电厂电气综合自动化技术的发展

电厂电气综合自动化技术的发展

杜文军

（神华准格尔能源有限责任公司矸石发电公司内蒙古鄂尔多斯010300）

摘要：电气综合自动化技术在电厂中的应用可以显著提升电厂的综合管理水平，给电厂带来巨大的经济效益。本文首先具体分析了电厂电气综合自动化技术的发展现状，然后阐述了电厂电气自动化技术的改造建议，旨在促进我国电厂电气综合自动化技术的改进，为我国电力行业的迅速发展提供重要借鉴。

关键词：电厂；电气；综合自动化；发展

一、引言

用电系统在电厂发电中的地位至关重要，可以给发电机提供源源不断地电力供应，在很大程度上决定着电厂用电系统的安全性和稳定性，影响着用电系统性能的发挥。电厂电气综合自动化技术就是基于电厂的安全稳定运行被开发出来的，是确保电厂工作顺利开展的重要保障。电气综合自动化技术可以实时收集电厂用电系统的各种数据信息，准确分析电气设备的实际运行情况，以便加强对电气系统的控制和管理。随着电力行业的发展和科学技术的进步，未来电气综合自动化技术的发展空间将会更加广泛。

二、电厂电气综合自动化技术的发展情况

我国于上世纪90年代将DCS系统接入火电厂电气系统中，标志着我国电厂的人工监控逐渐过渡到计算机自动化监控中，这也是我国电厂电气综合自动化技术发展的起源。接入DCS系统的电厂系统设备具有光明的发展前景，学术界对其的研究成果数量也比较多。其中最为主要的两种技术方式分别是集中式和分层式，集中式指的是利用硬接线方式来模拟电气量和开关量信号然后各自接入DCS系统的输入通道和输出通道；分层式是利用数字通信的总线技术将微机型智能保护测控装置接入到DCS系统中。电厂设备大多采用分层式的实现方式，可以预见未来电厂电气综合自动化技术的发展趋势就是分层式，下面就集中式和分层式电气自动化方式进行分析。

1.集中式电气自动化

集中式电气自动化采用的是硬接线方式，这种方式相对来说比较落后。将强电信号转化为弱点信号，模拟电气量和开关量在空接点和直流信号下利用硬接线电缆的形式连接到DCS系统中的输入设备和输出设备中，从而让DCS系统充分发挥出设备监控功能。DCS系统输入设备和输出设备的连接又可再次分为直接接入和远程接入两种方式，直接接入方式利用电缆连接电子间集中阻屏；远程接入方式则利用现场远程采集柜实现远距离的连接。因为DCS系统是在通信方式下进行连接的，所以直接接入和远程接入方式没有本质上的区别。

集中式电气自动化的管理比较方便，设备运行环境良好，硬接线方式的操作较为简便，响应的时间比较短，但是这种方式也具有一定的缺陷，因为采用的是电缆硬接线连线方式，电缆的使用数量和占据的空间均较大，长电缆容易相互影响，而且还会对DCS系统的稳定性带来一定的负面影响。DCS系统的成本比较高，所以不可能将所有的设备都接入到DCS系统中，而只是将几个重要的设备进行连接，这就意味着其他电气设备并没有实现自动化，所以综合来看电厂电气综合自动化水平仍然处在较低的水平上。再加上所有的信息采集量几乎都依靠DCS系统进行处理，工作量越大引起的风险就越大，系统的可靠性就越低。电气监控的主设备系统比较少，无法对复杂化的电气系统进行科学管理，综合化监控技术水平不高。

2.分层式电气自动化

分层式电气自动化技术主要由站级监控层、通信层和间隔层三个层次组成。站级监控层可以通过通信技术对间隔层的数据进行管理和交换。网络层是否光纤以及电缆网络等部件构成的，其数据汇总、转送数据等功能的发挥多依靠的是现场总线技术。间隔层主要是由终端保护测控单元组成的，测控单元和保护单元安装个一次设备和开关柜附近。间隔层测控终端就地安装即可，占地面积比较小。各装置的安装和使用具有灵活性的特点，模拟量数据可以通过交流采样的方式获得，降低了电缆的使用数量，继而减少了投资成本。分层技术的抗干扰能力比较强，所以数据采集具有非常高的精确性。数据采集的空间进一步拓展，使得数据监测工作更加完善。可以实现远距离的修改保护定值，检修维护工作的难度比较小。分层式自动化技术是传统技术的极大更新，发展前景十分光明。在分层式技术的影响下，某个设备出现故障并不会影响周围设备的正常运行，维修养护成本也在可控制的范围内。

分层式技术的关键主要在于以下几个方面：第一，通信网网络。ECS系统的操作环境比较差，通信网络作为非常重要的技术与电气自动化监控系统功能的发挥有直接的关系，现在使用较为广泛的是电缆现场总线网络方式。光纤通信方式则正在普及开来。如果数据通信出现了问题，系统就会自动切换到冗余通道中，从而显著提升系统的稳定性和可靠性。第二，间隔层终端测控保护单位。测控保护单位是确保电厂用电系统性能充分发挥的重要技术之一，其特点是灵活性、速动性以及可靠性。电厂用电系统的保护装置主要由综合保护测控装置、线路等装置构成的，可以对计算机进行保护、详细记录故障以及对数据进行实时采集。第三，设立监控主站。监控主站的作用是对电厂用电系统进行全面监控和管理，根据系统运行管理规定以及发电机组的容量决定是配置单机系统还是双机系统。

三、电厂电气自动化技术的改进建议

电气自动化技术在电厂中的应用可以有效确保电厂用电系统的正常运行，给电厂带来较大的经济效益，显著改善电厂的管理水平和监控水平。但是就目前电厂电气自动化技术的应用现状来看，仍然具有较大的改进空间。不管是改造火电厂还是水电厂，在应用电气自动化技术之前都必须全面了解电厂的发展情况，制定科学的改造方案和改造计划，重点检查内部电气设备的质量。在更新电气设备时需要重点考虑继电保护器的接线问题，制定可行性较高的接线方案。电厂电气综合自动化技术的改造需要考虑经济性、实用性等原则，因为电厂中使用的各种设备的运行原理和功能都不同，所以在设备改造过程中必须充分结合电厂的实际发展情况，立足于电厂的整体布局进行安排，尽量防止出现错误接线的现象，如果电气综合自动化系统设置完成后出现了功能重复的现象，不仅会影响系统性能，而且重新改造还会在一定程度上增加电气设备的投资成本。

电厂应用电气综合自动化技术并在原有电力管理系统基础上进行电气自动化改造的根本目的是为了降低电厂运行成本，提高电厂运行效率和经济效益，促进电厂的更好更快发展。为了充分实现这个目标，电气自动化改造应该立足于整体，将眼光放长远。虽然在电气自动化改造过程中并不能将改造所有的电气设备，也不可能将所有的电气设备都接入到自动化系统中，有的设备在改造过程中会受到诸多因素的限制，针对这个情况，电厂在电气自动化改造过程中应该在在整体系统中预留一个借口，以便目前无法进行改造的设备将来可以进行自动化改造。

结束语

综上所述，电气自动化技术在电力行业中的应用逐渐普及开来，给电力企业带来了巨大的经济效益。随着电力行业的发展和科学技术的进步，电厂的自动化管理已是时代前进的必然趋势，电气综合自动化系统的引进就是响应时代发展潮流的重要体现，通过电气自动化技术对电厂电气设备进行管理和监控，有利于全面确保电气设备的正常稳定运行。

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