对发电厂电气综合自动化系统的探讨

　　摘要：本文主要分析了发电厂电气系统综合自动化的现状及发展，并进一步的介绍了电气系统综合自动化的实现方式，与此同时还提出了将微机综合自动化技术应用于发电厂电气系统的新思路。最后笔者结合现阶段的发展状况，针对发电厂电气自动化的改造谈了几点自己的看法。

　　关键字：发电厂,电气自动化,自动化控制

　　集测量、监控、通讯、继电保护及安全自动装置等功能于一体的现代电厂电气系统就是电气综合自动化系统。目前我国绝大部分110千伏之的变电站大都达到了自动化，不用人员现场看护操作，而220千伏之上变电站电气系统也正不断提高其自动化的技术水平，整理现场看护操作人员大大减少。但电厂的电气综合自动化系统的特殊要求，还没有很好的将微机综合自动化这一新技术应用在这一系统之中，从而导致目前的电厂系统的各种保护和安全自动装置都处于相对独立运行的现状难以改变。基于此，改造电厂电气系统的综合自动化就显得尤为重要，确保电厂安全可靠稳定的运行。

　　一、我国电厂电气系统综合自动化的现状

　　当前，我国很多电厂大都采用DCS系统，虽然能达到基本运行和控制等基础性的功能，但应用电气系统还比较缺乏。一般情况下，目前的电厂系统的各种保护和安全自动装置都处于相对独立运行的现状，并与DCS系统时尚信号交换和有效控制，但DCS系统无法反映电气设备运行时的测量、事故的追踪及保护动作等信息，只能体现出电厂电气系统的单一画面，显示电气运行设备是否有功、电压及电流等基本电气量，只能达到控制开关和调整励磁等简单的控制。因为电厂中应用DCS系统较为广泛，这就必须将DCS系统的可行性接入电气系统。通常情况下采取硬接的方式，接入量一般是DO、DI和模拟量三种。但这种连接方式将拥有抗干扰力不强的缺点，且由于接入量的增加而增加投资成本，导致信息监测不健全和工程造价高等后果的发生，最终造成无法全面实施电气系统综合自动化的管理。而采用微机系统的综合自动化，其采用的分散分布技术，具有结构简便灵活。维护简单、安全可靠、节约资源等特点，因此，将微机综合自动化系统应用在电厂电气系统中显得极其重要，不仅降低了成本，也减少了人员的需求，提升了性能，大大加快电厂电气综合自动化系统的改进进程。

　　二、电气自动化控制系统的设计思想

　　1、远程监控方式

　　远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

　　2、集中监控方式

　　这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

　　3、现场总线监控方式

　　现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

　　三、如何实现电厂电气系统的综合自动化

　　通过现场总线和电气保护自动装置的综合形成电厂的电气监控系统,并与DCS的有效结合来实现发电厂的电气综合自动化。其中,DCS系统是电厂中自动化系统的核心。在电厂电气综合自动化实现过程中要解决以下两方面的问题。

　　1、注意现场总线的标准

　　对于现场总线,由于保护和自动装置的生产厂家不同,其标准可能不同,不能简单地相连接。可行的办法是:将厂用电气系统的所有装置按照同一总线标准分为子系统,每一子系统里的设备及装置与同一种总线标准适合。再将这几部分的子系统与DCS系统和电气工作站相连,并由监控系统完成总线连接及信息传送等。

　　2、电气综合自动化系统的构建

　　整个系统分为三层,由里到外依次是测控保护层、通信管理层、后台机系统,各层间相互联系,履行各自的功能。对于测控保护层,其功能是测量与控制保护,由各种保护和自动装置构成。利用现场总线技术能很好的解决该层装置多且分散的问题,实现分散控制;对于通信管理层,该层行使传递和反馈信息的功能,它将DCS对上一层的控制命令送往各个相关的装置,并将各装置上的信息反馈到DCS系统。根据通信管理层与上位机系统的连接方式、现场总线方式、测控保护装置的数量等,可有不同的配置;对于后台机系统,其主要由DCS系统和电气工作站组成。DCS系统不仅可依靠DO、DI控制各类电气设备,还可以通过信息管理层获得所需的诸如开关状态等其他信息,并将这些信息传送至工作站。DCS的控制层可实现DCS与通信管理层的连接。而电气工作站,主要就是接收来自通信管理装置上传的所有信息,进行相应的分析处理,并完成画面的反映及相关整理电气量的显示,实现厂用电系统的计算机监控功能。

　　四、发电厂电气系统综合自动化的优越性

　　在发电厂的电气系统实施综合自动化，其最终目标是运行人员凭借综合自动化系统，通过操作员工作站的显示器、鼠标和键盘对全厂电气设备进行监控和管理。发电厂电气综合自动化系统的优越性体现在以下方面：

　　1、采用常规控制模式时所有断路器需要运行人员一对一手动操作，接线复杂且造价高。另一方面由于受到控制室屏面的限制，大量厂用电系统的开关只能就地操作。电气设备进入综合自动化系统后，取消了常规的强电控制屏台，取消了大量的常规表计和光字牌，所有断路器的控制操作均可在操作员工作站上实现软手操，降低了劳动强度且节省投资。

　　2、发电机系统可实现由零起升速、升压到并网带初始负荷的程序控制和软手操控制。根据实际运行水平和设备可靠性，机组程控并网可设置人工间断点，分步进行。

　　3、厂用电系统按启动/停机阶段和正常运行阶段的要求实现程序控制和软手操控制。厂用电系统采用微机型综合保护测控装置，可分布安装在各电气间隔，真正做到了分层分布，系统可靠性高。

　　4、易于实现发电厂电气系统防误闭锁功能，减少误操作。

　　5、升压站的网控自动化作为一个专门子系统纳入电气综合自动化系统，取消独立设置的网控计算机系统。

　　6、系统软件为电气各子系统提供结构清晰的系统图，如发变组系统图、厂用电系统图、厂用电公用部分系统图和升压站系统图等。系统软件具有数据处理和统计、事故报警记录和追忆、画面生成和显示、报表生成和打印等诸多后台功能。对于继电保护和其它电气专用自动装置以及电气程序控制，系统软件提供专用操作窗口。

　　7、实现对所有电气设备的测量、保护、控制、监视和信息管理。电气综合自动化系统与电厂DCS 系统之间采用网络通信方式，二者交换的信息量不受限制，并可节省大量控制电缆和变送器，改变了只有少数重要电气量才接入DCS 的状况，提高了发电厂的自动化水平。

　　五、结语

　　在科学技术日新月异的今天，发电厂电气部分的综合自动化是一种趋势，对于它的成功改造，将会大大的提高发电厂的自动化水平。同时，采用电气综合自动化技术，能够节约大量的成本，提高电气系统的可靠性。

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文章名称： 对发电厂电气综合自动化系统的探讨

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