廠運行可靠性。現地控制層能夠對電廠運行中所產生的數據進行采集、處理、控制。同時，還可以對系統進行自診斷和調節。通過對該電廠實施上述改造方案，電廠能以廠站級遠方自動方式和現地自動方式兩種方式運行。在其運行過程中，系統可以對電廠設備的運行參數進行收集和預處理，從而掌握電廠設備的運行狀態。

在電廠運行現場數據采集方面，可以應用現地LCU裝置來實現，對于所有采集數據，可通過人機聯系設置投入和退出，對于參數限值，也可采用人工修訂方式。在計算機監控系統的運行過程中，安全監視也是十分重要的功能之一，通過應用計算機系統，可以對電廠設備的實際運行狀態進行監控管理，如果發現其在運行過程中出現異常，或者運行參數超越了設定的限值，則計算機監控系統可以及時將這一情況報告給值班工作人員，同時做好實施記錄，便于后期檢查。值班運行工作人員通過監控系統的人機接口設備，可對電廠設備的運行狀態進行檢查分析，并且顯示出設備運行參數和記錄內容。在監控系統的實際運行過程中，可根據原先設定的原則以及命令，控制機組的啟動、停機、跳閘等操作，同時對系統運行狀態進行監控。運行人員只需要對系統的人機接口進行監控，然后再結合實際情況對機組的運行功率進行調節，結合生產要求設定機組負荷、定子線圈溫度、各軸承溫度等等。

(四)視頻監控系統

該電廠二次設備自動化改造的基礎是TCP/IP技術，為了有效實現系統聯網和圖像信息共享，在電廠中控室中，需要構建監控平臺，對系統設備接入情況、報警聯動、圖像存儲、圖像調度等進行有效管理，該系統應用先進的H.264或者MPEG4編解碼，因此，對于系統任何點的圖像，都可以進行一次編解碼，能夠有效提升圖像質量。另外，該系統在對圖像進行實時轉發時，延時也符合行業規范。對于監控室的監控平臺，采用嵌入式設計方式以及硬件結構設計方式，監控系統的接入點比較多，能夠實現24h持續運行，同時，也不會受到網絡病毒的影響。除此以外，為了更好的滿足實際需要，系統監控平臺可以實現應用擴展，比如報警信號接入、對門禁系統的互聯互通、SCSI、FCSAN和IPSAN等多種存儲方式。

五、結語

綜上所述，隨著科學技術的快速發展，很多電廠二次設備運行效果已經很難滿足實際需要，通過將自動化設備應用于電廠二次設備中，能夠有效提升電廠運行水平。二次設備包括變壓器、微機系統等等，通過實現自動化改造，能夠提升電廠二次設備的使用性能，降低故障發生率，同時，在計算機輔助下，可以對電廠所有二次設備實現自動化改造，從而全面提升設備運行質量，進而確保電氣設備的可靠及安全性。

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高遠(1983.01-)，男，助理工程師，本科，從事繼電保護、電氣二次設計及工程物資采購工作。