發電廠電氣技術論文
隨著資訊網路技術發展水平的不斷提高，發電廠電氣技術也漸漸地被人們所關注。小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
發電廠電氣自動化技術初探
摘要：本文分析了發電廠用電系統的特點，通過介紹電氣綜合自動化系統的功能，探討了目前電氣自動化控制系統的設計思想，展望了將來電氣自動化控制系統的發展趨勢。
關鍵詞：發電廠;電氣自動化;技術;分析
中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：
從佈置方式和數量上來看，廠用電裝置分散安裝於各配電室和電動機控制中心，元件數量眾多，執行管理資訊量大，檢修維護工作複雜。與熱工系統相比較， 電氣裝置操作頻率低，有的系統或裝置執行正常時，幾個月或更長時間才操作一次;電氣裝置保護自動裝置要求可靠性高動作速度快，比如保護動作速度要求在40ms 以內完成。在電氣裝置本身構造上，其具有聯鎖邏輯較簡單、操作機構複雜的特點。在構建ECS時，其系統結構與DCS 的聯網方式是確保系統高可靠性的關鍵。既要實現正常起停和執行操作外，又要實現實時顯示異常執行和事故狀態下的各種資料和狀態並提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統在最安全合理的工況下工作。
1 集中模式
1.1 原理
集中模式也就是傳統的硬接線方式，將強電訊號轉變為弱電訊號，採用空接點方式和4—20mA標準直流訊號，通過電纜硬接線將電氣模擬量和開關量訊號一對一接至DCS的I/O模件櫃，進入DCS進行組態， 實現對電氣裝置的監控。這種模式又分為直接I/0接人方式和遠端I/0接人方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，後者是在資料較集中且離主控室較遠的電氣裝置現場設立遠端I/0採集櫃，然後通過通訊方式與 DCS控制主機相連，兩者具有相同的實現技術，本質上沒有區別。
1.2 優點
電氣量的採集集中組屏，便於管理，裝置執行環境好;硬接線方式成熟，響應速度快。
1.3 缺點
1.3.1 電纜數量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進的干擾也可能影響DCS的可靠性。
1.3.2 DCS系統按“點”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進入DCS，系統監測的電氣資訊不完整。
1.3.3 所有資訊量均要集中彙總至 DCS系統，風險集中，影響系統可靠性。
1.3.4 由於 DCS除錯一般是最後進行，採用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求。
1.3.5 沒有獨立的電氣監控主站系統，無法完成較複雜的電氣執行管理工作***如防誤、事故追憶、繼電保護執行與故障資訊自動化管理、錄波分析等高階應用功能***，不能實現電氣的“綜合自動化”。
2 分層分散式模式
2.1 原理
分層分散式模式從邏輯上將ECS劃分為三層，即站級監控層、通訊層和間隔層***間隔單元***。間隔層由終端保護測控單元組成，利用面向電氣一次迴路或電氣間隔的方法進行設計，將測控單元和保護單元就地分佈安裝在各個開關櫃或其他一次裝置附近。網路層由通訊管理機、光纖或電纜網路構成，利用現場匯流排技術，實現資料彙總、規約轉換、轉送資料和傳控制命令的功能。站級監控層通過通訊網路，對間隔層進行管理和交換資訊。
2.2 優點
2.2.1 間隔層測控終端就地安裝，減少佔用面積，各裝置功能獨立，組態靈活，可靠性高。
2.2.2 模擬量採用交流取樣，節省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強，系統採集的資料精度大大提高。
2.2.3 系統採集的資料量提高，監控資訊完整，能實現在遠方對保護定值的修改及訊號復歸，執行維護方便。
2.2.4 分散式結構方便系統擴充套件和維護，區域性故障不影響其他模組***部件***正常執行。
2.2.5 設定獨立的電氣監控主站，便於分步除錯和投運，滿足倒送電的要求。同時有利於廠用電系統的執行、維護和檢修。
2.3 關鍵技術
2.3.1 間隔層終端測控保護單元。分層分散式系統的最大特點就是以間隔層一次裝置為單位，現場配置測控保護單元。該單元是保障廠用電系統安全、穩定執行最重要、最有效的技術手段，對其可靠性、靈敏性、速動性和選擇性都有很高的要求，因此不宜由DCS來實現保護功能，而應該採用專用保護裝置來實現。廠用電系統保護主要有線路、廠用變、電動機綜合保護測控裝置等，實現微機化保護、實時資料採集、 遠方及就地控制以及記錄故障資料等功能。
2.3.2 通訊網路。 ECS系統安裝工作於高電壓、大電場的環境，工作環境惡劣、電磁干擾大，因而通訊網路是ECS系統的關鍵組成部分，通訊網路的效能直接影響著自動化監控系統的整體效能。目前較為流行的採用電纜現場匯流排網路方式，光纖通訊亦開始被使用者逐步接受。
通訊管理層是間隔層和站控層之間的橋樑，方案中一般採用雙冗餘的設計思想，按照通訊管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，當資料通訊網路中出現問題時，系統能自動切換至冗餘裝置或通道，以提高系統可靠性。
2.3.3 監控主站。監控主站安置在站級監控層，實現廠用電電氣系統監控和管理，主站配置的裝置和規模需要根據發電機機組的容量和執行管理要求進行設計，即可以配置成單機、雙機或多機系統，標準的裝置主要有資料庫伺服器、應用和Web伺服器、操作員站、工程師站 以及其他網路裝置、GPS和印表機。 儘管配置的裝置規模不同，但配置的軟體以及完成的功能基本一樣。軟體主要有前置機軟體、實時資料庫軟體、人機介面軟體和圖形建模軟體等。功能主要有系統監控功能、資料管理功能、系統管理功能以及應用分析功能等。
另外，主站系統可通過多種方式與DCS系統、MIS系統和SIS系統傳輸資料。
2.3.4ECS與DCS的協調控制。由於電氣系統與熱工系統在執行過程和控制要求上有著很多不同之處，所以在設計規劃階段和排程執行過程時必須要考慮 ECS與DCS系統之間的功能分工和協調控制，主要體現在以下幾點： 由DCS實現電動機連鎖邏輯控制操作，廠用電自動切換邏輯由專用電氣裝置實現。 由ECS實現繼電保護、故障錄波和事故追憶等功能的管理。 控制操作主要在DCS操作員工作站進行，DCS系統授權後也可在ECS操作員工作站進行，但要保證控制權的唯一性。
3 技術的發展趨勢
3.1 嵌入式工業乙太網技術的應用
由於現場匯流排通訊協議技術標準的多樣性，難以統一，使其不能滿足以上效能要求，而乙太網由於其傳輸速度快、容量大、網路拓撲結構靈活以及低成本等特點，在商業領域和工業領域內得到了大規模的應用。該技術成為建立電氣綜合自動化中無縫通訊的最好選擇。
工業乙太網技術直接應用於工業現場裝置間的通訊已成大勢所趨。隨著乙太網通訊速率的提高，全雙工通訊、交換技術的發展，為乙太網的通訊確定性問題的解決提供了技術基礎，從而為乙太網直接應用於工業現場裝置間通訊提供了技術可能。
利用嵌入式軟、硬體，在微控制器系統上實現工業乙太網技術又稱為嵌入式乙太網。國外大的電力裝置供應商紛紛推出了基於嵌入式乙太網的微機保護測控裝置 ，國內電力裝備製造商開發的最新綜合自動化系統中，也把嵌人式乙太網成功應用於二次保護控制裝置，因而嵌入式乙太網是電氣綜合自動化系統間隔層網路通訊的必然發展方向。
3.2綜合智慧化技術的應用
ECS系統控制發展經由計算機控制取代了傳統操作盤控制，目前又由計算機控制向綜合智慧控制和管理髮展，主要表現在間隔層和站控層兩方面。
間隔層的保護和測控單元由傳統的相對獨立設計，向著集保護、測量、控制、遠動於一體的綜合化及網路化智慧保護測控單元發展，直接面向一次裝置或裝置組合，就地安裝，除實現繼電保護、實時電量監控、狀態資訊記錄及歷史記錄等基本功能外，還能與站控層聯網實現事故分析、狀態監視、微機防誤操作和安全保障等功能。
站控層監控系統由滿足基本執行SCADA功能，向全面提高執行和管理自動化水平發展。監控主站採用先進的資料探勘技術對電氣實時資料倉庫和歷史資料倉庫的資料進行分析，提供一系列的高階應用功能。這些功能分為對外和對內兩大部分。對外的功能是指給DCS和SIS等其他系統提供資料，實現機組優化控制和優化管理等綜合智慧控制;對內的功能是指集間隔層裝置的監控管理、自動抄表、裝置管理、定值管理、故障資訊管理、裝置線上診斷和小電流接地選線等功能於一體。
4 結束語
本文提出了廠用電電氣自動化技術的發展趨勢，隨著IEC國際標準在工業化領域內的認同和應用普及，基於同一國際標準的全開放式的數字化廠用電電氣綜合自動化將是下一步研究的重點。
參考文獻：
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篇二
發電廠電氣自動化技術應用方法初步研究
摘 要：隨著我國社會經濟的不斷髮展，我國東西部經濟發展不平衡也日漸顯著，特別是在發電廠自動化技術應用及研究上存在著很大的差距，在一些發展比較緩慢的地區，各種原因造成的安全問題還時有發生。本文就發電廠自動化技術的應用進行了相關問題的探討和研究，通過對電網系統自動化控制模式的完善，以及對現有成功使用案例的研究，制定出配置更加靈活和更容易維護的自動化控制技術。
關鍵詞：熱工自動化;電氣自動化;電氣監控系統
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 ***2013*** 20-0000-01
發電廠的自動化控制系統的配置方式和數量相對比較複雜，同時在設計的過程中往往會使用較多的電器元件，所以執行管理中需要控制的資訊量十分龐大。多種因素共同造成了對於發電自動控制系統檢修工作的複雜性。所以在電器裝置的自動化控制中需要提高電器裝置的可靠性和執行效率。
一、發電廠自動化技術基本功能
發電廠的自動化控制過程中的一個重要工作環節就是對相關資訊的蒐集，這個工作環節的最主要作用就是將發電廠工作現場的各種模擬資料資訊經過計算機系統進行檢驗，在檢驗的過程中如果發現被處理資料存在偏差還可以同時進行合理性的矯正，這有利於對重要資料進行整理。一般情況下，對模擬訊號進行採集的過程中，同時也要對電流、功率等因素進行測定。在檢測過程中檢測的資料將通過畫面進行直接顯示，螢幕上主要顯示發電廠工作的所有模擬量、相關的計算量，開關、斷路器資料等多種相關資料，處於掛牌檢修狀態的部分電器元件也將顯示在螢幕上。
自動化系統中的檢測警報功能能夠使得工作人員將發電廠的全部裝置的執行資訊的實時狀態瞭如指掌，在進行資料監控的同時還能夠將系統的資訊結合畫面的功能顯示出來。如在發電廠中的模擬量如果發生超越極限的情況，監視功能控制系統就會自動地將發生越界的物件的名稱、編號、時間以及相關引數值等多種重要資料顯示出來，同時進行列印和上傳，還能夠對發生次數進行計算。警報分為事故警報和預告警報兩種方式，這兩種方式通過不同的顏色進行顯示，通過分析不同的顏色進行區分。
在進行實際操作的工作過程中主要分為兩級別控制、現場自動控制、上機控制和DCS控制著四種控制方法，其中後三種控制方式比第一種控制方式更為靈活，具有更強的可操作性，命令操作的順序成為操作優先順序，保證合理的操作優先順序可以確保控制系統的一致性和安全性，能夠極大地提高安全生產的效率。一旦發電廠的某些重要裝置發生安全事故，控制系統將會對資訊進行及時上傳，通過計算機的計算進行快速反應，同時制定出最合理的解決方案。在事故處理結束後會自動對資料進行分析和儲存，得出系統性的解決辦法，預防類似事故的再次發生。
二、發電廠的新型電氣化自動控制技術
隨著發電廠自動化控制系統科技的不斷髮展，一種建立在先進資訊化平臺上的發電廠自動化控制系統越來越多地應用於生產領域。其中ECS系統在發電廠電氣控制系統中應用比較廣泛的一種系統，這種系統具有計算機處理、訊號的採集與處理、現場匯流排技術、乙太網、繼電保護等技術綜合研發。應用計算機、現場匯流排、乙太網、訊號處理、繼電保護等技術實現對發電廠的發電機、變壓裝置、電動機、反饋線等電器裝置以及電氣化裝置的測量、處理、控制、保護、監測、故障分析、保護等多種功能。這種系統採用了分層式的系統架構，自下向上分別為控制層、管理層和間隔層，其中控制層包括了硬體服務、工作站硬體等方面的工作硬體。主要通過電抄表、錄波分析等應用軟體進行各種工作系統的通訊連線。
ECS工作系統採用了一體化設計的方式將管理層和站控層進行了一體化設計，保證了組態除錯可以一次性完成，極大地提高了除錯的工作效率，同時從整體的角度完善了系統的通訊工作功能，保證了通訊層和間隔層之間的通訊速度，並且使用DCS、MIS等資料端作為通訊介面，使得ECS和DCS之間的相互通訊不受限制，還可以節省大量通訊線纜和變送器裝置，降低工作成本。同時系統採用了先進的自動化裝置，完全實現了不受通訊限制的獨立執行，保證了系統工作的安全性和可靠性。
GCS監控系統的間隔層使用的測控系統具有比較完善的遮蔽和隔離元件，因此該系統的抗干擾能力較強，能夠適用於各種複雜的工作環境。而且系統中還使用了新型的冗餘技術，實現了雙線網路控制、站控裝置冗餘以及雙層以太控制等多種模式控制，從工作效率上確保了工作系統的穩定性。工作系統中的安全部件當中還設定有防火牆等多種防毒措施，並且根據網路分段和資料加密等多種方式提高了網路資訊傳輸的安全性。除此之外，在ECS工作系統中還增加了系統的自我診斷和自我恢復的功能，這是傳統電器裝置所不具備的。這就使得監控系統的間隔層、站控層和管理層具備了自我修復的功能。在通訊層和管理層之間還添加了一種類似於熔斷的網路資料中斷方式，這就在很大程度上提高了監控系統自我修復的效率。同時在通訊管理層中使用了雙通道進行資料的備份、恢復和及時上傳，提高了資訊傳輸和資訊資料處理的效率。系統採用了具有更高效能的微處理器，硬體的配置上也選擇了具有多個CPU的智慧化結構主機，確保在巨大資料計算工作量時不至使得硬體損壞，同時在作業系統上使用了領先水平的嵌入式多個任務可以同時進行操作的作業系統，這就極大地提高了資料的處理速度和處理效率，保證了發電廠的工作效率和安全工作係數，保證了發電廠的固定財產和工作人員的生命財產安全。
三、結束語
綜上所述，發電廠的自動化控制系統是由一組獨立分佈的計算機控制系統進行控制的，和電廠的執行電氣相比，這個方案比較經濟且更加具有可行性。隨著資訊網路技術發展水平的不斷提高，網路化的資訊科技工作效率也越來越高，在不久的將來將全面實現發電廠電氣控制系統工作的完全自動化，同時最終實現和DCS系統的合併，實現較大規模的資訊資源共享，這將使得電力系統自動化控制進入到一個新的發展階段。
參考文獻：
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