发电厂电气技术论文
发电厂电气技术论文
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发电厂电气技术论文篇一
发电厂电气自动化技术初探
摘要：本文分析了发电厂用电系统的特点，通过介绍电气综合自动化系统的功能，探讨了目前电气自动化控制系统的设计思想，展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。
关键词：发电厂;电气自动化;技术;分析
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
从布置方式和数量上来看，厂用电设备分散安装于各配电室和电动机控制中心，元件数量众多，运行管理信息量大，检修维护工作复杂。与热工系统相比较， 电气设备操作频率低，有的系统或设备运行正常时，几个月或更长时间才操作一次;电气设备保护自动装置要求可靠性高动作速度快，比如保护动作速度要求在40ms 以内完成。在电气设备本身构造上，其具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点。在构建ECS时，其系统结构与DCS 的联网方式是确保系统高可靠性的关键。既要实现正常起停和运行操作外，又要实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统在最安全合理的工况下工作。
1 集中模式
1.1 原理
集中模式也就是传统的硬接线方式，将强电信号转变为弱电信号，采用空接点方式和4—20mA标准直流信号，通过电缆硬接线将电气模拟量和开关量信号一对一接至DCS的I/O模件柜，进入DCS进行组态， 实现对电气设备的监控。这种模式又分为直接I/0接人方式和远程I/0接人方式两种，前者是将电缆接至电子间集中组屏，后者是在数据较集中且离主控室较远的电气设备现场设立远程I/0采集柜，然后通过通信方式与 DCS控制主机相连，两者具有相同的实现技术，本质上没有区别。
1.2 优点
电气量的采集集中组屏，便于管理，设备运行环境好;硬接线方式成熟，响应速度快。
1.3 缺点
1.3.1 电缆数量大，电缆安装工程量大，长距离电缆引进的干扰也可能影响DCS的可靠性。
1.3.2 DCS系统按“点”收费，不仅投资大，而且只有重要的电气量才能进入DCS，系统监测的电气信息不完整。
1.3.3 所有信息量均要集中汇总至 DCS系统，风险集中，影响系统可靠性。
1.3.4 由于 DCS调试一般是最后进行，采用集中模式通常难以满足倒送厂用电的要求。
1.3.5 没有独立的电气监控主站系统，无法完成较复杂的电气运行管理工作(如防误、事故追忆、继电保护运行与故障信息自动化管理、录波分析等高级应用功能)，不能实现电气的“综合自动化”。
2 分层分布式模式
2.1 原理
分层分布式模式从逻辑上将ECS划分为三层，即站级监控层、通信层和间隔层(间隔单元)。间隔层由终端保护测控单元组成，利用面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计，将测控单元和保护单元就地分布安装在各个开关柜或其他一次设备附近。网络层由通信管理机、光纤或电缆网络构成，利用现场总线技术，实现数据汇总、规约转换、转送数据和传控制命令的功能。站级监控层通过通信网络，对间隔层进行管理和交换信息。
2.2 优点
2.2.1 间隔层测控终端就地安装，减少占用面积，各装置功能独立，组态灵活，可靠性高。
2.2.2 模拟量采用交流采样，节省二次电缆，降低了成本，抗干扰能力增强，系统采集的数据精度大大提高。
2.2.3 系统采集的数据量提高，监控信息完整，能实现在远方对保护定值的修改及信号复归，运行维护方便。
2.2.4 分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块(部件)正常运行。
2.2.5 设置独立的电气监控主站，便于分步调试和投运，满足倒送电的要求。同时有利于厂用电系统的运行、维护和检修。
2.3 关键技术
2.3.1 间隔层终端测控保护单元。分层分布式系统的最大特点就是以间隔层一次设备为单位，现场配置测控保护单元。该单元是保障厂用电系统安全、稳定运行最重要、最有效的技术手段，对其可靠性、灵敏性、速动性和选择性都有很高的要求，因此不宜由DCS来实现保护功能，而应该采用专用保护装置来实现。厂用电系统保护主要有线路、厂用变、电动机综合保护测控装置等，实现微机化保护、实时数据采集、 远方及就地控制以及记录故障数据等功能。
2.3.2 通信网络。 ECS系统安装工作于高电压、大电场的环境，工作环境恶劣、电磁干扰大，因而通信网络是ECS系统的关键组成部分，通信网络的性能直接影响着自动化监控系统的整体性能。目前较为流行的采用电缆现场总线网络方式，光纤通信亦开始被用户逐步接受。
通信管理层是间隔层和站控层之间的桥梁，方案中一般采用双冗余的设计思想，按照通信管理机双机热备用或双通道备用原则配置，当数据通信网络中出现问题时，系统能自动切换至冗余装置或通道，以提高系统可靠性。
2.3.3 监控主站。监控主站安置在站级监控层，实现厂用电电气系统监控和管理，主站配置的设备和规模需要根据发电机机组的容量和运行管理要求进行设计，即可以配置成单机、双机或多机系统，标准的设备主要有数据库服务器、应用和Web服务器、操作员站、工程师站 以及其他网络设备、GPS和打印机。 尽管配置的设备规模不同，但配置的软件以及完成的功能基本一样。软件主要有前置机软件、实时数据库软件、人机界面软件和图形建模软件等。功能主要有系统监控功能、数据管理功能、系统管理功能以及应用分析功能等。
另外，主站系统可通过多种方式与DCS系统、MIS系统和SIS系统传输数据。
2.3.4ECS与DCS的协调控制。由于电气系统与热工系统在运行过程和控制要求上有着很多不同之处，所以在设计规划阶段和调度运行过程时必须要考虑 ECS与DCS系统之间的功能分工和协调控制，主要体现在以下几点： 由DCS实现电动机连锁逻辑控制操作，厂用电自动切换逻辑由专用电气装置实现。 由ECS实现继电保护、故障录波和事故追忆等功能的管理。 控制操作主要在DCS操作员工作站进行，DCS系统授权后也可在ECS操作员工作站进行，但要保证控制权的唯一性。
3 技术的发展趋势
3.1 嵌入式工业以太网技术的应用
由于现场总线通信协议技术标准的多样性，难以统一，使其不能满足以上性能要求，而以太网由于其传输速度快、容量大、网络拓扑结构灵活以及低成本等特点，在商业领域和工业领域内得到了大规模的应用。该技术成为建立电气综合自动化中无缝通信的最好选择。
工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋。随着以太网通信速率的提高，全双工通信、交换技术的发展，为以太网的通信确定性问题的解决提供了技术基础，从而为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。
利用嵌入式软、硬件，在单片机系统上实现工业以太网技术又称为嵌入式以太网。国外大的电力设备供应商纷纷推出了基于嵌入式以太网的微机保护测控设备 ，国内电力装备制造商开发的最新综合自动化系统中，也把嵌人式以太网成功应用于二次保护控制设备，因而嵌入式以太网是电气综合自动化系统间隔层网络通信的必然发展方向。
3.2综合智能化技术的应用
ECS系统控制发展经由计算机控制取代了传统操作盘控制，目前又由计算机控制向综合智能控制和管理发展，主要表现在间隔层和站控层两方面。
间隔层的保护和测控单元由传统的相对独立设计，向着集保护、测量、控制、远动于一体的综合化及网络化智能保护测控单元发展，直接面向一次设备或设备组合，就地安装，除实现继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等基本功能外，还能与站控层联网实现事故分析、状态监视、微机防误操作和安全保障等功能。
站控层监控系统由满足基本运行SCADA功能，向全面提高运行和管理自动化水平发展。监控主站采用先进的数据挖掘技术对电气实时数据仓库和历史数据仓库的数据进行分析，提供一系列的高级应用功能。这些功能分为对外和对内两大部分。对外的功能是指给DCS和SIS等其他系统提供数据，实现机组优化控制和优化管理等综合智能控制;对内的功能是指集间隔层装置的监控管理、自动抄表、设备管理、定值管理、故障信息管理、设备在线诊断和小电流接地选线等功能于一体。
4 结束语
本文提出了厂用电电气自动化技术的发展趋势，随着IEC国际标准在工业化领域内的认同和应用普及，基于同一国际标准的全开放式的数字化厂用电电气综合自动化将是下一步研究的重点。
参考文献：
[1] 庞军.电气自动化监控技术在电厂中的应用发展[J].能源电力,2011，(7).
[2] 张俊.电力系统中电气自动化技术的探索[J].中国新技术新产品,2010，(9).
发电厂电气技术论文篇二
发电厂电气自动化技术应用方法初步研究
摘 要：随着我国社会经济的不断发展，我国东西部经济发展不平衡也日渐显著，特别是在发电厂自动化技术应用及研究上存在着很大的差距，在一些发展比较缓慢的地区，各种原因造成的安全问题还时有发生。本文就发电厂自动化技术的应用进行了相关问题的探讨和研究，通过对电网系统自动化控制模式的完善，以及对现有成功使用案例的研究，制定出配置更加灵活和更容易维护的自动化控制技术。
关键词：热工自动化;电气自动化;电气监控系统
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2013) 20-0000-01
发电厂的自动化控制系统的配置方式和数量相对比较复杂，同时在设计的过程中往往会使用较多的电器元件，所以运行管理中需要控制的信息量十分庞大。多种因素共同造成了对于发电自动控制系统检修工作的复杂性。所以在电器设备的自动化控制中需要提高电器设备的可靠性和运行效率。
一、发电厂自动化技术基本功能
发电厂的自动化控制过程中的一个重要工作环节就是对相关信息的搜集，这个工作环节的最主要作用就是将发电厂工作现场的各种模拟数据信息经过计算机系统进行检验，在检验的过程中如果发现被处理数据存在偏差还可以同时进行合理性的矫正，这有利于对重要数据进行整理。一般情况下，对模拟信号进行采集的过程中，同时也要对电流、功率等因素进行测定。在检测过程中检测的数据将通过画面进行直接显示，屏幕上主要显示发电厂工作的所有模拟量、相关的计算量，开关、断路器数据等多种相关数据，处于挂牌检修状态的部分电器元件也将显示在屏幕上。
自动化系统中的检测警报功能能够使得工作人员将发电厂的全部设备的运行信息的实时状态了如指掌，在进行数据监控的同时还能够将系统的信息结合画面的功能显示出来。如在发电厂中的模拟量如果发生超越极限的情况，监视功能控制系统就会自动地将发生越界的对象的名称、编号、时间以及相关参数值等多种重要数据显示出来，同时进行打印和上传，还能够对发生次数进行计算。警报分为事故警报和预告警报两种方式，这两种方式通过不同的颜色进行显示，通过分析不同的颜色进行区分。
在进行实际操作的工作过程中主要分为两级别控制、现场自动控制、上机控制和DCS控制着四种控制方法，其中后三种控制方式比第一种控制方式更为灵活，具有更强的可操作性，命令操作的顺序成为操作优先级，保证合理的操作优先级可以确保控制系统的一致性和安全性，能够极大地提高安全生产的效率。一旦发电厂的某些重要设备发生安全事故，控制系统将会对信息进行及时上传，通过计算机的计算进行快速反应，同时制定出最合理的解决方案。在事故处理结束后会自动对数据进行分析和储存，得出系统性的解决办法，预防类似事故的再次发生。
二、发电厂的新型电气化自动控制技术
随着发电厂自动化控制系统科技的不断发展，一种建立在先进信息化平台上的发电厂自动化控制系统越来越多地应用于生产领域。其中ECS系统在发电厂电气控制系统中应用比较广泛的一种系统，这种系统具有计算机处理、信号的采集与处理、现场总线技术、以太网、继电保护等技术综合研发。应用计算机、现场总线、以太网、信号处理、继电保护等技术实现对发电厂的发电机、变压设备、电动机、反馈线等电器设备以及电气化装置的测量、处理、控制、保护、监测、故障分析、保护等多种功能。这种系统采用了分层式的系统架构，自下向上分别为控制层、管理层和间隔层，其中控制层包括了硬件服务、工作站硬件等方面的工作硬件。主要通过电抄表、录波分析等应用软件进行各种工作系统的通信连接。
ECS工作系统采用了一体化设计的方式将管理层和站控层进行了一体化设计，保证了组态调试可以一次性完成，极大地提高了调试的工作效率，同时从整体的角度完善了系统的通信工作功能，保证了通信层和间隔层之间的通信速度，并且使用DCS、MIS等数据端作为通讯接口，使得ECS和DCS之间的相互通信不受限制，还可以节省大量通信线缆和变送器设备，降低工作成本。同时系统采用了先进的自动化设备，完全实现了不受通讯限制的独立运行，保证了系统工作的安全性和可靠性。
GCS监控系统的间隔层使用的测控系统具有比较完善的屏蔽和隔离组件，因此该系统的抗干扰能力较强，能够适用于各种复杂的工作环境。而且系统中还使用了新型的冗余技术，实现了双线网络控制、站控设备冗余以及双层以太控制等多种模式控制，从工作效率上确保了工作系统的稳定性。工作系统中的安全部件当中还设置有防火墙等多种杀毒措施，并且根据网络分段和数据加密等多种方式提高了网络信息传输的安全性。除此之外，在ECS工作系统中还增加了系统的自我诊断和自我恢复的功能，这是传统电器设备所不具备的。这就使得监控系统的间隔层、站控层和管理层具备了自我修复的功能。在通信层和管理层之间还添加了一种类似于熔断的网络数据中断方式，这就在很大程度上提高了监控系统自我修复的效率。同时在通信管理层中使用了双通道进行数据的备份、恢复和及时上传，提高了信息传输和信息数据处理的效率。系统采用了具有更高性能的微处理器，硬件的配置上也选择了具有多个CPU的智能化结构主机，确保在巨大数据计算工作量时不至使得硬件损坏，同时在操作系统上使用了领先水平的嵌入式多个任务可以同时进行操作的操作系统，这就极大地提高了数据的处理速度和处理效率，保证了发电厂的工作效率和安全工作系数，保证了发电厂的固定财产和工作人员的生命财产安全。
三、结束语
综上所述，发电厂的自动化控制系统是由一组独立分布的计算机控制系统进行控制的，和电厂的运行电气相比，这个方案比较经济且更加具有可行性。随着信息网络技术发展水平的不断提高，网络化的信息技术工作效率也越来越高，在不久的将来将全面实现发电厂电气控制系统工作的完全自动化，同时最终实现和DCS系统的合并，实现较大规模的信息资源共享，这将使得电力系统自动化控制进入到一个新的发展阶段。
参考文献：
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[4]吴胜强，李铁，尹德胜.DJK型无线调车机车信号及监控系统的推广应用[J].铁道通信信号，2012.
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