发电厂电气系统中综合自动化的运用研究

韩 升

（国家电投集团东方新能源股份有限公司，河北石家庄 050000）

1 电气综合自动化控制系统

1.1 电气综合自动化系统

机电一体化自动化系统的总体功能包括测量功能、继电保护功能、自动装置功能、监控功能、通信功能等。目前，这一系统在国内各大电厂中得到了广泛应用。电力自动化技术具有先进的技术特征，它对电力企业的管理体系有着重要的意义和作用，不仅能提高电力企业的发电效率和发电质量，而且能提高电力企业的管理执行力。第一，借助电力综合自动化系统可以实时监测其它子系统的运行情况，如果子系统引起的任何问题，都可以借助电力综合自动化系统来发现。分析系统存在的问题，收集相关信息，控制系统性能，排除电力设备运行中的影响。第二，借助电力综合自动化技术，对系统的微机进行保护；此外，这种电力综合自动化技术还能实时调节系统的电功率和电压、投切备用电源。

1.2 电气综合自动化系统设计

电力自动控制系统设计可分为三个方面：第一方面为管理层设计；第二方面为间隔层的设计；第三方面为通信层设计。当对第二方面设计时，需收集相关资料，将这些资料归纳整理，并保存。设计第三方系统时，需要借助多协议的转换，对各系统的数据信息进行调节和控制，以实现数据资源的共享，这种多协议的转换还具有其他功能，首先，它可以隔离现场采集网络，调节系统，最后，它可以提高访问系统的安全性。如果相关人员对第三方面进行设计，则应借助POWERVIE系统来实现SCADA/HMI功能的电子综合控制系统，并利用PMS进行专门防护。

2 电厂电气综合自动化技术的应用模式

科技发展与研究的终极目标是使应用合理化。关键是要达到最终的效果。但在电厂电气运行过程中，综合自动化技术的应用对系统稳定运行起着至关重要的作用。当前国内已基本实现了综合自动化，在自动化监测方面与以往技术相比，有了较大突破，监测范围不断扩大，准确率明显提高。最后得到的数据仍然很准确。因此。监视技术是自动化技术中的一个重要组成部分。目前，监测模式分为两种。也就是集中模式和分层模式。

2.1 集中模式

集中模式也就是传统的硬接线方式，把强电信号转换成弱电信号，采用空接点方式，4～20 mA标准直流信号，通过电缆硬接线，把电气模拟量和开关量信号连接到DCS的I/O模件箱中，进入DCS进行组态，实现对电器的监控。其优点是集中式采集屏幕，操作方便，缺点是可靠性和速度不稳定。

2.2 分层分布模式

分层分布模式主要的应用原理如下：先确定间隔层，然后利用这一间隔层来设计系统。它的设计主要包括两个方面：一是电气一次回路的设计；二是电气间隔的设计。在设计完成后。可在每台开关柜内安装或设置监视或保护装置，可在开关柜内安装，只要与一次设备的距离较近即可安装。在分层分配模式下，网络层主要作用是汇总现场所有数据，除此之外，还可对数据进行传送和命令控制等。

3 合理有效运用电气自动化相关技术的策略

3.1 电气系统运用及控制中应用集散控制系统

在电厂电气系统中，分布式控制系统是指在实际运行过程中能够达到分散控制的分散控制系统，利用单片机实现对系统的分散协调控制，保证电厂电气系统的协调统一。分布式控制系统是给予电厂电气系统通信结构基础的基础，在运行过程中，电厂电气系统可将电厂电气系统与信息系统进行合理的融合，同时电厂电气系统中的分布式控制系统可将数据通信系统与电源柜系统连接，再通过人机接口实现对电厂电气系统的合理控制。在电厂电气系统中，分布式控制系统能够支持开放的多层次数据接口，实现对整个系统的合理控制。

3.2 发电厂电气系统的应用与控制里面引用

电厂电气系统现场总线控制系统控制现场总线的自动化系统操作是电厂电气系统控制系统的核心，其实质是将电厂电气系统中所有总线数据通信网络分散开放运行，从而获得电厂电气系统的自动化技术，供今后电厂使用。而且，电厂电气系统中的现场总线控制系统这种控制系统达到总线控制的标准，就是运行和使用过程的成本不高，经济效益较好。开放式网络分布结构，这点在一般情况下是在现场总线控制系统中表现出来的。

3.3 结合ECMC成像系统作用于集散控制系统来做到电气信息交换

将ECMC成像系统与电厂电力系统分布式控制系统相结合，可以实现电厂电力系统的电力信息交换。当发电厂的总线和硬接线之间进行了交换合并时，在分散控制系统中对发电机组电力系统FO和DI的合理控制可以通过电厂断路器来实现。

4 电气综合的自动化控制系统的不足和缺陷

4.1 控制体系

现在，升压站仍在使用以前系统的按钮控制器，由于使用的时间长、频率高，很可能会发生按钮失效的情况，还会对按钮的质量造成影响，缩短使用周期；分散控制系统不包括工厂公用系统，且布局不集中，特别是当操作断路器和隔离开关时，有关人员要采取专门的人工措施；由于这些因素的制约，以及传统控制系统的落后和不足，虽然控制系统有新的功能，但仍难以改变目前的运行状况，对此，加大操作难度、提高操作效率是提高效率的一大障碍。

4.2 监控系统

随着电力设备的不断更新，需要监测的设备数量也在不断扩大，传统的监测系统不能满足当前阶段对设备监测的需求。长此以往，会增加系统的能耗负担；而且传统的检测设备难以有效地控制和保护系统设备，采集分散的录波信号。虽然监控系统已经有了一定的完善，能够理解上报数据的内容，但在数据的处理和存储方面还需要人工干预。而且，在检查隔离开关和断路器电流电压等参数时，需要人工操作。

5 电气综合的自动化控制系统的应用情况

5.1 以太网应用

利用以太网进行系统控制有许多优点。这类网络容量很大，传播速度很快，能源消耗也不大。在现代，以太网已在工业技术方面得到了广泛的应用。利用以太网对发发点设备进行高效率的监控，提高了系统的数据交换能力和交换稳定性，电厂相关人员只需通过以太网对发发点设备进行监控，节省人力资源，降低运行成本。

5.2 在单位机组监控中应用

对国内机组监测而言，采用DCS后，发电厂在设备监控方面有了一定的提升和进步，但我国发电领域的历史并不长，目前主要发电企业在机组监控方面的表现仍有很大的提升空间，一般而言，国内发电企业通过采用科技含量较高的信息化设备，实现远距离操纵和智能管理，但由于国内电力领域在自动化技术的研究方面还不完善，因此在具体应用方面的表现还不够突出，针对这一情况，发电厂员工需要认真分析原因，避免装置出现问题，影响发电过程。

5.3 优化控制过程

将电气综合自动化技术应用于发电过程，以增强模拟控制系统的品质指标和控制范围。目前仍有一些发电机组采用人工神经网络系统、模糊控制和状态预测控制等方法，确实也有一部分发电机组实现了相对高效的发电过程。近年来，电力行业的竞争日趋激烈，发电企业要想增强行业竞争力，就必须采用一些简单、通用的专业控制系统来提高发电机组的发电机组效率。国内大部分机组采用AGC单机运行模式，AGC机组变动较大，长期处于变负荷状态，造成各种发电机组发生变化，需要对AGC机组进行检修，以保证电厂正常运行。

6 电气工程自动化发展前景

分布式测控技术在电力自动化技术中主要应用于电厂运行各环节的管理与控制。而控制系统则是在以太网和远程工程站的基础上，实现对整个工作过程的监控，使操作人员能够更加具体、清晰、有效地呈现过程，减少人员的消耗。在接收到生产信息后，操作人员应对数据信息进行分析，及时发现问题，并采取适当措施：调整和优化，实现自动保护和自动化识别、数据处理等相关功能，保证生产顺利进行，在电气工程运行状态监控和辅助设备自动控制完成方面发挥积极作用，推动企业走向统一的综合自动化，避免操作人员从事危险作业，营造安全的工作环境，保障操作人员的生命安全。电气自动化技术在电厂运行中的应用，则为机电一体化提供了一个模型。实际上，操作者只需利用技术监测系统实时监测发电机、汽轮机等设备的运行状态，并收集数据，以避免出现这种情况，保证整个系统正常运行。这种技术的有机结合，使电厂的内在潜力得到进一步挖掘，有效地控制了电厂的维修费用，为企业创造了更多的经济效益。

7 结束语

将电气自动化技术应用于火电厂电气系统，可以科学、合理地提高发电厂电气系统运行的平稳性和安全性，避免电气系统运行中存在安全隐患的发生。目前，电气自动化技术的应用已日趋成熟，但相关研究人员也应提高对发电厂电气系统的重视程度，不断加强新技术的研发，保证发电厂电气系统电气自动化技术的改革与创新，为我国电力工业的发展提供强有力的保障。