關(guān)于電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造的思考

(中國能源建設(shè)集團湖南省電力設(shè)計院有限公司 湖南 長沙 410007)

關(guān)于電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造的思考

高遠

(中國能源建設(shè)集團湖南省電力設(shè)計院有限公司湖南長沙410007)

目前很多電廠存在電氣設(shè)備逐漸老化，難以滿足運行實際需要，影響電廠運行效益的情況。因此，對電廠內(nèi)電氣二次設(shè)備進行自動化升級改造也日趨重要起來。本文首先對電廠二次設(shè)備配置的主要特點進行了介紹，并對電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造的原則進行了分析，然后以某電廠作為研究對象，對其電氣二次設(shè)備及自動化改造要點進行了較深入地探究。

電廠；電氣設(shè)備；自動化

一、引言

電廠中存在大量結(jié)構(gòu)復雜功能多樣化的設(shè)備，而電氣二次設(shè)備也是電廠設(shè)備的重要組成部分。目前很多電廠二次設(shè)備老化較嚴重，功能性難以提高，越來越不滿足電廠運行需求。隨著電氣自動化技術(shù)的快速發(fā)展，通過對電氣設(shè)備進行自動化改造升級，不但能降低電廠運行中的故障發(fā)生率，保障設(shè)備安全穩(wěn)定的運行。同時也有利于降低電廠生產(chǎn)能耗，有效提升機組運行效能，因此，對電廠二次設(shè)備自動化改造方案的探究工作也迫在眉睫。

二、電廠二次設(shè)備配置的主要特點

電廠二次設(shè)備主要依靠全分布、全開放、雙冗余的計算機信息網(wǎng)絡(luò)配置技術(shù)來實現(xiàn)。其中，計算機監(jiān)控系統(tǒng)又可以被分為控制層、物理層和廠站層。其中，控制層主要是由GIS室、各個機組、公用設(shè)備、調(diào)試試驗等所組成的；物理層主要是由GIS保護設(shè)備、發(fā)電機組、工業(yè)設(shè)備遠程、繼電器、接觸器、測溫元件、水輪機調(diào)速器等所組成的；廠站層主要是由歷史記錄服務(wù)器、閘門控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、行政電話和調(diào)度電話服務(wù)器、放電數(shù)據(jù)分析站等所組成的，其在實際運行過程中具有告警、見識、顯示等功能。

三、電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造原則

在進行電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造過程中，需要注意以下幾點原則：第一，解決電氣設(shè)備安全生產(chǎn)中的主要問題，提升電廠運行水平，為電廠機組設(shè)備運行的可靠性、安全性和穩(wěn)定性提供保障。第二，保障電能質(zhì)量以及電網(wǎng)運行穩(wěn)定性，提升機組調(diào)節(jié)速度以及反事故速度，進而促進電廠生產(chǎn)效率的提升，這樣不僅能夠有效減少電廠運行所需成本，同時還能夠極大的減小電廠工作人員的工作強度，逐步推進電廠實現(xiàn)無人化值班。

四、電廠電氣二次設(shè)備及自動化改造實例

(一)概況分析

在本次研究中，以某電廠作為研究對象，對電廠電氣二次設(shè)備以及自動化改造方案進行詳細分析。該電廠為水電廠，其主要作用在于調(diào)節(jié)水庫。電廠水輪發(fā)電機組裝機為4×6500KW。水電廠的建設(shè)時間比較早，因此該水電廠科技水平比較低，自動化程度比較差。隨著使用年限的正常，很多設(shè)備都逐漸出現(xiàn)老化問題。在水電廠日常運行過程中，需要花費很多人力和財力對設(shè)備進行維護管理。另外，由于設(shè)備老舊，很多設(shè)備出現(xiàn)故障問題后缺少設(shè)備廠的技術(shù)支持或缺少配套零部件，難以進行維修?，F(xiàn)如今，為了避免上述情況的發(fā)生并提升水電廠的運行效能，可以采用自動化技術(shù)，提升水電廠運行管理水平。

(二)微機保護系統(tǒng)改造

該水電廠主要的保護系統(tǒng)改造含有以下內(nèi)容：(1)發(fā)電機差動保護單元改造：欠勵保護和CT斷線保護、負序電壓閉鎖過電流保護、比率差動保護、過電壓保護、過負荷保護、過勵保護、轉(zhuǎn)子一點接地保護、發(fā)電機后備保護低壓閉鎖過電流保護、定子接地保護。(2)10kV配電站保護單元改造：小電流接地報警、低壓閉鎖過電流保護、瞬時速斷保護、帶延時過流保護。(3)廠用變壓器保護單元改造：電壓回路斷線保護、電流速斷保護、零序電流保護、過電流保護、過負荷保護。通過對上述保護進行改造升級能大幅提升該水電廠的安全性和穩(wěn)定性。

(三)計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造

在電廠自動化運行方面，應(yīng)用了計算機監(jiān)控系統(tǒng)。但是，由于該水電廠建設(shè)及投運時，自動化監(jiān)控水平并不成熟。使得該水電廠現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的靈敏度、可靠性、時效性等都比較低。其中，通訊板發(fā)生了多次損壞的問題，在使用幾個月后，即被擱置停用。在對電廠設(shè)備進行自動化改造時，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，通過應(yīng)用場站控制系統(tǒng)，可以對電廠運行過程中所產(chǎn)生的各類信息數(shù)據(jù)進行收集和整理，同時，還可以將其與標準參數(shù)進行比較分析，及時發(fā)現(xiàn)不良問題，然后采取有效的調(diào)節(jié)和控制策略，進而提升電廠運行可靠性。現(xiàn)地控制層能夠?qū)﹄姀S運行中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集、處理、控制。同時，還可以對系統(tǒng)進行自診斷和調(diào)節(jié)。通過對該電廠實施上述改造方案，電廠能以廠站級遠方自動方式和現(xiàn)地自動方式兩種方式運行。在其運行過程中，系統(tǒng)可以對電廠設(shè)備的運行參數(shù)進行收集和預處理，從而掌握電廠設(shè)備的運行狀態(tài)。

在電廠運行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方面，可以應(yīng)用現(xiàn)地LCU裝置來實現(xiàn)，對于所有采集數(shù)據(jù)，可通過人機聯(lián)系設(shè)置投入和退出，對于參數(shù)限值，也可采用人工修訂方式。在計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，安全監(jiān)視也是十分重要的功能之一，通過應(yīng)用計算機系統(tǒng)，可以對電廠設(shè)備的實際運行狀態(tài)進行監(jiān)控管理，如果發(fā)現(xiàn)其在運行過程中出現(xiàn)異常，或者運行參數(shù)超越了設(shè)定的限值，則計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以及時將這一情況報告給值班工作人員，同時做好實施記錄，便于后期檢查。值班運行工作人員通過監(jiān)控系統(tǒng)的人機接口設(shè)備，可對電廠設(shè)備的運行狀態(tài)進行檢查分析，并且顯示出設(shè)備運行參數(shù)和記錄內(nèi)容。在監(jiān)控系統(tǒng)的實際運行過程中，可根據(jù)原先設(shè)定的原則以及命令，控制機組的啟動、停機、跳閘等操作，同時對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控。運行人員只需要對系統(tǒng)的人機接口進行監(jiān)控，然后再結(jié)合實際情況對機組的運行功率進行調(diào)節(jié)，結(jié)合生產(chǎn)要求設(shè)定機組負荷、定子線圈溫度、各軸承溫度等等。

(四)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該電廠二次設(shè)備自動化改造的基礎(chǔ)是TCP/IP技術(shù)，為了有效實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和圖像信息共享，在電廠中控室中，需要構(gòu)建監(jiān)控平臺，對系統(tǒng)設(shè)備接入情況、報警聯(lián)動、圖像存儲、圖像調(diào)度等進行有效管理，該系統(tǒng)應(yīng)用先進的H.264或者MPEG4編解碼，因此，對于系統(tǒng)任何點的圖像，都可以進行一次編解碼，能夠有效提升圖像質(zhì)量。另外，該系統(tǒng)在對圖像進行實時轉(zhuǎn)發(fā)時，延時也符合行業(yè)規(guī)范。對于監(jiān)控室的監(jiān)控平臺，采用嵌入式設(shè)計方式以及硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，監(jiān)控系統(tǒng)的接入點比較多，能夠?qū)崿F(xiàn)24h持續(xù)運行，同時，也不會受到網(wǎng)絡(luò)病毒的影響。除此以外，為了更好的滿足實際需要，系統(tǒng)監(jiān)控平臺可以實現(xiàn)應(yīng)用擴展，比如報警信號接入、對門禁系統(tǒng)的互聯(lián)互通、SCSI、FCSAN和IPSAN等多種存儲方式。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，很多電廠二次設(shè)備運行效果已經(jīng)很難滿足實際需要，通過將自動化設(shè)備應(yīng)用于電廠二次設(shè)備中，能夠有效提升電廠運行水平。二次設(shè)備包括變壓器、微機系統(tǒng)等等，通過實現(xiàn)自動化改造，能夠提升電廠二次設(shè)備的使用性能，降低故障發(fā)生率，同時，在計算機輔助下，可以對電廠所有二次設(shè)備實現(xiàn)自動化改造，從而全面提升設(shè)備運行質(zhì)量，進而確保電氣設(shè)備的可靠及安全性。

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高遠(1983.01-)，男，助理工程師，本科，從事繼電保護、電氣二次設(shè)計及工程物資采購工作。