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摘要：随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们的生活水平不断提高，对于电力的需求也在不断增大，电力行业逐渐成长为影响社会正常运行的重要行业。为了维持社会的稳定和发展，保障电力供应的可靠性、有效性和经济性，需要应用自动化技术，对电厂电气进行管理和控制，以顺应时代潮流的发展。本文对电气自动化技术在电厂的应用进行了探讨。
关键词：电气自动化；技术电厂 ；应用
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
隨着现代电力系统的市场化，我国的电厂也正在逐步进行技术改革和创新。采用电子自动化系统是实现电厂电气自动化的关键所在。在电厂电气自动化的控制系统中，应不断提高控制技术，对电器自动化系统进行不断地完善，保证电厂的安全稳定运行。
一、电厂电气自动化系统概述
1、概念
电厂电气自动化系统，是指在对电厂进行管理时，运用智能化和自动化的技术设备，结合相应的专业知识，对电厂电力系统的设备进行管理和控制，通过多样化的管理手段，提高电厂的工作效率，降低生产经营过程中对于成本的消耗，确保电厂自身运行的安全性和可靠性。
2、功能
电气自动化系统的主要功能，是采用相应的监控管理技术和通信技术，结合专业化的设备，对电厂电气设备进行管理、保护、控制和检测的综合性管理系统，可以有效提高电力配置的效率，对电气设备的状态进行实时监测，确保电力系统的安全稳定运行，对于电厂发展的作用和意义都是十分重大的。
3、基本结构
最初的电气自动化系统由于受到技术因素的影响，自动化水平较低，系统构造简单，一般都是采用“一对一”的仪表监视和硬件连接。而随着计算机技术和信息通信技术的飞速发展，电气自动化系统也获得了极大的进步，开始采用集散控制系统，实现电气系统的自动化运行。当前的电气自动化系统主要分为三个层次：
3.1站控层：站控层设备主要包括GPS以及相应的配套设备、不间断电源、通讯服务器、操作站、服务器等，其功能主要是对电气设备的运行状态进行监控，可以采用开放式和分布式的设计来实现，确保对电气设备的管理更加科学合理、更加灵活，使得电力系统更加可靠。
3.2网络通讯层：网络通讯层主要负责信息数据的传输和设备之间的通信，设备包括网络中继器、网络交换机、通讯管理装置以及规约转换装置。
3.3间隔层：间隔层设备的布置是利用间隔分布式的方法进行的，可以减少二次接线的数量，降低系统的复杂程度，减少成本的投入，提高电厂的经济效益。间隔层的设备主要有：厂用电子系统，包括400V厂用电保护装置以及10kV厂用电测控装置；安全自动装置，包括直流系统、故障录波、安全稳定装置、升压站子系统、厂用电快速切换装置、备用电源自投装置等；机组子系统，包括综合测控装置、母线保护装置、线路保护装置以及机组保护装置等。
二、电厂电气自动化技术的应用
1、自动化技术系统的配置应用
智能化远程控制利用硬接线电缆将采集柜和现场的信号进行连接，并利用光纤、双绞线等将DCS主机和采集柜进行连接，这种方式将电缆材料极大的节省了，简化了安装环节，降低了操作成本，有效降低了控制面积，将整体系统的可靠性和智能型提升了一个较高的层次，实现了自检、数据处理及自校正等功能。集中控制主要是通过利用现场的电气馈线设置设备的接口，然后采用硬接线电缆合理连接集散控制系统的通道，实施对发电全场的监控。
2、电厂电气自动化监控模式
2.1集中模式分析
（1）工作原理
集中模式是由电缆线直接接入，并改变电信号的强弱程度，通过空接点方式和标准直流信号，将电气模拟量和开关量信号通过线缆的传递直接接入到DCS中，进行区别对待和组态，从而达到对电气设备实施监控的目的。
（2）集中模式的优点
通过对电气量的集中组屏，既节省了占地空间，又便于工作人员的管理；因为设备运行状态与环境都非常好，接线方式又比较成熟，所以，响应速度也提高的非常快，方便工作人员的实践操作。
（3）集中模式的缺点
DCS的可靠性能会受到电缆数量众多，工程量非常之大，长距离电缆引进干扰的影响；不能形成综合性、完整地结论，阻碍了查找问题的速度，影响修理进度，增加成本；DCS系统按“点”收费，投资大，费用高；所有信息量都要集中汇总至DCS系统，风险集中，影响安全性；电气监控主站系统没有独立，就无法完成对难度大的电气运行管理工作，难以实现电气的“综合自动化”。
2.2分层分布式模式分析
（1）工作原理
从逻辑上来看，ECS被分层分布式模式划分为三层，即站级监控层、通信层和间隔层。间隔层由终端保护测控单元组成，通过对电气一次回路或电气间隔的方法研究，进而进行设计，在各个开关柜或其他设备的附近，安装上测控单元和保护单元。通过由通信管理机、光纤或电缆网络组成的网络层，使用现场总线技术，达到实现传达控制命令、数据汇总和转送数据的目的。间隔层的管理和交换信息是通过通信网络实现的。
（2）分层分布式模式优点
分层分布式模式既自由组合，又对成本进行了节约。间隔层测控终端它能够随时随地安装，占用面积非常小，而且各部分功能都独立，非常可靠；模拟量通过交流采样，既降低了成本，又使抗干扰能力大大增强，还对系统采集数据的精度有帮助；分布式结构的局部故障对其他部件的运行没有影响，方便扩展和维护电气自动化系统；电气监控主站的独立设置，方便电气自动化系统的分步调试和投运，能够进行足够的倒送电，方便运行、维护和检修电厂的用电系统。
3、电气自动化监控关键技术
3.1多层监控保护运用技术
根据线路、电厂用电以及电动机的测控装置的特点来看，多层监控保护的功能，也就是微机化保护、实时数据采集以及记录故障数据，是通过数据的反应变化来实现的。
3.2网络信息传输技术
自动化监控系统的整体性能受到通信网络性能的直接影响。运用通信网络中的数据流量、信息快速等特点，采用ECS系统电缆现场总线网络、光纤通信等方式来实现远程控制的作用。目前，光纤通信正逐步被用户接受。
3.3软件监控技术
软件主要包括前置机、实时数据库、人机界面和图形建模等几个软件。它主要是用来实现系统监控、数据管理、系统管理以及应用分析等功能的。虽然设备的硬件不一样，但它们的完成程度与功能是在一个层次上的。
3.4间隔层终端测控保护单元
间隔层一次设备为单位是分层分布式系统的最大特点。间隔层终端测控保护单元是电厂用电系统实现正常运行的最行之有效的技术手段，对灵敏性、可靠性、选择性和速动性的要求较高，因此，实现软件监控技术的功能，不宜使用DCS系统。
3.5ECS与DCS的转换协调控制
电气系统在设计的初级阶段和调度运行的过程中，要充分考虑让ECS与DCS系统处在和谐相处的状态。通过DCS能够控制和操作电动机的连锁逻辑，通过ECS进行继电保护的管理、故障录波和事故追忆等功能，对电器机械进行总体控制协调。
三、电气自动化技术应用的问题
1、电厂监控系统的控制。电源须有直流和交流两种供电方式，外围自动化装置和监控系统的LCU应该使用双电源、无扰切换的供电方式。监控系统主站设备要符合国家规定，采用取交流和UPS供电方式。
2、由于监控系统和其他系统的借口采用开关量接口和通信方式联系，开关量接口采用交换的信号一一对应的方式，其优点是接线直观，易于使用人员调试和故障查处，缺点是接线较多，有些控制功能须在LCU内编制复杂的程序,如果处理不当使调节性能不佳。
3、自动化与监控系统要协调处理，应按照自动化为主、监控为辅的原则。
4、在电厂电气自动化系统中，事件记录与故障录波是常用的运行和施工分析的方法。由于采样速度、内存等因素限制，事件记录并不能得到满足分析事故的波形。而故障录播很容易导致信号的重复收集和信号的残缺，使电缆布置和二次回路复杂化。
四、电气自动化系统技术发展的趋势
1、充分发挥以太网技术的优势
因为多样性的现场总线通信协议技术标准，所以它并不能够对嵌入式工业的性能有所帮助，但以太网技术运用于电气自动化的监控过程中，不仅能够使传输速度加快，容量变大，还能够解决监控程序与技术杂乱无章的问题，并能够使电气综合自动化的无缝通信作用充分发挥。尤其是在全双工通信、交换技术的猛烈发展后，既解决了以太网的通信确定性问题，又能够起到更好地保护作用，对在工业现场设备之间的通信中运用以太网，以技术支持的方式提供了帮助。嵌入式以太网是指在单片机系统上通过嵌入式软、硬件的方法，把工业以太网技术运用到网络中。国外的电力设备供应商把嵌入式以太网的微机保护测控设备推入了市场，国内的电力设备制造商也在对最新综合自动化系统进行研发，在二次保护控制设备中成功运用嵌入式以太网。因此，嵌入式以太网给电气综合自动化系统的发展指明了方向。
2、智能化技术的应用
从一开始传统的操作盘控制到如今的计算机控制是ECS系统的发展历史，目前又有向综合智能控制和管理发展的态势。智能型的信息化是通过ECS系统控制的发展体现的。发展间隔层和站控层是通过电脑信息数字的加工模式来实现的。间隔层的保护和站控层向着综合化及网络化智能保护测控单元发展，对电气的数据仓库进行细致的地分析，得出了一系列的高级应用功能。并能够通过数字综合分析协调解决所反映的情况。
3、标准应用技术的研发
为了实现不同厂家IED设备的信息共享和互操作性，要按照标准的规定内容对产品进行生产加工。由国际电工委员会参与并制定的国际通用标准IEC61850，该标准的特点包括数据自描述、信息分层、通信服务接口ACSI等。既满足了电气自动化发展的需求，又为企业的生产研发提供了强有力的参考数据。国内根据IEC61850标准，已经开始大量研发电气综自系统的产品，这为厂用电ECS系统向数字化、标准化发展提供了可靠的经验。
五、电气自动化技术的创新应用与管理
1、实现了监控运行一体化模式的转变，使DCS系统能够分析、汇总整体机组的信息状况和运行参数，最大限度的将机组潜力发掘出来，并激发了系统自身的控制功能，将控制时进行了合理的缩减，简化了控制系统。单元化统一火电机组方便了信息的采集和提供，对电网的系统管理运行进行了强化，大大提高了工作效率。
2、可以通过计算机系统进行实时的保护、控制，能够尽早的发现安全隐患，并进行合理的调整、更新，转变保护策略，实现防患于未然的管理目标，保障自动化电气系统能够安全、良好的持续运行。
3、目前电气自动化系统还没有根本的满足DCS系统进行全通信电气控制的目标。电气自动化系统和之间始终需要部分硬接线。我们首先应该解决连锁热工工艺问题，将后台电气系统的实际应用水平提高，并将电气系统的控制水平、逻辑，自动化能力，管理运行绩效等全面提升。
4、优质通用型网络结构更够提供电气系统良好服务运营的支撑。科学的运用创新型自动化电气技术，能够完善并保障电厂实现对现场控制设备的实时监控，同时营造了良好的信息数据传输、汇集环境，对电厂全集成性自动化运行目标的实现有积极的意义。
5、嵌入式工业以太网技术的应用为主。电厂电气自动化系统的未来发展趋势之一就是以嵌入式工业以太网技术的应用为主，这是因为以太网具有低成本、网络拓扑结构灵活、容量大、传输速度快等特点，能够满足现场总线通信协议技术标准的多样性要求，目前已经大规模地在工业领域和商业领域中得到了大规模的应用。
结束语
电厂电气自动化系统主要倾向于对电气系统的监控以及自动化监控技术的运用,使发电厂实现了用电气自动化系统进行的保护、测量、计量、控制以及分析等综合的功能,为人们带来了极大的便利。同时,在对电气自动化系统的运用还需要注意相关的技术问题,来确保电气自动化系统充分发挥出其独有的特点。而太网技术和综合化智能技术的应用,必将会引起电厂电气自动化系统的另一次变革。
参考文献
[1]曾凡婷.浅析电气自动化技术在电厂的应用[J].门窗，2013，04：362.
[2]陳曦放.电厂电气综合自动化技术应用探讨[J].科技创新与应用，2013，14：73.
[3]刘田茜.电气自动化技术在火力发电中的应用[J].煤炭技术，2010，29（10）：36-37.
[4]刘炬.电厂电气自动化系统典型方案分析[J].电力设备,2007,(02).
[5]罗宇杰.浅谈电气自动化在电力系统中的应用[J].广东科技,2007,(11).
关键词：电气自动化；技术电厂 ；应用
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
隨着现代电力系统的市场化，我国的电厂也正在逐步进行技术改革和创新。采用电子自动化系统是实现电厂电气自动化的关键所在。在电厂电气自动化的控制系统中，应不断提高控制技术，对电器自动化系统进行不断地完善，保证电厂的安全稳定运行。
一、电厂电气自动化系统概述
1、概念
电厂电气自动化系统，是指在对电厂进行管理时，运用智能化和自动化的技术设备，结合相应的专业知识，对电厂电力系统的设备进行管理和控制，通过多样化的管理手段，提高电厂的工作效率，降低生产经营过程中对于成本的消耗，确保电厂自身运行的安全性和可靠性。
2、功能
电气自动化系统的主要功能，是采用相应的监控管理技术和通信技术，结合专业化的设备，对电厂电气设备进行管理、保护、控制和检测的综合性管理系统，可以有效提高电力配置的效率，对电气设备的状态进行实时监测，确保电力系统的安全稳定运行，对于电厂发展的作用和意义都是十分重大的。
3、基本结构
最初的电气自动化系统由于受到技术因素的影响，自动化水平较低，系统构造简单，一般都是采用“一对一”的仪表监视和硬件连接。而随着计算机技术和信息通信技术的飞速发展，电气自动化系统也获得了极大的进步，开始采用集散控制系统，实现电气系统的自动化运行。当前的电气自动化系统主要分为三个层次：
3.1站控层：站控层设备主要包括GPS以及相应的配套设备、不间断电源、通讯服务器、操作站、服务器等，其功能主要是对电气设备的运行状态进行监控，可以采用开放式和分布式的设计来实现，确保对电气设备的管理更加科学合理、更加灵活，使得电力系统更加可靠。
3.2网络通讯层：网络通讯层主要负责信息数据的传输和设备之间的通信，设备包括网络中继器、网络交换机、通讯管理装置以及规约转换装置。
3.3间隔层：间隔层设备的布置是利用间隔分布式的方法进行的，可以减少二次接线的数量，降低系统的复杂程度，减少成本的投入，提高电厂的经济效益。间隔层的设备主要有：厂用电子系统，包括400V厂用电保护装置以及10kV厂用电测控装置；安全自动装置，包括直流系统、故障录波、安全稳定装置、升压站子系统、厂用电快速切换装置、备用电源自投装置等；机组子系统，包括综合测控装置、母线保护装置、线路保护装置以及机组保护装置等。
二、电厂电气自动化技术的应用
1、自动化技术系统的配置应用
智能化远程控制利用硬接线电缆将采集柜和现场的信号进行连接，并利用光纤、双绞线等将DCS主机和采集柜进行连接，这种方式将电缆材料极大的节省了，简化了安装环节，降低了操作成本，有效降低了控制面积，将整体系统的可靠性和智能型提升了一个较高的层次，实现了自检、数据处理及自校正等功能。集中控制主要是通过利用现场的电气馈线设置设备的接口，然后采用硬接线电缆合理连接集散控制系统的通道，实施对发电全场的监控。
2、电厂电气自动化监控模式
2.1集中模式分析
（1）工作原理
集中模式是由电缆线直接接入，并改变电信号的强弱程度，通过空接点方式和标准直流信号，将电气模拟量和开关量信号通过线缆的传递直接接入到DCS中，进行区别对待和组态，从而达到对电气设备实施监控的目的。
（2）集中模式的优点
通过对电气量的集中组屏，既节省了占地空间，又便于工作人员的管理；因为设备运行状态与环境都非常好，接线方式又比较成熟，所以，响应速度也提高的非常快，方便工作人员的实践操作。
（3）集中模式的缺点
DCS的可靠性能会受到电缆数量众多，工程量非常之大，长距离电缆引进干扰的影响；不能形成综合性、完整地结论，阻碍了查找问题的速度，影响修理进度，增加成本；DCS系统按“点”收费，投资大，费用高；所有信息量都要集中汇总至DCS系统，风险集中，影响安全性；电气监控主站系统没有独立，就无法完成对难度大的电气运行管理工作，难以实现电气的“综合自动化”。
2.2分层分布式模式分析
（1）工作原理
从逻辑上来看，ECS被分层分布式模式划分为三层，即站级监控层、通信层和间隔层。间隔层由终端保护测控单元组成，通过对电气一次回路或电气间隔的方法研究，进而进行设计，在各个开关柜或其他设备的附近，安装上测控单元和保护单元。通过由通信管理机、光纤或电缆网络组成的网络层，使用现场总线技术，达到实现传达控制命令、数据汇总和转送数据的目的。间隔层的管理和交换信息是通过通信网络实现的。
（2）分层分布式模式优点
分层分布式模式既自由组合，又对成本进行了节约。间隔层测控终端它能够随时随地安装，占用面积非常小，而且各部分功能都独立，非常可靠；模拟量通过交流采样，既降低了成本，又使抗干扰能力大大增强，还对系统采集数据的精度有帮助；分布式结构的局部故障对其他部件的运行没有影响，方便扩展和维护电气自动化系统；电气监控主站的独立设置，方便电气自动化系统的分步调试和投运，能够进行足够的倒送电，方便运行、维护和检修电厂的用电系统。
3、电气自动化监控关键技术
3.1多层监控保护运用技术
根据线路、电厂用电以及电动机的测控装置的特点来看，多层监控保护的功能，也就是微机化保护、实时数据采集以及记录故障数据，是通过数据的反应变化来实现的。
3.2网络信息传输技术
自动化监控系统的整体性能受到通信网络性能的直接影响。运用通信网络中的数据流量、信息快速等特点，采用ECS系统电缆现场总线网络、光纤通信等方式来实现远程控制的作用。目前，光纤通信正逐步被用户接受。
3.3软件监控技术
软件主要包括前置机、实时数据库、人机界面和图形建模等几个软件。它主要是用来实现系统监控、数据管理、系统管理以及应用分析等功能的。虽然设备的硬件不一样，但它们的完成程度与功能是在一个层次上的。
3.4间隔层终端测控保护单元
间隔层一次设备为单位是分层分布式系统的最大特点。间隔层终端测控保护单元是电厂用电系统实现正常运行的最行之有效的技术手段，对灵敏性、可靠性、选择性和速动性的要求较高，因此，实现软件监控技术的功能，不宜使用DCS系统。
3.5ECS与DCS的转换协调控制
电气系统在设计的初级阶段和调度运行的过程中，要充分考虑让ECS与DCS系统处在和谐相处的状态。通过DCS能够控制和操作电动机的连锁逻辑，通过ECS进行继电保护的管理、故障录波和事故追忆等功能，对电器机械进行总体控制协调。
三、电气自动化技术应用的问题
1、电厂监控系统的控制。电源须有直流和交流两种供电方式，外围自动化装置和监控系统的LCU应该使用双电源、无扰切换的供电方式。监控系统主站设备要符合国家规定，采用取交流和UPS供电方式。
2、由于监控系统和其他系统的借口采用开关量接口和通信方式联系，开关量接口采用交换的信号一一对应的方式，其优点是接线直观，易于使用人员调试和故障查处，缺点是接线较多，有些控制功能须在LCU内编制复杂的程序,如果处理不当使调节性能不佳。
3、自动化与监控系统要协调处理，应按照自动化为主、监控为辅的原则。
4、在电厂电气自动化系统中，事件记录与故障录波是常用的运行和施工分析的方法。由于采样速度、内存等因素限制，事件记录并不能得到满足分析事故的波形。而故障录播很容易导致信号的重复收集和信号的残缺，使电缆布置和二次回路复杂化。
四、电气自动化系统技术发展的趋势
1、充分发挥以太网技术的优势
因为多样性的现场总线通信协议技术标准，所以它并不能够对嵌入式工业的性能有所帮助，但以太网技术运用于电气自动化的监控过程中，不仅能够使传输速度加快，容量变大，还能够解决监控程序与技术杂乱无章的问题，并能够使电气综合自动化的无缝通信作用充分发挥。尤其是在全双工通信、交换技术的猛烈发展后，既解决了以太网的通信确定性问题，又能够起到更好地保护作用，对在工业现场设备之间的通信中运用以太网，以技术支持的方式提供了帮助。嵌入式以太网是指在单片机系统上通过嵌入式软、硬件的方法，把工业以太网技术运用到网络中。国外的电力设备供应商把嵌入式以太网的微机保护测控设备推入了市场，国内的电力设备制造商也在对最新综合自动化系统进行研发，在二次保护控制设备中成功运用嵌入式以太网。因此，嵌入式以太网给电气综合自动化系统的发展指明了方向。
2、智能化技术的应用
从一开始传统的操作盘控制到如今的计算机控制是ECS系统的发展历史，目前又有向综合智能控制和管理发展的态势。智能型的信息化是通过ECS系统控制的发展体现的。发展间隔层和站控层是通过电脑信息数字的加工模式来实现的。间隔层的保护和站控层向着综合化及网络化智能保护测控单元发展，对电气的数据仓库进行细致的地分析，得出了一系列的高级应用功能。并能够通过数字综合分析协调解决所反映的情况。
3、标准应用技术的研发
为了实现不同厂家IED设备的信息共享和互操作性，要按照标准的规定内容对产品进行生产加工。由国际电工委员会参与并制定的国际通用标准IEC61850，该标准的特点包括数据自描述、信息分层、通信服务接口ACSI等。既满足了电气自动化发展的需求，又为企业的生产研发提供了强有力的参考数据。国内根据IEC61850标准，已经开始大量研发电气综自系统的产品，这为厂用电ECS系统向数字化、标准化发展提供了可靠的经验。
五、电气自动化技术的创新应用与管理
1、实现了监控运行一体化模式的转变，使DCS系统能够分析、汇总整体机组的信息状况和运行参数，最大限度的将机组潜力发掘出来，并激发了系统自身的控制功能，将控制时进行了合理的缩减，简化了控制系统。单元化统一火电机组方便了信息的采集和提供，对电网的系统管理运行进行了强化，大大提高了工作效率。
2、可以通过计算机系统进行实时的保护、控制，能够尽早的发现安全隐患，并进行合理的调整、更新，转变保护策略，实现防患于未然的管理目标，保障自动化电气系统能够安全、良好的持续运行。
3、目前电气自动化系统还没有根本的满足DCS系统进行全通信电气控制的目标。电气自动化系统和之间始终需要部分硬接线。我们首先应该解决连锁热工工艺问题，将后台电气系统的实际应用水平提高，并将电气系统的控制水平、逻辑，自动化能力，管理运行绩效等全面提升。
4、优质通用型网络结构更够提供电气系统良好服务运营的支撑。科学的运用创新型自动化电气技术，能够完善并保障电厂实现对现场控制设备的实时监控，同时营造了良好的信息数据传输、汇集环境，对电厂全集成性自动化运行目标的实现有积极的意义。
5、嵌入式工业以太网技术的应用为主。电厂电气自动化系统的未来发展趋势之一就是以嵌入式工业以太网技术的应用为主，这是因为以太网具有低成本、网络拓扑结构灵活、容量大、传输速度快等特点，能够满足现场总线通信协议技术标准的多样性要求，目前已经大规模地在工业领域和商业领域中得到了大规模的应用。
结束语
电厂电气自动化系统主要倾向于对电气系统的监控以及自动化监控技术的运用,使发电厂实现了用电气自动化系统进行的保护、测量、计量、控制以及分析等综合的功能,为人们带来了极大的便利。同时,在对电气自动化系统的运用还需要注意相关的技术问题,来确保电气自动化系统充分发挥出其独有的特点。而太网技术和综合化智能技术的应用,必将会引起电厂电气自动化系统的另一次变革。
参考文献
[1]曾凡婷.浅析电气自动化技术在电厂的应用[J].门窗，2013，04：362.
[2]陳曦放.电厂电气综合自动化技术应用探讨[J].科技创新与应用，2013，14：73.
[3]刘田茜.电气自动化技术在火力发电中的应用[J].煤炭技术，2010，29（10）：36-37.
[4]刘炬.电厂电气自动化系统典型方案分析[J].电力设备,2007,(02).
[5]罗宇杰.浅谈电气自动化在电力系统中的应用[J].广东科技,2007,(11).