发电厂电气监控管理系统应用方式探析

发电厂电气监控管理系统应用方式探析

邵云鹏

（西安热工研究院有限公司陕西省西安市710054）

摘要：在我国科学技术水平的不断提高下，信息技术已逐渐被应用到各个行业中，并在电力行业发挥了极为关键的作用。为此，本文将根据发电厂中电气监控系统的特点和监控范围，深入分析发电厂电气监控管理系统应用方式等相关问题。

关键词：发电厂；电气监控；管理系统

一、发电厂中电气监控系统的特点

从现阶段我国发电厂的整体建设情况可以看出，其监控系统主要表现为下面两个特点：第一，和热工设备监控情况进行比较，监控系统实现监控的对象数量很少，实践中对一些电气设备运行情况的监控通常存在数个月的监控间隔期。不过考虑到电气设备一旦在运行期间出现故障，一定会导致供电系统的瘫痪，从而给企业带来较大的成本付出以及无法挽回的经济损失，针对这种现状，发电厂中的管理人员要加大力度对监控系统的设计进行研发，最大程度地依托监控系统来实现电气设备运行情况的实时监控，真正做到能够对故障问题及时发现并及时解决。第二，从发电厂电气设备的自动保护装置设置情况中来看，这些设备一般都具有较好的性能，举例来说，发电机组的保护操作标准一般被设定在40毫秒之内。

二、发电厂电气系统监控范围

发电厂电气系统监控范围包括发电机变压器组和厂用电系统。发电机变压器组的监控范围主要包括：发电机、发电机励磁系统、发电机同期装置、发变组保护、发变组测量系统、故障录波、主变、高压厂变和起备变。厂用电系统的监控范围可分为两个部分：厂用电源和工艺辅助电动机电源。第一，厂用电源。厂用电源按电压等级可以分为中压厂用电源和低压厂用电源。中压厂用电源主要包括：中压配电装置工作进线和备用进线断路器，中压配电装置母线PT，中压电源馈线断路器或接触器，中压厂用电源快速切换装置。低压厂用电源主要包括：低压变压器，低压配电装置进线和母联断路器，低压配电装置母线PT，380VPC至MCC电源馈线断路器，保安电源系统，直流系统，交流不停电电源系统。第二，工艺辅助电动机电源。工艺辅助电动机按电压等级可以分为中压电动机和低压电动机。为保证机组安全停运的电动机被称为保安类电动机。

三、电气监控管理系统配置方案

1.ECMS只监测方案

在这个方案中，电气监控管理系统以数据采集和监视为主，一般正常运行时只监不控。DCS负责全厂设备的监控，通过硬接线对电气系统进行控制。ECMS监测范围主要为：独立的机组电气智能设备（如微机发变组保护、微机厂用电快切装置、微机直流系统总监控器等）；主厂房厂用6kV配电装置；主厂房、辅助厂房400VPC的进线、联络、PT、馈线、电动机回路。ECMS系统将各种数据采集后，以通信方式有选择地上传至系统上层，并通过通信管理机与DCS的电气DPU进行通信。EC—MS系统的功能包括数据采集、信息监测、报表打印、保护定位查询及修改等，在设计上保留了系统控制功能。在这个方案里，DCS负责全厂设备的监控，通过硬接线对电气系统进行控制。但DCS与厂用电微机保护测控装置等智能设备间只保留必要的硬接线（如位置信号、控制出口节点等），省略部分DI点。在此之外，设置电气监测管理系统，该系统包含全部厂用电系统信息，主要包括高、低压厂用电保护测控装置，发变组保护信息，励磁、UPS、直流、保安电源等其他智能设备。DCS与ECMS通信，DCS所需的其余信号经由ECMS的通信管理单元或通信网关传送至DCS。这样，ECMS系统较全面地反映了厂用电系统的信息，但ECMS一般不具有控制功能，控制仍由DCS实现，只有当DCS退出等特殊情况下，ECMS系统才允许具有控制功能。

2.通信管理层

通讯管理层具有数据处理及通信功能，用以实现间隔层设备和站控层设备之间信息的“上传下发”。通过通讯管理层还可以实现ECMS系统与其他智能设备（如：同期、快切、故障录波器等）之间的连接，完成规约转换。在主厂房区域的通讯管理层设备通常集中组屏安装于电气继保室内，也可组屏分散就地安装于配电装置室内。在辅助厂房区域的通讯管理层设备则通常组屏安装于配电装置室内。成对的通讯管理机（热备用）并列运行，—旦其中一个通信接口故障，实现切换。通信管理层与站控层采用双冗余光纤以太网连接，通信管理层与间隔层采用双冗余现场总线连接。

3.间隔层

间隔层主要由各种型号的测控装置、智能仪表等智能装置组成，这些设备通常分散安装于现场中、低压开关柜内。间隔层设备主要完成设备保护和数据采集上传的功能，在站控层或网络失效的隋况下，间隔层设备仍能独立完成设备的就地监控和保护功能。根据不同的功能要求，还负责将上层传来的数据传送到所对应的电气设备，完成相应的功能。现场层的网络结构采用现场总线并根据需要采用自身双网或环型网络结构。现场层设备通过冗余现场总线接人双机热备的通信管理层设备，完成对电气设备模拟量、开关量、报警量等数据的采集和管理，经规约转换后上传至站控层没备。

四、监控系统在总线技术中的实践应用

现今，信息技术在电气设备研发、设计与生产领域已经得到广泛的适用，因此数字化电气监控管理系统得以研发问世，此种系统涵盖了集中式、远程与现场总线监控等三种方式。集中式监控会导致主机冗余下降、电缆数量巨大、控制面积大，且影响系统的可靠性，更易增加控制室火灾风险，二次接线复杂，工作量很大，易造成误操作。考虑到实践中发电厂基于安全生产角度，对监控通信速度的要求，因此，现场总线技术得到电力企业的普遍重视。现今一个时期，借助以太网技术架构的现场总线技术在电气监控系统研发领域内得到广泛采用。依托此种技术能够实现高速的数据信息实时交互，通过借助监控网络的建成，将大幅度提升电气信息的应用频次，也能够依托该项技术，实现对以往较为复杂的电气设备运行管理的操控难度简化处理，进而确保监控系统与管理信息系统的实时数据共享，进而有效地提升发电厂的整体管理效度。电气监控系统通过现场总线方式将通信接口连接，并运用以太网连接相关设备，构成电气监控管理上位机系统。因此，它可节省大量控制电缆，且电气信息量的交换不受影响，可以节约不必要的电能表和变送器，还可以实现一些常规系统不能胜任的功能。

五、系统应用改进需注意的问题

采用目前通常的方法，发电机变压器组、高压厂用工作电源的控制进入机组的DCS控制系统。为了节省机组DCS的投资，可作以下几点改进：第一，机组双套继电保护的各种保护动作信号不再进入机组DCS的SOE系统，改为进入电气系统的故障录波器。故障录波器与机组DCS取同一个GPS对时系统。第二，机组双套继电保护的各种保护动作信号通过保护装置的1KS485通信口接至电气监控管理系统，不再送入DCS系统。运行人员可以通过电气监控管理系统的站控层设备详细知道继电保护的动作情况。第三，数字式自动励磁调整装置的控制部分用硬接线同DCS连接，信号部分也通过Rs485信号经电气监控管理系统接至DCSDPU。

结语：综上所述，现场总线技术的成熟，给电气监控系统的研发设计提供了条件。发电厂通过信息化监控系统的应用，可以实现对电气设备实施运行情况的精准监控，从而可在一定程度上提高企业的管理效率。

参考文献：

[1]郑鸿志，张引.发电厂电气监控系统（ECMS）的应用研究[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2011（01）.

[2]焦邵华，李娟.基于现场总线的大型火电厂电气自动化技术[J].工业控制计算机，2016（11）.

[3]卓伟光.火电厂厂用电监控系统的应用[J].广西电力，2017（4）.