浅析电气自动化技术在电厂的应用韩家森

浅析电气自动化技术在电厂的应用韩家森

韩家森

阳西海滨电力发展有限公司529800

摘要：电厂电气自动化系统是一个包含监控计算机系统、网络系统、通信系统和现场总线系统等多个方面。其中计算机系统中涉及到计算机主机、备用计算机和虚拟计算机等；通信处理技术主要是以现场总线技术、可编程控制技术和监控技术，这些技术在应用中是以设备的就地安装为基础的，这样可以有效的提高信息的传递，减少成本浪费。本文介绍了电厂电气自动化系统的概念和构成，并就电气自动化技术在电厂中的应用做了简单探讨，阐述了自动化发展趋势。

关键词：电力电气；自动化技术；应用

前言

近几年来，我国经济呈现出稳定、持续、高速的发展态势，促使电厂生产模式的优化，各种电厂每年为我国创造出来的电能不断增多，也为我国经济建设事业的发展做出了积极贡献。随着计算机网络技术、信息技术的飞速发展，高参数、大容量发电机组成为我国电力行业的主要设备，它在一定程度上提高了电厂工作效率、降低了造价成本，提高了电力企业市场竞争力，但是也给电气控制和管理提出了新要求。电气自动化便是基于这种时代背景下产生的新技术，它的应用为我国电力事业发展做出了积极贡献。

1、电厂电气自动化系统概述

电厂电气综合自动化系统是指采用监控系统、通信接口、测控、保护等电气设备来信息管理、保护、控制、检测电厂全部电气设备。电气系统在过去往往都是自动化水平相对落后，采用”一对一”的仪表监视和硬件连接。而随着科学技术的快速进步，绝大多数发电厂的热工系统自动化运行都是采用集散控制系统，集散控制系统是一种相对较为独立的电气控制系统，包括厂用子系统、机组子系统和升压站子系统等电气子系统计。电厂电气自动化系统主要由站控层、网络通讯层、间隔层三层系统组成。

1.1网络通讯层

主要包括网络交换机、网络中继器、规约转换装置、通讯管理装置。

1.2间隔层

主要是通过间隔分布式的方法来将间隔层设备布置在电气自动化系统中，直接将厂用电保护测控装置下放至开关场中，减少大量的二次接线，各设备相对独立，将原本引入到主控室的保护电缆、控制电缆、测量电缆、信号电缆统统取消，与网络通讯层的设备通讯只是依靠现场总线来进行，这样一来，既大幅度降低了维护工作量和安装调试工作量，又节省了投资，一举两得。间隔层的主要设备有：

1.2.1安全自动装置。励磁调节系统、直流系统、故障录波、安全稳定装置、升压站子系统、自动准同期装置、厂用电快速切换装置、备用电源自投装置。

1.2.2厂用电子系统。400V厂用电保护与测控装置、10/6kV厂用电保护与测控装置。

1.2.3机组子系统。综合测控装置、母线保护装置、线路保护装置、升压变压器保护、发电机（发变组）保护。

1.3站控层

站控层的主要设备有：卫星对时装置（GPS）、不间断电源（UPS）、通信服务器、工程师站、操作员站、服务器。采用开放式设计、分布式设计来完成站控层内监控功能，配置模式选为多种，这样既能够使得电厂内所有电气设备的管理、监控变得更加地合理、灵活，又能够确保整个系统可靠。

2、电厂电气自动化技术的应用

2.1电厂电气自动化监控模式

电气自动化技术在电厂工作中，其是以保护间隔层终端测控元件为基础的，是通过通信网络、信号传输设备、信号处理设备为基础进行综合管理的，从而将其列为一个综合的单元模式。在现场布置中，是通过现场配置保护元件的方式来实现该区域稳定性和可靠性要求，是保证电厂用电安全的关键。

2.1.1集中监控方式

集中式监控主要是用处理器把监控系统的功能进行集中。这种集中式监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设训’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足主机冗余的下降、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。

2.1.2远程监控方式

远程监控模式主要是利用晶体管等原件组建模拟电路。远程监控的的硬件系统主要负责收集数据和情况判断。其优势是便于工作人员操作，不用在各变电站或电气设备关键处安排人手，就能完成对电气设备的监控。但是远程监控的缺点是无法实现远程调控。电厂的硬件设备虽然能够监控系统运行，但是对于发生故障的元件，不能自动排除故障，缺乏故障诊断能力。这是由于远程监控的硬件系统是由不同的元件构成，每个元件之间是相互独立的，因此当发生问题时，系统无法控制总体。这个缺陷直接影响电厂电气设备运行的安全性和稳定性，不利于风险预防。

2.1.3现场总线监控方式

近年来，随着科学技术的发展，逐渐兴起一种新的监控方式——总线监控。采用这种总线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、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，可以节省火量控制电缆，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。凶此现场总线监控方式是今后火力发电厂计算机监控系统的发展方向。

2.2电厂电气自动化监控关键技术要点

2.2.1间隔层终端测控保护单元

分层分布式系统以间隔层一次设备为单位，现场配置测控保护单元。该单元对其可靠性、灵敏性、速动性和选择性都有很高的要求，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，应该用专有保护装置实现。

2.2.2通信网络

ESC系统的运行环境是高电压、大电厂的恶略环境，电磁干扰大。通信网络是ESC系统的关键组成部分，其性能直接影响到自动化系统的功能。目前大多数电厂采用的用电缆现场总线网络方式和光纤通信。

2.2.3监控主站

监控主站是实现厂用电器设备监控和管理的主要设备，安置在站级监控层，根据发电机机组的容量和运行管理要求设计主站配置的设备和规模，可配置成单机、双机和多机系统，标准的设备主要有有数据库服务器、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。

3、需要注意的问题

3.1设备问题

系统设备的质量直接关系着系统功能的发挥，其影响是极其巨大的。在对系统设备进行选择时，必须结合电厂的实际需求，选择符合国家安全质量标准的设备，切实保证设备的质量可以满足自动化系统的使用要求。例如，电厂监控系统的电源分为直流电源和交流电源两种，需要根据电厂的实际情况进行选择，避免出现电源不匹配或质量不合格等现象。

3.2操作问题

员工在进行系统和设备的操作时，必须做到认真细心，把握每一项程序，减少操作失误的发生几率。同时，电力企业要加强对于员工专业技能的培训，确保员工严格按照作业指导书的操作规范和标准进行，推动电气自动化系统的稳定运行。

3.3故障处理问题

电气自动化系统在运行过程中，对于故障的处理往往都是采用录播的方式，并向工作人员发出警报信息，提醒工作人员进行处理。这种故障处理方式的缺陷在于无法对故障发生的过程进行全面收集，使得工作人员需要耗费一定的时间才能找出问题的所在，无形中降低了故障处理的效率，影响企业生产经营的顺利进行。因此，需要相关技术人员努力，对自动化系统的故障处理方式进行改进和完善。

4、电气自动化技术今后的发展趋势

4.1智能化

计算机网络的发展为电气自动化系统的发展提供了基本的前提条件，使得电厂的自动化设备逐渐走向智能化发展的方向。随着电气自动化技术的不断发展，在电厂实际应用时，除了要对电厂设备运行情况进行监督控制，还要承担站控层之间的联系、设备运行状态记录存储和防控错误操作等任务。电气自动化系统的监控功能既要实现对内监控，也要实现对外监控。对内监控指的是对间隔层实施监管，主要负责总结反馈故障和意外处理的信息。过去，这个步骤需要由电厂派专人进行抄表记录，而智能化的电气自动化系统可以实现自动抄表，完成对设备的判断分析功能，大大减少了电厂工作人员的工作量，提高了工作效率。

4.2与网络技长联系紧密化

工业化领域引入以太网，是工业现代化发展的趋势。以太网能够用更快的速度，更大的容量，更低的成本完成信息传输，被各个领域普遍采用。电力部门和电厂多采用嵌入式以太网系统。现代化的网络技术使电厂能够顺利完成数据交换，保证电气自动化能够顺利进行。网络技术为电厂进设备监控提供了基础，以太网保证了监控的有效性，保证了数据信息交换白勺实效性。电气自动化系统离不开网络技术，并在与网络技术日益联系紧密的过程中减少了人工作时间和工作量，大大节约了成本。

4.3更多使用交换器控制

传统的电厂设备系统不能满足发展迅速的电子行业。要完成高速高效的数据集成任务，就要更多地使用交换器控制电路。这种交换器控制的方法可以解决过去电机设备受到震动和杂音干扰的问题，技术的不断提高能够减少噪音，减小对电气自动化设备元件的干扰和损耗。谐振式直流逆变器改变了传统的硬件开关切换膜式，更加适应电气化设备的需要

4.4将测量、保护和控制合为一体

现阶段，我国电力行业的主要是采用站内采集测量，分开进行保护的原则。这种原则在功能上没有太大区别，但是却极大地降低了运行效率，增加了运营成本。因此，希望在未来的工作中，以运行成本为出发点，采用测量、保护和控制合为一体的工作方式，从而更好地实现电力系统的自动化。

5、结语

电气自动化设备具备高速高效的特点，能够节约成本，减少电厂工作人员的工作量，因此在电厂和各大电力企业中得到了普遍使用。电气自动化设备利用发展的计算机网络技术，充分提高电厂机电设备的使用效率，保证了设备运行的安全和稳定。同时，使企业在市场竞争中始终保持成本优势，促进了电力企业和电厂的全面发展。