淺談發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造

田剛

摘? 要：隨著科技發(fā)展及制造水平的提高，發(fā)電廠自動化控制水平要求也在不斷提高。發(fā)電廠進(jìn)行廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造對于提高發(fā)電廠的運(yùn)行效果和滿足發(fā)電廠的運(yùn)行需要具有重要意義。通過分析了現(xiàn)階段發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)向數(shù)字化發(fā)展方式，為發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造提供有力支持，保證發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：廠用電? 系統(tǒng)? 數(shù)字化? IEC61850

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0006-03

Abstract： With the development of science and technology and the improvement of manufacturing level， the requirements of power plant automation control level are also constantly improving. The digital transformation of the auxiliary power system of the power plant is of great significance for improving the operation effect of the power plant and meeting the operation needs of the power plant. By analyzing the current digital development of the auxiliary power system of power plants， it provides strong support for the digital transformation of the auxiliary power system of the power plant， and ensures that the digital transformation of the auxiliary power system of the power plant can achieve the expected goal.

Key Words： Plant power; System; Digitalization; IEC61850

1? 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化

1.1 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是指由機(jī)組高、低壓廠變和停機(jī)/檢修變及其供電網(wǎng)絡(luò)和廠用負(fù)荷組成的系統(tǒng)。廠用電系統(tǒng)參數(shù)對發(fā)電廠指標(biāo)控制、運(yùn)行調(diào)節(jié)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。因此，發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展是現(xiàn)在以至于未來發(fā)展的方向。數(shù)字化是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理。數(shù)字化管理利用計算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過采集、統(tǒng)計、分析、優(yōu)化管理對象與管理行為，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、計劃、生產(chǎn)、協(xié)調(diào)、服務(wù)等職能的管理活動和方法?，F(xiàn)階段發(fā)電廠控制系統(tǒng)采用方式種類繁多，造成發(fā)電廠數(shù)字化進(jìn)程滯后。目前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)成為了電力行業(yè)和自動化行業(yè)的重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造提供了有力的支持，使整個電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造能夠在針對性、科學(xué)性和技術(shù)先進(jìn)性方面得到有效保證，為整個改造奠定良好的基礎(chǔ)。

1.2 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化構(gòu)成

1.2.1 方式一

機(jī)組控制系統(tǒng)（DCS）所需的參數(shù)通過硬接線方式采集。廠用電系統(tǒng)設(shè)備將系統(tǒng)所需的量轉(zhuǎn)換成模擬量/數(shù)字量信號，通過硬接線接入DCS設(shè)備，DCS中的AI、DI、DO、SOE等再將接收的模擬量/數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能識別的信號，最終通過邏輯控制實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制和保護(hù)（見圖1）。電氣部分的特殊功能如繼電保護(hù)、故障錄波等由獨(dú)立的裝置來實(shí)現(xiàn)，只將信號通過硬接線傳遞給DCS。

1.2.1 方式二

計算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的發(fā)展是我們對控制、管理有了更高、更多的追求。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)（ECMS）應(yīng)運(yùn)而生。ECMS負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置和自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行控制，DCS所需的其余信號經(jīng)由ECMS系統(tǒng)中的通信管理單元或位于站控層的通信網(wǎng)關(guān)傳送至DCS。 DCS與廠用電系統(tǒng)設(shè)備間仍采用硬接線方式（見圖2）。

2? 幾種方式特征分析

2.1 方式一

DCS控制系統(tǒng)對發(fā)電廠機(jī)、爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集較為齊全，控制和保護(hù)功能健全，對電氣設(shè)備數(shù)據(jù)采集考慮硬接線、DCS卡件成本關(guān)系考慮較少，電氣設(shè)備信息反映不全面完整，無法滿足提高整個發(fā)電廠控制精度、參數(shù)調(diào)節(jié)、節(jié)能控制的要求。

2.2 方式二

首先，DCS與電氣設(shè)備間還存在硬接線，成本并沒有節(jié)約。其次，電氣繼電保護(hù)設(shè)備和自動化設(shè)備數(shù)據(jù)接入ECMS系統(tǒng)，再通過通信管理機(jī)與DCS網(wǎng)絡(luò)交換信息，其他電氣設(shè)備數(shù)據(jù)通過硬接線經(jīng)DCS采集，同步性、可靠性、響應(yīng)速度和通信速率達(dá)不到現(xiàn)場的要求。再有，電氣ECMS系統(tǒng)高級功能未能充分開發(fā)應(yīng)用或閑置、廢棄。

2.3 方式三

將發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)信息監(jiān)控功能全部由ECMS實(shí)現(xiàn)，電源負(fù)荷由ECMS監(jiān)控，工藝負(fù)荷由DCS監(jiān)控?？梢怨?jié)省DCS設(shè)備費(fèi)用，節(jié)省電纜費(fèi)用，成本大大降低。ECMS系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)運(yùn)行管理功能，并提供豐富的管理應(yīng)用軟件。不但可監(jiān)測、控制、事故分析，還可統(tǒng)計、自動抄表、參數(shù)優(yōu)化等，將來功能擴(kuò)展如在線診斷、分析、廠用母線數(shù)字式差動保護(hù)等，從而可實(shí)現(xiàn)降低設(shè)備運(yùn)營成本，優(yōu)化系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。

3? 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造

3.1 面臨問題

首先是設(shè)備方面，具備電量采集數(shù)字化互感器設(shè)備和非電量斷路器和刀閘信息等開關(guān)信息就地數(shù)字化采集設(shè)備的使用還未得到推廣，無法解決長距離傳輸?shù)母蓴_問題，設(shè)備操控智能化、自我診斷、指令操控等功能問題還沒有完全解決。其次是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一方面，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在專業(yè)設(shè)備制造中還沒有得到普及。最后就是人的問題，設(shè)計部門沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)管理理念和資金投入不到位。

3.2 改造重點(diǎn)

數(shù)據(jù)采集設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化建設(shè)促進(jìn)了監(jiān)控、保護(hù)、計量等設(shè)備融合和信息共享，根據(jù)廠用電系統(tǒng)數(shù)字化的需求，專業(yè)結(jié)合過程中做好不同專業(yè)的結(jié)合至關(guān)重要。其中橫向?qū)I(yè)數(shù)據(jù)融合是首要目標(biāo)，橫向?qū)I(yè)數(shù)據(jù)融合是指面向各種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行統(tǒng)一采集，電子式互感器采集后轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，通過這種方式也實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)的結(jié)合。

除了做好不同專業(yè)的結(jié)合之外，還應(yīng)當(dāng)做好信號系統(tǒng)的結(jié)合。信號系統(tǒng)的結(jié)合主要是開關(guān)量和模擬量采樣信號及不同協(xié)議的數(shù)字采樣信號都要統(tǒng)一成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，通過對數(shù)字信號的統(tǒng)一以及數(shù)字信號系統(tǒng)的結(jié)合，使整個信號在采集分析處理及傳輸過程中能夠按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，通過對數(shù)字信號的規(guī)范，使信號系統(tǒng)的結(jié)合能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，提高信號系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

4? 結(jié)語

數(shù)字化發(fā)電廠是通過對發(fā)電廠物理和工作對象的全生命周期量化、分析、控制和決策，提高發(fā)電廠價值的理論和方法。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造中，不但要了解廠用電系統(tǒng)數(shù)字化的技術(shù)基礎(chǔ)，同時還要對方案特征進(jìn)行全面分析，既要掌握技術(shù)優(yōu)勢，同時合理設(shè)定工作目標(biāo)。在具體的方案實(shí)施中，應(yīng)當(dāng)做好專業(yè)結(jié)合和信息溝通，通過具體的方式，做好不同專業(yè)的結(jié)合和信號系統(tǒng)的結(jié)合，在信息溝通中提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合效果，制定數(shù)字化改造方案，為整個發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)數(shù)字化改造提供良好的技術(shù)支持和方案支持，滿足發(fā)電廠的實(shí)際需要。

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