發(fā)電廠升壓站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

李騰飛 史陽 高勇

摘要：近年來新建的大型發(fā)電機(jī)組逐步將電氣系統(tǒng)的一些控制功能納人DCS，采用的方式大多是將斷路器位置信號(hào)等開關(guān)量直接接人DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電壓、電流等模擬量通過變送器轉(zhuǎn)換成4mA～20mA電流后接人DCS，經(jīng)處理后進(jìn)人監(jiān)控中。但是發(fā)電廠升壓站的綜合自動(dòng)化有其特殊性：其監(jiān)控系統(tǒng)是個(gè)“大管家”，要面對(duì)各廠一電氣設(shè)備的監(jiān)控，要考慮DCS的接人響應(yīng)和原有的如ECS的接入問題等，所以多數(shù)發(fā)電廠在電氣綜合自動(dòng)化的改造方面還持觀望態(tài)度。筆者認(rèn)為，目前發(fā)電廠升壓站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造是一種趨勢，是技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，綜合改造會(huì)為發(fā)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠的保障。

關(guān)鍵詞：綜合自動(dòng)化;發(fā)電廠升壓站;電氣監(jiān)控系統(tǒng)

一、傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷

1.1監(jiān)視系統(tǒng)存在的問題

（1）目前多數(shù)電廠升壓站對(duì)電氣設(shè)備信息的監(jiān)視仍然采用傳統(tǒng)的中央信號(hào)光字牌，由于電氣一次，二次設(shè)備的改造更新，需要監(jiān)視的信息增多，原有的光字牌己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行和故障信息的需要，而增加新的光字牌需要在原監(jiān)控盤開孔，或增加新的監(jiān)控盤，這樣的改造會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場各種條件的限制而無法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)光字牌壽命短，備件價(jià)格相對(duì)昂貴，且耗能較大。

（2）傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)裝置及電氣自動(dòng)裝置的故障報(bào)告及錄波圖等信息的監(jiān)視，監(jiān)控人員無法直接查看相關(guān)報(bào)告信息，因此對(duì)這些裝置的運(yùn)行狀況無法準(zhǔn)確掌握。目前，監(jiān)控人員如要了解相關(guān)信息，需要到裝置就地對(duì)運(yùn)行的裝置進(jìn)行操作查看。且目前這些報(bào)告的整理和保存均需人上整理、保存和傳送。

（3）對(duì)升壓站的斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行信息只能從簡單的信號(hào)燈上判斷，而線路運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、無功、有功等信息均需通過傳統(tǒng)的模擬表計(jì)監(jiān)視，且需要人工抄表、人工統(tǒng)計(jì)和分析。

1.2控制系統(tǒng)存在的問題

（1）目前，多數(shù)電廠升壓站隔離開關(guān)和斷路器的操作仍然使用傳統(tǒng)的硬搬把（按鈕）操作。傳統(tǒng)的硬搬把（按鈕）在運(yùn)行時(shí)間較長的情況下，接點(diǎn)容易出現(xiàn)不到位，導(dǎo)致操作失敗或誤操作等問題目前市場上搬把（按鈕）質(zhì)量無法保證，備品備件更換后壽命非常短，且對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行搬把或按鈕的更換風(fēng)險(xiǎn)較大。

（2）發(fā)電廠用公用系統(tǒng)操作存在不方便的問題。因?yàn)樵诙鄶?shù)發(fā)電廠，廠用公用系統(tǒng)是不由機(jī)組單元值班人員操作的，所以無法納人機(jī)組DCS系統(tǒng)。由于廠用公用系統(tǒng)的分布位置比較分散，運(yùn)行人員對(duì)各個(gè)廠用開關(guān)的操作需要到就地執(zhí)行操作，且所有開關(guān)的操作仍然使用傳統(tǒng)的硬操作。

二、發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能和配置

2.1間隔層

間隔層設(shè)備一般包括測控裝置、繼電保護(hù)裝置及其它的智能電子裝置，其中測控裝置是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須的組成部分。在改造的廠站，一般間隔層只涉及到測控裝置部分的安裝。本層其它裝置可以通過不同方式納人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，如原有的繼電保護(hù)裝置、故障錄波器等可以通過現(xiàn)有通訊接口，直接或經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換接人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

間隔層的布置可以采用集中式，即把測控部分集中布置在測控室;也可以采用分散布置，即把測控裝置布置在被監(jiān)控設(shè)備的就地;也可以混合布置。然后通過網(wǎng)絡(luò)把間隔層納入到系統(tǒng)。對(duì)于升壓站部分的測控裝置宜采用集中布置;對(duì)于廠用公用電系統(tǒng)，由于廠用公用負(fù)荷在廠區(qū)分布比較散，如果測控裝置采用集中布置會(huì)浪費(fèi)大量的電纜，所以宜采用分散布置，通過網(wǎng)線或光纖與系統(tǒng)連接。

2.2通訊層

通訊層把間隔層采集的信息數(shù)據(jù)送到網(wǎng)上，所有變電站層設(shè)備可以共享信息，變電站層發(fā)出的命令也可以通過網(wǎng)絡(luò)傳給間隔層。目前，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)主要是采用以太網(wǎng)，支持10M/100M電以太網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)絡(luò)，通訊協(xié)議一般采用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通訊設(shè)備均采用通用的工業(yè)器材。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，一般監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置。

2.3站控層

站控層通常包括監(jiān)控主站、遠(yuǎn)動(dòng)主站、繼電保護(hù)工程師站、“五防”工作站等。監(jiān)控主站是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)主要的人機(jī)交互界面，它收集、整理、顯示和記錄間隔層設(shè)備采集的信息，并根據(jù)操作人員的命令向間隔層設(shè)備下發(fā)控制命令，從而完成對(duì)變電站所有設(shè)備的監(jiān)視和控制。目前主站硬件平臺(tái)一般為高檔PC機(jī)，為了可靠，可以采用雙機(jī)冗余運(yùn)行，其操作系統(tǒng)一般有基于WINDOWS2000和UNIX操作系統(tǒng)幾種情況，相對(duì)來講UNIX系統(tǒng)較穩(wěn)定，但界面較單調(diào)。遠(yuǎn)動(dòng)主站完成變電站與調(diào)度中心的通訊，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)動(dòng)主站可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的RTU系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)其全部功能。

2.4與其它系統(tǒng)的連接

發(fā)電廠現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)、廠用電ECS系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊連接。通常因?yàn)镈CS系統(tǒng)是針對(duì)機(jī)組的機(jī)、電、爐的監(jiān)控，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)只對(duì)DCS數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，而不控制;而廠用電系統(tǒng)的ECS可以完全融人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。因?yàn)楦鱾€(gè)廠家的通訊規(guī)約不同，發(fā)電廠DCS系統(tǒng)與電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通訊，在技術(shù)上有一定難度。目前，國內(nèi)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家已經(jīng)基本解決了這個(gè)問題。也有一些設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)廠家并不建議把DCS系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，考慮到2個(gè)系統(tǒng)的不同作用，建議2個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。具體配置，要考慮各個(gè)電廠的實(shí)際情況。

三、發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化改造建議

3.1發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化改造要做到提前規(guī)劃，提前準(zhǔn)備對(duì)于老的發(fā)電廠，電氣綜合自動(dòng)化改造是個(gè)復(fù)雜的工程，需要牽涉到各種設(shè)備。而電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造是個(gè)趨勢，對(duì)其改造要有提前規(guī)劃和預(yù)先準(zhǔn)備。在改造前，其它設(shè)備的改造或更新，要綜合考慮將來接人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的問題，如繼電保護(hù)裝置、故障錄波器、斷路器和刀閘的輔助接點(diǎn)、五防系統(tǒng)等的改造。在選型時(shí)要考慮到將來納人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的因素。在設(shè)備選型、通訊規(guī)約、盤位布置、預(yù)留接口等方面進(jìn)行綜合考慮。這樣，在外部環(huán)境條件具備的情況下，電氣綜合自動(dòng)化的改造可以節(jié)省大量的人力、物力和時(shí)間。

3.2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置要簡練、實(shí)用發(fā)電廠現(xiàn)有的監(jiān)視、控制、遠(yuǎn)動(dòng)、五防、保護(hù)等裝置情況各不相同。在進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造時(shí)，應(yīng)該綜合考慮。系統(tǒng)功能配置要力求簡練、實(shí)用，應(yīng)避免功能重復(fù)的設(shè)備并列運(yùn)行。對(duì)于大屏幕顯示墻等裝飾功能多于實(shí)用功能的設(shè)備，從節(jié)約和實(shí)用的角度看，筆者個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該盡量避免使用。

3.3綜合自動(dòng)化改造要有遠(yuǎn)期考慮

a.在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造的過程中，受到現(xiàn)場實(shí)際情況的限制，有些設(shè)備的監(jiān)控納人綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施起來暫時(shí)比較困難，所以在滿足基本監(jiān)控功能的情況下，可以把一些不具備條件的設(shè)備改造適當(dāng)后推，放在二期進(jìn)行。在改造一期時(shí)，應(yīng)完成整個(gè)系統(tǒng)的框架，并預(yù)留接日，在條件具備時(shí)，把設(shè)備納入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。b.老的發(fā)電廠設(shè)備改造比較頻繁，有的還有擴(kuò)建計(jì)劃，這樣就要求發(fā)電廠在電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造時(shí)，有一定的前瞻性，為日后新設(shè)備納入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)做必要的準(zhǔn)備工作。

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