发电厂电气自动化技术研究

刘美龙，段洪旺，窦鹏冲

中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050031

0 引言

随着科学技术的不断发展和进步，发电厂电气设备应用集成化系统受到了广泛关注，建立完整的一体化控制模式，能在减少通信接口设备数量的同时，优化资源利用效果。

1 发电厂电气自动化系统概述

在发电厂电气自动化系统方案中，电气控制系统（ECS）具有重要的研究意义，是推动电厂电气自动控制工作的关键，可实现计算机信息处理、信号采集整合、现场总线技术处理、以太网应用、继电保护综合控制等工作的融合。并且，能打造完整的一体化应用平台。最关键的是，发电厂电气自动化技术方案中使用ECS系统（见表1），能保证设备运行的可靠性和安全性[1]。

表1 常见ECS实现方式

2 发电厂电气自动化技术应用要点

在发电厂电气系统中，变压器组、升压站和厂用电是关键组成部分，匹配ECS，就能建立更加合理的技术应用平台，发挥自动化技术优势，确保相关工作内容自动化管控效果满足预期。

2.1 电气监控系统

主要是借助电气自动化技术平台完成分散控制系统的实时监控，对备用电源、发电机-变压器组、PC至MCC电源设备等予以实时性分析。在监控的过程中，要及时收集模拟量电压参数、电流参数、无功功率等，尤其是对开关量予以监控信号的收集，确保能为应用提供保障。

（1）电气监控系统要对监控对象予以针对性的管理和监管，采集并且汇总功能类信号，保证能及时结合其应用状态和运行趋势完成报警工作，减少运行不当造成的安全隐患。另外，电气自动化技术能利用远程监控和操作处理，保证监管应用的合理性，并且完成自动控制和手动控制的及时切换。例如，从手动模式切换为发电机顺控自动升压、自动同期并列操作。

（2）借助ECS系统能实现对电气设备联锁和电气参数的实时性测定，在操作站中，操作人员只需要读取CRT画面中显示的设备状态和工况就能落实更加合理的操作。

2.2 升压站网络监控

基于ECS的升压站网络监控平台中，基础网络监控系统分为站控层和间隔层，配合以太网信息处理模式，采取光纤传输介质，能搭建有效的应用框架，并且，升级前置基层，就能扩大系统应用范围，维持综合处理的效果。在升压站网络监控结构中，在测控网络信息的同时，汇总相关数据并上传到调度中心，就能为后续资源的自动调度和调配提供保障。

（1）构成。①站控层。主要功能就是对设备进行实时监控，及时采集流量数据，确保管理效果符合预期。并且，还能对站控层中各个站点的数据传输予以监督，及时回复访问请求。在站控层应用结构中，利用星型网络拓扑结构，配合使用TCP/IP网络传输协议，能将传输速率控制在100 Mb/s左右。②间隔层。包括网络设备、测控单元和保护单元，能应用接口处理完成相关工作，保证站控层和其他层级之间能形成有效的联动。间隔层能实现独立单元工作，即使其他层级失联，依旧能保证网络传输介质通过屏蔽双绞线完成数据信息的传递，且整体抗干扰能力和数据传输效率较好[2]。除此之外，间隔层还具备对现场设备直接发送操作指令的功能，实现对断路器、隔离器等设备开关的远程控制，提升二重保护的效果。③应用层。升压站网络监控体系的可靠性较好，设备完成数据采集的同时，还能配合完成数据存储、数据处理和数据发送，管理中心实时性获取相关信息，并且利用显示屏就能完成图像、声音、文字的查看和分析。尤其是针对预警信号和事故信号，能提醒工作人员第一时间开展相应的处理工作。

（2）组网方案。建立基于以太网为基础的工作模式，并且配置冗余处理模式，主要组成部分包括工作站、主机、五防主机、工程师站和保护管理机，配合网络交换机就能建立完整的组网结构。整个组网体系采取开放式应用模式，有助于保障后续升级和扩建工作，也正是因为网络体系是双以太网结构，所以系统无论是数据传输还是信息交互的可靠性都较好，并且采取双操作员工作站工作机制，维持双机切换中数据管控的科学性，避免信息丢失。例如，按照事件的顺序状态完成时间记录，为系统无缝连接提供保障[3]。

（3）配套装置。第一，数据采集装置。在发电厂电气自动化技术体系中，升压站自动化监控平台要完成数据的收集，主要是对开关量、模拟量和脉冲量予以汇总，依据电气设备信号类型完成区分工作，保证自动化处理的实效性。按照定时采集、越限采集和回忆采集等方式更好地监控相关工作，及时了解设备开关量的异常情况，确保电气自动化处理工作更加流畅和合理。第二，数据存储装置。升压站电气自动化控制体系中，数据存储能为后续工作的开展提供保障，因此，要配置科学规范的数据库工具，保证实时性管理及历史数据参考工作有效开展。第三，智能保护装置。继电器和智能保护装置是维持电气自动化应用的重要元件，而在发电厂电气自动化技术体系中，网络监控系统的智能保护装置可以实现自动发电控制、自动电压控制[4]。第四，顺序控制装置。联动隔离开关、主变分接头、电动接地开关、无功处理设备等，就能建立完整的数据应用控制平台，保证数据调度的完整性和系统的安全性。

2.3 各系统间网络通信

在应用ECS的过程中，配置保护测控装置、组态调控装置等，能在节省通信缆线的同时，提升各个系统模块运行的独立性，并且维持系统操作的安全水平，打造更加高效、可靠、科学的应用平台。

（1）完成现场总线的布置处理。①能支持CAN总线布置，支持多主和单主传输处理，并且，在数据传输过程中若是遭遇数据碰撞，利用重发的方式就能减少数据丢失或者是数据遗漏等问题。CAN总线结构支持10 km左右的通信传输距离，其最高传输速率能达到1 Mbps。②能支持RS-485总线模式。

（2）通信实现过程。在数据完成总线传输工作后，要配合代码保证数据传输的可靠性[5]。部分代码如下：

Unsigned char i:

If (cd＞jsOu){

cd=jsOu；

}

For (i=0，i＜cd;i++){

*hc++=hcOu(i)；

}

jsOu=0；

Return cd；

}

2.4 机组自启停控制系统

在ECS中还能实现机组自启停控制逻辑处理，保证机组顺序控制或者是软手操作控制的规范性。在机组正常启动过程中，发电机满足额定转速3 000 r/min后，ECS就能投入AVR，且在发电机电压满足额定参数数值后，DCS就能投入同期装置ASS，建立完整的控制模式和应用平台，维持整体控制效果。

也正是基于ECS自动实现应用模块的基本情况，配合DCS对AVR和DEH的控制，保证发电机电压和频率管控的规范性，一旦ASS向发电机断路器发送合闸指令，就能真正实现电气自动化远程自动合闸控制。

3 结束语

总之，发电厂电气自动化技术的应用要结合技术标准，落实更加完整的控制方案，确保电气监控过程、升压站网络监控过程、通信过程及远程启停控制等工作的有序落实，确保发电厂远程监督管理项目的综合水平，为自动化管理工作的全面推进提供保障，促进发电厂可持续健康发展。