發電廠升壓站電氣監控系統的技術應用

李騰飛 史陽 高勇

摘要：近年來新建的大型發電機組逐步將電氣系統的一些控制功能納人DCS，采用的方式大多是將斷路器位置信號等開關量直接接人DCS的數據采集系統，電壓、電流等模擬量通過變送器轉換成4mA～20mA電流后接人DCS，經處理后進人監控中。但是發電廠升壓站的綜合自動化有其特殊性：其監控系統是個“大管家”，要面對各廠一電氣設備的監控，要考慮DCS的接人響應和原有的如ECS的接入問題等，所以多數發電廠在電氣綜合自動化的改造方面還持觀望態度。筆者認為，目前發電廠升壓站監控系統進行綜合自動化改造是一種趨勢，是技術發展的必然結果，綜合改造會為發電廠安全穩定運行的可靠的保障。

關鍵詞：綜合自動化;發電廠升壓站;電氣監控系統

一、傳統監控系統的缺陷

1.1監視系統存在的問題

（1）目前多數電廠升壓站對電氣設備信息的監視仍然采用傳統的中央信號光字牌，由于電氣一次，二次設備的改造更新，需要監視的信息增多，原有的光字牌己經遠遠不能滿足監視設備運行和故障信息的需要，而增加新的光字牌需要在原監控盤開孔，或增加新的監控盤，這樣的改造會因為現場各種條件的限制而無法實現。傳統光字牌壽命短，備件價格相對昂貴，且耗能較大。

（2）傳統的監控系統無法實現對微機繼電保護裝置及電氣自動裝置的故障報告及錄波圖等信息的監視，監控人員無法直接查看相關報告信息，因此對這些裝置的運行狀況無法準確掌握。目前，監控人員如要了解相關信息，需要到裝置就地對運行的裝置進行操作查看。且目前這些報告的整理和保存均需人上整理、保存和傳送。

（3）對升壓站的斷路器、隔離開關等設備的狀態及運行信息只能從簡單的信號燈上判斷，而線路運行時的電流、電壓、無功、有功等信息均需通過傳統的模擬表計監視，且需要人工抄表、人工統計和分析。

1.2控制系統存在的問題

（1）目前，多數電廠升壓站隔離開關和斷路器的操作仍然使用傳統的硬搬把（按鈕）操作。傳統的硬搬把（按鈕）在運行時間較長的情況下，接點容易出現不到位，導致操作失敗或誤操作等問題目前市場上搬把（按鈕）質量無法保證，備品備件更換后壽命非常短，且對運行設備進行搬把或按鈕的更換風險較大。

（2）發電廠用公用系統操作存在不方便的問題。因為在多數發電廠，廠用公用系統是不由機組單元值班人員操作的，所以無法納人機組DCS系統。由于廠用公用系統的分布位置比較分散，運行人員對各個廠用開關的操作需要到就地執行操作，且所有開關的操作仍然使用傳統的硬操作。

二、發電廠電氣綜合自動化系統的基本功能和配置

2.1間隔層

間隔層設備一般包括測控裝置、繼電保護裝置及其它的智能電子裝置，其中測控裝置是綜合自動化系統必須的組成部分。在改造的廠站，一般間隔層只涉及到測控裝置部分的安裝。本層其它裝置可以通過不同方式納人綜合自動化系統，如原有的繼電保護裝置、故障錄波器等可以通過現有通訊接口，直接或經過規約轉換接人綜合自動化系統。

間隔層的布置可以采用集中式，即把測控部分集中布置在測控室;也可以采用分散布置，即把測控裝置布置在被監控設備的就地;也可以混合布置。然后通過網絡把間隔層納入到系統。對于升壓站部分的測控裝置宜采用集中布置;對于廠用公用電系統，由于廠用公用負荷在廠區分布比較散，如果測控裝置采用集中布置會浪費大量的電纜，所以宜采用分散布置，通過網線或光纖與系統連接。

2.2通訊層

通訊層把間隔層采集的信息數據送到網上，所有變電站層設備可以共享信息，變電站層發出的命令也可以通過網絡傳給間隔層。目前，綜合自動化系統的通訊網絡主要是采用以太網，支持10M/100M電以太網和光纖以太網絡，通訊協議一般采用國際標準協議，通訊設備均采用通用的工業器材。為了提高網絡的可靠性，一般監控網絡采用雙網冗余配置。

2.3站控層

站控層通常包括監控主站、遠動主站、繼電保護工程師站、“五防”工作站等。監控主站是綜合自動化系統內主要的人機交互界面，它收集、整理、顯示和記錄間隔層設備采集的信息，并根據操作人員的命令向間隔層設備下發控制命令，從而完成對變電站所有設備的監視和控制。目前主站硬件平臺一般為高檔PC機，為了可靠，可以采用雙機冗余運行，其操作系統一般有基于WINDOWS2000和UNIX操作系統幾種情況，相對來講UNIX系統較穩定，但界面較單調。遠動主站完成變電站與調度中心的通訊，實現調度中心對變電站的遠程監控。遠動主站可以代替傳統意義上的RTU系統，并實現其全部功能。

2.4與其它系統的連接

發電廠現有的DCS系統、廠用電ECS系統都可以實現與綜合自動化系統的通訊連接。通常因為DCS系統是針對機組的機、電、爐的監控，綜合自動化系統只對DCS數據進行監視，而不控制;而廠用電系統的ECS可以完全融人綜合自動化系統，實現遠方監控。因為各個廠家的通訊規約不同，發電廠DCS系統與電氣綜合自動化系統之間的通訊，在技術上有一定難度。目前，國內綜合自動化系統的生產廠家已經基本解決了這個問題。也有一些設計部門和生產廠家并不建議把DCS系統和綜合自動化系統關聯，考慮到2個系統的不同作用，建議2個系統獨立運行。具體配置，要考慮各個電廠的實際情況。

三、發電廠電氣綜合自動化改造建議

3.1發電廠電氣綜合自動化改造要做到提前規劃，提前準備對于老的發電廠，電氣綜合自動化改造是個復雜的工程，需要牽涉到各種設備。而電氣監控系統綜合自動化改造是個趨勢，對其改造要有提前規劃和預先準備。在改造前，其它設備的改造或更新，要綜合考慮將來接人綜合自動化系統的問題，如繼電保護裝置、故障錄波器、斷路器和刀閘的輔助接點、五防系統等的改造。在選型時要考慮到將來納人綜合自動化系統的因素。在設備選型、通訊規約、盤位布置、預留接口等方面進行綜合考慮。這樣，在外部環境條件具備的情況下，電氣綜合自動化的改造可以節省大量的人力、物力和時間。

3.2綜合自動化系統的設計和配置要簡練、實用發電廠現有的監視、控制、遠動、五防、保護等裝置情況各不相同。在進行綜合自動化改造時，應該綜合考慮。系統功能配置要力求簡練、實用，應避免功能重復的設備并列運行。對于大屏幕顯示墻等裝飾功能多于實用功能的設備，從節約和實用的角度看，筆者個人認為應該盡量避免使用。

3.3綜合自動化改造要有遠期考慮

a.在綜合自動化系統改造的過程中，受到現場實際情況的限制，有些設備的監控納人綜合自動化系統實施起來暫時比較困難，所以在滿足基本監控功能的情況下，可以把一些不具備條件的設備改造適當后推，放在二期進行。在改造一期時，應完成整個系統的框架，并預留接日，在條件具備時，把設備納入綜合自動化系統。b.老的發電廠設備改造比較頻繁，有的還有擴建計劃，這樣就要求發電廠在電氣監控系統綜合自動化改造時，有一定的前瞻性，為日后新設備納入綜合自動化系統做必要的準備工作。

參考文獻：

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