浅谈发电厂厂用电系统数字化改造

田刚

摘  要：随着科技发展及制造水平的提高，发电厂自动化控制水平要求也在不断提高。发电厂进行厂用电系统数字化改造对于提高发电厂的运行效果和满足发电厂的运行需要具有重要意义。通过分析了现阶段发电厂厂用电系统向数字化发展方式，为发电厂厂用电系统数字化改造提供有力支持，保证发电厂厂用电系统数字化改造能够达到预期目标。

关键词：厂用电  系统  数字化  IEC61850

中图分类号：TM621                           文献标识码：A                    文章編号：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  发电厂厂用电系统数字化

1.1 发电厂厂用电系统数字化发展

发电厂厂用电系统是指由机组高、低压厂变和停机/检修变及其供电网络和厂用负荷组成的系统。厂用电系统参数对发电厂指标控制、运行调节、经济运行至关重要。因此，发电厂厂用电系统数字化发展是现在以至于未来发展的方向。数字化是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据进行统一处理。数字化管理利用计算机、通信、网络等技术，通过采集、统计、分析、优化管理对象与管理行为，实现研发、计划、生产、协调、服务等职能的管理活动和方法。现阶段发电厂控制系统采用方式种类繁多，造成发电厂数字化进程滞后。目前IEC61850标准成为了电力行业和自动化行业的重要技术标准，为发电厂厂用电系统数字化改造提供了有力的支持，使整个电厂厂用电系统数字化改造能够在针对性、科学性和技术先进性方面得到有效保证，为整个改造奠定良好的基础。

1.2 发电厂厂用电系统数字化构成

1.2.1 方式一

机组控制系统（DCS）所需的参数通过硬接线方式采集。厂用电系统设备将系统所需的量转换成模拟量/数字量信号，通过硬接线接入DCS设备，DCS中的AI、DI、DO、SOE等再将接收的模拟量/数字量信号转换成系统能识别的信号，最终通过逻辑控制实现对设备的控制和保护（见图1）。电气部分的特殊功能如继电保护、故障录波等由独立的装置来实现，只将信号通过硬接线传递给DCS。

1.2.1 方式二

计算机技术及通讯技术的发展是我们对控制、管理有了更高、更多的追求。发电厂厂用电系统电气监控管理系统（ECMS）应运而生。ECMS负责电气系统微机保护装置和自动化设备数据采集并进行控制，DCS所需的其余信号经由ECMS系统中的通信管理单元或位于站控层的通信网关传送至DCS。 DCS与厂用电系统设备间仍采用硬接线方式（见图2）。

2  几种方式特征分析

2.1 方式一

DCS控制系统对发电厂机、炉系统数据采集较为齐全，控制和保护功能健全，对电气设备数据采集考虑硬接线、DCS卡件成本关系考虑较少，电气设备信息反映不全面完整，无法满足提高整个发电厂控制精度、参数调节、节能控制的要求。

2.2 方式二

首先，DCS与电气设备间还存在硬接线，成本并没有节约。其次，电气继电保护设备和自动化设备数据接入ECMS系统，再通过通信管理机与DCS网络交换信息，其他电气设备数据通过硬接线经DCS采集，同步性、可靠性、响应速度和通信速率达不到现场的要求。再有，电气ECMS系统高级功能未能充分开发应用或闲置、废弃。

2.3 方式三

将发电厂厂用电系统信息监控功能全部由ECMS实现，电源负荷由ECMS监控，工艺负荷由DCS监控。可以节省DCS设备费用，节省电缆费用，成本大大降低。ECMS系统更强调运行管理功能，并提供丰富的管理应用软件。不但可监测、控制、事故分析，还可统计、自动抄表、参数优化等，将来功能扩展如在线诊断、分析、厂用母线数字式差动保护等，从而可实现降低设备运营成本，优化系统节能运行。

3  发电厂厂用电系统数字化改造

3.1 面临问题

首先是设备方面，具备电量采集数字化互感器设备和非电量断路器和刀闸信息等开关信息就地数字化采集设备的使用还未得到推广，无法解决长距离传输的干扰问题，设备操控智能化、自我诊断、指令操控等功能问题还没有完全解决。其次是标准统一方面，IEC61850标准在专业设备制造中还没有得到普及。最后就是人的问题，设计部门没有统一标准和企业管理理念和资金投入不到位。

3.2 改造重点

数据采集设备的标准化、数字化建设促进了监控、保护、计量等设备融合和信息共享，根据厂用电系统数字化的需求，专业结合过程中做好不同专业的结合至关重要。其中横向专业数据融合是首要目标，横向专业数据融合是指面向各种数据类型进行统一采集，电子式互感器采集后转换成数字化信号，通过这种方式也实现了不同专业的结合。

除了做好不同专业的结合之外，还应当做好信号系统的结合。信号系统的结合主要是开关量和模拟量采样信号及不同协议的数字采样信号都要统一成标准数字信号，通过对数字信号的统一以及数字信号系统的结合，使整个信号在采集分析处理及传输过程中能够按照统一的标准进行，通过对数字信号的规范，使信号系统的结合能够达到预期目标，提高信号系统的运行效果。

4  结语

数字化发电厂是通过对发电厂物理和工作对象的全生命周期量化、分析、控制和决策，提高发电厂价值的理论和方法。发电厂厂用电系统数字化改造中，不但要了解厂用电系统数字化的技术基础，同时还要对方案特征进行全面分析，既要掌握技术优势，同时合理设定工作目标。在具体的方案实施中，应当做好專业结合和信息沟通，通过具体的方式，做好不同专业的结合和信号系统的结合，在信息沟通中提高数据系统结合效果，制定数字化改造方案，为整个发电厂厂用电系统数字化改造提供良好的技术支持和方案支持，满足发电厂的实际需要。

参考文献

[1] 陈颖会.浅谈火力发电厂电气-热控一体化控制技术[J].中国高新区，2017（14）：94.

[2] 刘晓航.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案[J].中国高新区，2018（10）：12-13.

[3] 张伦.数字化发电厂的设计与应用[D].北京：华北电力大学，2014.

[4] 张伦.浅议数字化电厂下的电气监控系统发展[J].无线互联科技，2014（1）：57，82.

[5] 侯炜，刘永生，张灵凌，等.IEC61850过程层技术在火电厂厂用电系统中的应用方案[J].电力系统及其自动化学报，2018，30（1）：139-143.

[6] 李海争，袁学重.基于总线技术的全厂数字化电气监控系统N-ECS工程实践[J].农村电气化，2019（11）：40-43.

[7] 李燕云，古树平，张宏.数字化水电站开关设备解决方案研究[J].水电站机电技术，2018（11）：74-76.

[8] 郭良基，王文栋.基于IEC61850标准ECMS厂用电监控系统在大型火力发电厂的应用与实施[J].电气开关，2017，55（2）：92-96.

[9] 祝楠.基于电厂调度管理及实时调度系统（PDMS）镜像的研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2015.