基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案

谢德球

摘 要 随着我国经济不断发展和社会的不断进步，电力行业也在不断进行改革和发展，其中数字化技术在电力行业中的广泛应用，不仅很大程度上提高电力企业自动化水平，提升工作效率，还大幅节约投资成本，为企业的可持续发展提供保障。为了进一步提升发电系统管理和电气二次管理水平，需要各电力企业根据实际情况，尽快完成在数字化技术影响下的发电厂电气二次一体化建设。本文通过简要阐述基于数字化技术的发电厂电气二次一体化的技术基础和主要优势，并结合其核心内容，提出相应方案，以期对各发电企业在数字化技术影响下电气二次一体化的推进提供参考依据。

【关键词】数字化技术 发电厂电气二次一体化 方案

近年来，我国发电厂电气二次系统在保障电网及发电企业安全、优质、经济运作以及提高调度管理信息化水平等方面发挥着至关重要的作用，已经成为电力电网运行控制、调度生产智慧和现代化管理不可或缺的技术手段。电气二次系统构成包含多个子系统，主要是在内部数据的构建、信号传输等方面运用这些子系统，造成其具有较强差异性的特点，所以在对电气二次系统管控方面需要进行特殊化处理和注意，而合理应用数字化技术进行发电厂电气二次一体化可以有效解决这一问题。因此，展开对基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案的探讨具有一定的必要性。

1 基于数字化技术的发电厂电气二次一体化的技术基础

1.1 发电厂电气二次系统结构

电气二次系统是系统构成主要包含多个子系统一种新型系统，具体详细结构如图1所示。

1.2 发电厂电气二次一体化方案设计的基础性技术

电气二次系统是一种建立在特定设计标准上的新式方案，我国大部分电力企业已经将数字化技术引入发电厂的管理和建设工作中去，并取得了一定的成效和进步。目前，IEC相关标准已经沿用到电力系统自动化进程中，并明确指出在建模指导、监控水电站等方面的相关要求和标准。就目前发电厂电气二次系统一体化大多数是以IEC 61850标准为基础，逐步实现了多方面功能的有效整合，比如在线监测、继电保护和智能操控等，与此同时严格按照数字化标准实现数字化整合，在真正意义上实现数字化发电厂电气二次一体化。

2 基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案的核心内容及优势

据调查结果表明，我国大多数发电厂已经引入数字化技术，对基于数字化技术的发电厂电气二次一体化的核心内容进行具体分析，其主要技术核心在于横向专业数据的整合，需要监测系统、计算系统等更多的科学技术融入其中。因此，优化整合过程主要就基于数字化技术的发电厂电气二次一体化进行，最后确保设备性能和系统的正常运作。

2.1 发变组保护方面

在发变组保护方面，建议将发电机、主变压器保护集成在一个装置中。目前成熟的厂家品牌较多，有南瑞继保公司、国电南自厂、四方保护公司等厂家。建议选择采用南自厂生产的DGT801U系列装置，它是DGT801系列装置得升级换代产品，硬件上使用先进的双核CPU和大规模FPGA技术，软件上采用可靠的高性能实时操作系统，在确保和原有DGT801系列装置保护功能兼容的基础上，提升保护性能。另外，它采用特有的双电源CPU处理技术，结构先进，性能优良，调试和维护人性化，运行可靠安全。

2.2 励磁系统方面

在励磁系统方面，知名厂商有：国电南瑞电控分公司、广州擎天实业有限公司。本方案建议采用广州擎天实业有限公司 EXC9000型静态励磁系统，其的主要特点是功能软件化、系统数字化。数字化不仅体现在调节器，也体现在功率柜和灭磁柜。励磁系统的各部分均实现智能检测、智能显示、智能控制、信息智能传输和智能测试，极大提高了装置的可靠性和工艺水平。其中增加了DSP数字信号处理技术、可控硅整流桥智能均流技术、低残压快速起励等技术，现场总线技术也被利用于励磁系统的各部分进行控制和信息交换使励磁装置成为一个有机完整的整体。

2.3 电气调速方面

在电气调速方面，针对径流式贯流式机组，建议采用北京中水科的数字开关阀+逻辑插装阀結构的调速器系统，全容错直接数字控制的微机调速器，其结构原理突破了经典调速器百年的框框，在国际首次提出并实现了由数字阀和逻辑插装控制阀为核心的，全新的全容错直接数字控制的水轮机调速器机械液压系统。由逻辑插装阀组件实现主配压阀的功能，无需“中间装置”，而作为先导级的控制元件则由高速开关阀阀组实现，在可靠性、速动性、可控性、维护性、灵活多变的集成化等方面具有突破性进展，石先乐全数字化调速器，彻底解决了长期困扰贯流式机组水电厂的调速器拒动、发卡、漏油等问题，具有显著的节能、降耗、增寿、环保等特点。

2.4 计算机监控系统方面

在计算机系统方面，为便于实施全厂的远方控制和监视，建议采用SD8000E计算机监控系统作为电厂计算机监控系统，该系统采用开放分层分布式系统结构，可分为控制层、生产信息查询层和接入层。采用符合国际开放系统标准的开放式环境下全分布计算机监控系统，保证系统选用不同计算机时的互操作性、系统扩展性和设备更新时的可移植性。既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护已有的资源和投资。分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断。实时性好、抗干扰能力强。人机接口界面友好，操作方便。集控中心设置一套计算机监控系统，考虑到计算机及其网络技术发展迅速，计算机软、硬件更新换代周期很短，对于计算机监控系统的总体方案设计、网络结构、相应的功能及系统配置该系统按“无人值班”（少人值守）的原则进行设计和配置，通过开放、模块化的结构设计，实现对水电厂生产过程的监视、数据采集、控制和调节。计算机监控系统应严格执行国家经贸委[2002]第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》、[2004]电监会5号令《电力二次系统安全防护规定》及电监安全[2006]34号文“关于印发《电力二次系统安全防护总体方案》等安全防护方案的通知”的要求，进行安全防护。

3 基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案内容

基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案需要从纵向需求贯通以及横向专业融合这两个方面进行考虑。

3.1 纵向需求贯通

新型的电气二次一体化应用了全新的数字化信息技术，将全水电厂中各部门信息数据进行汇总，比传统结构的过程层提供的数据更为丰富。例如，将水电厂的电气管理体系、微机监督控制体系数据进行有效整合，扩大方案一次设施拥有数据总量，为设备状态监测，故障的处理提供了依据。总调度人员收到水电站电量消耗信息、机组运行信息，及时掌握了不同发电设施的工作状态，通过数据分享实现了协调和融合，提升安全发电能力。保证全站的可靠运行。具体如图2所示。

3.2 横向专业融合

在IEC標准下，通过二次系统一体化的架构在间隔层采集到数据，将其转化为符合标准协议数字信号，传输到装置不同的专业设备，对保护、稳控、准同期、快切、测控、计量、设备状态监测等二次装置进行优化整合，这些信号配置方法简单明了，提高施工效率。另外，在站控层，可将综合日常数据进行记录保存，分析大量数据，在必要时提供画面监视，事故报警记录及制作报表统计等功能，有利于计划安排日常运行。此外，更齐全的信息有利于优化SIS优化软件实施，分析不同厂商设备，降低设备成本，优化系统运行，改善发电厂经济效益，降低成本。

4 结束语

总而言之，随着我国数字信息化技术的不断完善和应用，各个行业都在积极引进数字化技术。基于数字化技术的发电厂电气二次一体化是保障发电站的稳定运行和可持续发展的坚实基础，通过调整整个电气二次系统的分布，达到提高系统效率、解决投入成本，最终达到提高发电厂经济效益和市场竞争力的目的。但需要引起注意的是，要结合各电厂的实际情况，合理进行基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案的制定，并将其落实到实处，才能真正发挥其优势。

参考文献

[1]朱萍.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化研究[J].中国新技术新产品，2017（20）：80-81.

[2]严伟，王淑超，侯炜等.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案[J].电力系统自动化，2012，36（16）：93-97，131.

[3]刘海洋.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案研究[J].中国高新技术企业，2014（02）：124-125.

作者单位

福建闽兴水电有限公司 福建省南平市 353000