发电厂升压站电气监控系统的技术应用

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　　摘要：近年来新建的大型发电机组逐步将电气系统的一些控制功能纳人DCS，采用的方式大多是将断路器位置信号等开关量直接接人DCS的数据采集系统，电压、电流等模拟量通过变送器转换成4mA～20mA电流后接人DCS，经处理后进人监控中。但是发电厂升压站的综合自动化有其特殊性：其监控系统是个“大管家”，要面对各厂一电气设备的监控，要考虑DCS的接人响应和原有的如ECS的接入问题等，所以多数发电厂在电气综合自动化的改造方面还持观望态度。笔者认为，目前发电厂升压站监控系统进行综合自动化改造是一种趋势，是技术发展的必然结果，综合改造会为发电厂安全稳定运行的可靠的保障。
　　关键词：综合自动化;发电厂升压站;电气监控系统
　　一、传统监控系统的缺陷
　　1.1监视系统存在的问题
　　（1）目前多数电厂升压站对电气设备信息的监视仍然采用传统的中央信号光字牌，由于电气一次，二次设备的改造更新，需要监视的信息增多，原有的光字牌己经远远不能满足监视设备运行和故障信息的需要，而增加新的光字牌需要在原监控盘开孔，或增加新的监控盘，这样的改造会因为现场各种条件的限制而无法实现。传统光字牌寿命短，备件价格相对昂贵，且耗能较大。
　　（2）传统的监控系统无法实现对微机继电保护装置及电气自动装置的故障报告及录波图等信息的监视，监控人员无法直接查看相关报告信息，因此对这些装置的运行状况无法准确掌握。目前，监控人员如要了解相关信息，需要到装置就地对运行的装置进行操作查看。且目前这些报告的整理和保存均需人上整理、保存和传送。
　　（3）对升压站的断路器、隔离开关等设备的状态及运行信息只能从简单的信号灯上判断，而线路运行时的电流、电压、无功、有功等信息均需通过传统的模拟表计监视，且需要人工抄表、人工统计和分析。
　　1.2控制系统存在的问题
　　（1）目前，多数电厂升压站隔离开关和断路器的操作仍然使用传统的硬搬把（按钮）操作。传统的硬搬把（按钮）在运行时间较长的情况下，接点容易出现不到位，导致操作失败或误操作等问题目前市场上搬把（按钮）质量无法保证，备品备件更换后寿命非常短，且对运行设备进行搬把或按钮的更换风险较大。
　　（2）发电厂用公用系统操作存在不方便的问题。因为在多数发电厂，厂用公用系统是不由机组单元值班人员操作的，所以无法纳人机组DCS系统。由于厂用公用系统的分布位置比较分散，运行人员对各个厂用开关的操作需要到就地执行操作，且所有开关的操作仍然使用传统的硬操作。
　　二、发电厂电气综合自动化系统的基本功能和配置
　　2.1间隔层
　　间隔层设备一般包括测控装置、继电保护装置及其它的智能电子装置，其中测控装置是综合自动化系统必须的组成部分。在改造的厂站，一般间隔层只涉及到测控装置部分的安装。本层其它装置可以通过不同方式纳人综合自动化系统，如原有的继电保护装置、故障录波器等可以通过现有通讯接口，直接或经过规约转换接人综合自动化系统。
　　间隔层的布置可以采用集中式，即把测控部分集中布置在测控室;也可以采用分散布置，即把测控装置布置在被监控设备的就地;也可以混合布置。然后通过网络把间隔层纳入到系统。对于升压站部分的测控装置宜采用集中布置;对于厂用公用电系统，由于厂用公用负荷在厂区分布比较散，如果测控装置采用集中布置会浪费大量的电缆，所以宜采用分散布置，通过网线或光纤与系统连接。
　　2.2通讯层
　　通讯层把间隔层采集的信息数据送到网上，所有变电站层设备可以共享信息，变电站层发出的命令也可以通过网络传给间隔层。目前，综合自動化系统的通讯网络主要是采用以太网，支持10M/100M电以太网和光纤以太网络，通讯协议一般采用国际标准协议，通讯设备均采用通用的工业器材。为了提高网络的可靠性，一般监控网络采用双网冗余配置。
　　2.3站控层
　　站控层通常包括监控主站、远动主站、继电保护工程师站、“五防”工作站等。监控主站是综合自动化系统内主要的人机交互界面，它收集、整理、显示和记录间隔层设备采集的信息，并根据操作人员的命令向间隔层设备下发控制命令，从而完成对变电站所有设备的监视和控制。目前主站硬件平台一般为高档PC机，为了可靠，可以采用双机冗余运行，其操作系统一般有基于WINDOWS2000和UNIX操作系统几种情况，相对来讲UNIX系统较稳定，但界面较单调。远动主站完成变电站与调度中心的通讯，实现调度中心对变电站的远程监控。远动主站可以代替传统意义上的RTU系统，并实现其全部功能。
　　2.4与其它系统的连接
　　发电厂现有的DCS系统、厂用电ECS系统都可以实现与综合自动化系统的通讯连接。通常因为DCS系统是针对机组的机、电、炉的监控，综合自动化系统只对DCS数据进行监视，而不控制;而厂用电系统的ECS可以完全融人综合自动化系统，实现远方监控。因为各个厂家的通讯规约不同，发电厂DCS系统与电气综合自动化系统之间的通讯，在技术上有一定难度。目前，国内综合自动化系统的生产厂家已经基本解决了这个问题。也有一些设计部门和生产厂家并不建议把DCS系统和综合自动化系统关联，考虑到2个系统的不同作用，建议2个系统独立运行。具体配置，要考虑各个电厂的实际情况。
　　三、发电厂电气综合自动化改造建议
　　3.1发电厂电气综合自动化改造要做到提前规划，提前准备对于老的发电厂，电气综合自动化改造是个复杂的工程，需要牵涉到各种设备。而电气监控系统综合自动化改造是个趋势，对其改造要有提前规划和预先准备。在改造前，其它设备的改造或更新，要综合考虑将来接人综合自动化系统的问题，如继电保护装置、故障录波器、断路器和刀闸的辅助接点、五防系统等的改造。在选型时要考虑到将来纳人综合自动化系统的因素。在设备选型、通讯规约、盘位布置、预留接口等方面进行综合考虑。这样，在外部环境条件具备的情况下，电气综合自动化的改造可以节省大量的人力、物力和时间。
　　3.2综合自动化系统的设计和配置要简练、实用发电厂现有的监视、控制、远动、五防、保护等装置情况各不相同。在进行综合自动化改造时，应该综合考虑。系统功能配置要力求简练、实用，应避免功能重复的设备并列运行。对于大屏幕显示墙等装饰功能多于实用功能的设备，从节约和实用的角度看，笔者个人认为应该尽量避免使用。
　　3.3综合自动化改造要有远期考虑
　　a.在综合自动化系统改造的过程中，受到现场实际情况的限制，有些设备的监控纳人综合自动化系统实施起来暂时比较困难，所以在满足基本监控功能的情况下，可以把一些不具备条件的设备改造适当后推，放在二期进行。在改造一期时，应完成整个系统的框架，并预留接日，在条件具备时，把设备纳入综合自动化系统。b.老的发电厂设备改造比较频繁，有的还有扩建计划，这样就要求发电厂在电气监控系统综合自动化改造时，有一定的前瞻性，为日后新设备纳入综合自动化系统做必要的准备工作。
　　参考文献：
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　　[3]宿舍用电监控系统的研究[J]. 舒明锐，李陶云，畅晓鹏，郭晋秦.  通讯世界. 2017（11）
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