發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)淺析

卓凱

【摘 要】改革開放以來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛，不僅提高了發(fā)電廠的運(yùn)行和管理水平，也大大降低了資源的消耗，增加了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，本研究從電氣綜合系統(tǒng)概述出發(fā)，研究了自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的問題，改造自動(dòng)化系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議，又分析了電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠；電氣綜合系統(tǒng)；自動(dòng)化

信息技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展加快了電氣設(shè)備的自動(dòng)化進(jìn)程，在發(fā)電廠的高效運(yùn)營和提高經(jīng)濟(jì)效益方面都作出了重要的貢獻(xiàn)，但是在發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中還存在一定的問題，需要進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)。

1.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概念

電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，就是集測量、監(jiān)控、通訊、繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置等多種功能于一體的現(xiàn)代電廠電氣系統(tǒng)。

1.2電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要從三個(gè)層次進(jìn)行，首先是間隔層的設(shè)計(jì)，這一部分是完成對數(shù)據(jù)的采集還有保護(hù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的功能；其次是通訊層的設(shè)計(jì)，通過多協(xié)議的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)各信息還有控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，同時(shí)方便實(shí)現(xiàn)管理、控制系統(tǒng)與現(xiàn)場采集網(wǎng)絡(luò)的隔離和安全訪問控制；最后是管理層的設(shè)計(jì)，采用POWERVIEW系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上層電子綜合控制系統(tǒng)當(dāng)中的SCADA/HMI的功能、同時(shí)采用PMS來完成專業(yè)的保護(hù)管理工作。

注意現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)，出于對保護(hù)和自動(dòng)裝置的生產(chǎn)廠家不同的考慮，標(biāo)準(zhǔn)可能也會(huì)有所不同，不能進(jìn)行簡單的連接，可以將廠用電氣系統(tǒng)的所有裝置按照同一總線標(biāo)準(zhǔn)分為不同的子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)里的設(shè)備和裝置與同一種總線標(biāo)準(zhǔn)相匹配。

對電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)可以分為三層進(jìn)行構(gòu)建，從里到外依次是測控保護(hù)層、通信管理層和后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)，三層之間是相互聯(lián)系的、各自履行各自的功能。電氣工作站，主要就是接收來自通信管理裝置上傳的所有信息，進(jìn)行相應(yīng)的分析處理，并完成畫面的反映及相關(guān)電氣量的顯示，實(shí)現(xiàn)廠用電系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能。

2.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題

2.1監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷

監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要通過相關(guān)的控制軟件、圖形的系統(tǒng)軟件、通信系統(tǒng)和電腦來實(shí)現(xiàn)控制過程，保證監(jiān)控系統(tǒng)的良好運(yùn)行具有重要作用，通過對電廠電氣的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行，可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)一些運(yùn)行管理中容易出現(xiàn)的問題。監(jiān)控系統(tǒng)分為監(jiān)視系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，現(xiàn)在很多電廠的升壓站仍然采用的是傳統(tǒng)的中央信號(hào)光字牌，隨著電氣一次和二次設(shè)備的改造和更新，監(jiān)視的信息量逐漸增多，傳統(tǒng)式的光字牌已無法滿足新的需求，而新的光字牌又因?yàn)楝F(xiàn)場的條件限制無法實(shí)現(xiàn)；傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)不能對微機(jī)繼電保護(hù)裝置和電氣自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，所以監(jiān)控人員就無法了解相關(guān)的報(bào)告信息，要想掌握相關(guān)信息，就要到實(shí)地去進(jìn)行操作查看，而且這些都需要人工的進(jìn)行整理和保存，比較繁雜；現(xiàn)在多數(shù)的電廠升壓站隔離開關(guān)和斷路器的操作仍然使用的是傳統(tǒng)的按鈕操作，而這種按鈕在較長時(shí)間的工作時(shí)間后，接點(diǎn)容易出現(xiàn)不到位的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致操作出現(xiàn)錯(cuò)誤；發(fā)電廠的公用系統(tǒng)操作很不方便，公用系統(tǒng)的位置比較分散，操作人員需要到實(shí)地進(jìn)行操作，所有開關(guān)的操作也要進(jìn)行傳統(tǒng)的硬操作。

2.2繼電保護(hù)系統(tǒng)存在的問題

某些線路在母線出現(xiàn)短路時(shí)，電流很大，母線進(jìn)線不能用電流階梯來進(jìn)行速斷保護(hù)整定，只能用過流保護(hù)來延時(shí)以切除故障，使得母線本身出現(xiàn)故障時(shí)不能實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)跳閘；如果某出線出現(xiàn)短路而它的保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，就有可能導(dǎo)致事故已擴(kuò)大后再通過其后備保護(hù)延時(shí)跳閘，即母線進(jìn)線作為其后備保護(hù)跳閘；由于母線保護(hù)的整定對其它保護(hù)的影響較大，一般是在合閘過程中起作用，合閘后自動(dòng)解除。因此，在母線并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，任何一段母線故障或出線保護(hù)拒動(dòng)都會(huì)引起兩段母線全停。

3.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用

以太網(wǎng)具有傳輸速率快、容量大、所需成本低的優(yōu)點(diǎn)，并已經(jīng)成功地應(yīng)用在了工業(yè)領(lǐng)域，如果將以太網(wǎng)應(yīng)用在發(fā)電廠可以有效地控制現(xiàn)場設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同終端數(shù)據(jù)之間交換的實(shí)時(shí)性和可靠性，管理者也可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)督，節(jié)省了人力、節(jié)約了成本；隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PWM變換器已經(jīng)被越來越多的廠家廣泛的應(yīng)用。直流環(huán)逆變器通過把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振支路上，因此改變了傳統(tǒng)的在高壓下切換硬件開關(guān)的模式，使電力電子器件在零電壓或零電流下可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，從而大大降低了開關(guān)的損耗程度，減少了逆變器的尺寸，達(dá)到降低成本的目的。

4.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的改造建議

4.1做好改造前的準(zhǔn)備工作

要在電廠電氣自動(dòng)化改造之前做好規(guī)劃工作，本著科學(xué)、合理、節(jié)約的原則，做好準(zhǔn)備工作，包括改造的內(nèi)容和更新的設(shè)備，同時(shí)還要注意對繼電保護(hù)裝置、斷路器等設(shè)備在型號(hào)、預(yù)留接口等在接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后的問題。

4.2在設(shè)計(jì)過程中要本著實(shí)用的原則

基于發(fā)電廠監(jiān)控、五防、保護(hù)等設(shè)備的工作原理和性能的差異，在進(jìn)行改造時(shí)要做到整體把握，本著實(shí)用的原則，綜合進(jìn)行考慮，避免出現(xiàn)功能重復(fù)的設(shè)備同時(shí)運(yùn)行。

4.3要正確認(rèn)識(shí)到改造的目的是為了發(fā)電廠的高效運(yùn)行

改造要著眼于長遠(yuǎn)，注重遠(yuǎn)期目標(biāo)，一些發(fā)電廠由于經(jīng)濟(jì)條件和場地條件的限制，可能一時(shí)無法進(jìn)行改造，就需要在改造時(shí)把這些不具備改造條件的設(shè)備都綜合的考慮進(jìn)去，在整體的改造框架下，預(yù)留出接口，便于以后的再改造。老式的發(fā)電廠設(shè)備改造比較繁雜，有的還在擴(kuò)建中，要求發(fā)電廠在電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造時(shí)，具備一定的前瞻性，以便日后新設(shè)備在納入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)具有可能性。

5.電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

5.1變頻器逐漸將由低頻發(fā)展成高頻

高頻變頻器電路在不阻礙逆變器工作頻率提高的同時(shí)能將開關(guān)的損耗降到最低，進(jìn)而使逆變器的尺寸減少、實(shí)現(xiàn)降低成本，同時(shí)還可以將逆變器在高功率下實(shí)現(xiàn)集成化，直流逆變器電路的發(fā)展前景是十分廣闊的。

5.2電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展逐漸將受到電子技術(shù)的影響

最初單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了電氣自動(dòng)化設(shè)備的更新?lián)Q代，這期間電氣自動(dòng)化仍然存在一些問題，電氣自動(dòng)化得以發(fā)展的最根本原因是由于技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品與之前產(chǎn)品之間比較已經(jīng)大幅度的減少了通信電纜和電力電纜的使用量，不僅降低了設(shè)備的體積，還降低了占地面積，大大的節(jié)約了所需成本，以后電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展將會(huì)更加依賴于電子技術(shù)的發(fā)展。

5.3通用變頻器將會(huì)大量的投入使用

通用變頻器具有高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快；豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng)；全方位的偵測保護(hù)功能，可以瞬間停電后再啟動(dòng)；低頻轉(zhuǎn)矩輸出180%，低頻運(yùn)行特性良好；加速、減速、動(dòng)轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能?？梢詰?yīng)用在自動(dòng)扶梯、線纜機(jī)械、化工機(jī)械和油田設(shè)備等行業(yè)中，種種應(yīng)用優(yōu)勢將會(huì)擴(kuò)大通用變頻器的使用。

6.結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，發(fā)電廠的電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢，如何搞好自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)成為了研究的重點(diǎn)，對于提高發(fā)電廠本身的自動(dòng)化水平具有重要的作用，采用綜合的自動(dòng)化技術(shù)可以大大的降低成本和資源，還可以提高使用的可靠性。

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