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摘 要：在概述火力发电厂电气自动化系统的基本功能与特点的基础上,详细分析火力发电厂电气自动化系统的发展现状与发展趋势,为进一步研究电气自动化系统提供了相关依据。 关键词：发电厂;自动化系统;电气 中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)082-0016-01
火力发电厂电气自动化系统可以掌握主控室机、炉、电的控制水平协调一致,实现全局的数据共享,方便管理集控,减轻工作人员的工作量,完善自动化系统的数据交换。伴随着电厂信息化技术与企业自动化技术的飞速发展与电力市场的推进,采用先进的自动化控制技术,提高火电厂电气自动化运行与管理水平,增强企业的竞争力,节能降耗,已成为电力企业的热门课题。基于这些原因,本文对火力发电厂电气自动化系统的应用现状与发展进行系统的论述与分析。 1火力发电厂电气自动化系统的应用
1.1火力发电厂电气自动化系统的基本功能
火力发电厂电气自动化系统的功能是以监视控制设备为主,实现数据交换信号反馈为辅助功能的系统,在监控设备过程中,以主接线图、曲线等形式测量设备的数据信息与运行状态,且可以及时上报设备的警告信号,动作事件异常等情况,这样可以避免危险情况与操作失误的发生。电气自动化系统还需提供出潮流日报表、设备启停次数报表、电量日报表和检修报表等。电气自动化系统的高级功能还可以提供很多特殊的数据反馈,如定值的远方修改在线自动校核,利用测控装置本身的计量功能与脉冲信号进行电量统计,故障诊断及电机状态检修与电气主站系统的在线设备管理等。
1.2火力发电厂电气自动化系统的特点
火力发电厂电气自动化系统相对其他系统,设备数量与布置相对较多,且系统较为复杂,在设备安装时需将各用电设备分散安装在各个电机和配电室的主控中心,系统运行中信息量大,安装电气元件较多,检修维护复杂。电气自动化系统设备操作频率低,部分设备在很长时间才操作一次,其保护自动装置要求性能却很高,需要快速的对设备进行操作与反应。电机设备自身构造逻辑较简单,但操作机构却很复杂。从控制方式出发,电气自动化系统的设备的监控主要接入DCS系统,在两台机组用一个被变时要考虑到控制权的唯一性,所以,在运行过程中,要做好两台机组DCS电气的控制模式。在火电厂建立电气自动化系统时,系统结构与DCS的联网方式是系统高效可靠运行的关键,既要实现正常的运行操作与启停外,又要实现实时显示异常运行与事故状态下的各种状态与数据,并提供相应的应急处理措施与操作指导,以保证电气系统在最安全的合理工况下工作。
2火力发电厂电气自动化系统的发展现状
随着科学技术的发展,火力发电厂自动化系统也得到了相应的发展,电气保护监控装置也可实现交流采样的控制、测量、保护与通信,新型的计算机保护监控可以很方便的利用工业以太网和现场总线技术组成网络,火力发电厂监控系统的进步也为信息通信,数据采集开拓了新了技术革新。目前电厂的电气监控自动化系统ECS也与其它系统相互交换数据实现电厂的信息化管理。ECS系统主要以分布分层方式进行监视控制,其主要由站点控制层、通信层、间隔层组成,下层的功能实现不依靠上层设备和网络的功能,可独立实现。站点控制层依靠上层主站系统,主要完成对整个系统数据的监视、控制,收集,整理,是ECS系统的核心。通信层主要完成间隔层和站点的数据转换,实现DPU的数据交换,并且对电气设备进行逻辑控制,所以通信层主要是以数据互访和转换为主,设备逻辑控制为辅。间隔层的组成是由保护监控装置和智能设备构成的,保护监控装置通过网络和接口等方式与上层的控制单元进行数据互通。在火力发电厂电气自动化系统的实际工作中,维护工程师在操作站操作系统,系统服务器收集,整理,存储数据,维护工程师掌握系统动态并进行设备的维护与管理,ECS系统与其他系统如DCS、SIS、MIS实现数据交换,并且电厂的主接线电气分布分段对各种分组装置进行分配控制,智能设备通过RS485-232口与主控单元SCN-031E连接,DCS数据通过站控层的转发工作站实现,其它信息如有需要可通过硬接线方式与DCS连接。
3火力发电厂电气自动化系统的发展趋势
随着计算机的发展,ECS系统已经取代了传统的控制操作,现今又由计算机控制逐步向智能控制和智能管理转变,在电气自动化系统中主要表现在间隔层的保护和测控装置的独立上,系统控制单元向着测量控制一体化的,综合智能网络化的方向发展,今后生产的系统控制单元将直接面向一次性设备或机组,除了实现现有的监视控制以外,还将实现站控层的互联、误操作的防护、状态信息的记录等功能。站控层将满足SCADA功能,实现运行管理的全面自动化。主站将采用先时的数据采集技术对历史数据进行分析,并预测出近期的设备状态。从功能上可分为内外两部分,对外的功能是指给DCS和SIS等其他系统提供数据,实现机组优化控制和优化管理等综合智能控制,对内的功能是指间隔层装置的监控管理、自动抄表、设备管理、定值管理、故障信息管理、设备在线诊断和小电流接地选线等功能于一体。
随着国际电工委员会制定的EIC61850标准的制定,电气自动化系统在实现其基本的功能之外,还应具备互操作性、可扩展性和高可靠性等性能。由于现场总线通信协议技术标准的多样性,难以统一,使其不能满足以上性能要求,而以太网由于其传输速度快、容量大、网络拓扑结构灵活以及低成本等特点,在商业领域和工业领域内得到了大规模的应用,该技术成为建立电气自动化中无缝通信的最好选择。 工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋。随着以太网通信速率的提高,全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性问题的解决提供了技术基础,从而为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能,利用嵌入式软硬件,在单片机系统上实现工业以太网技术又称为嵌入式以太网,国外大的电力设备供应商纷纷推出了基于嵌入式以太网的微机保护测控设备,国内电力装备制造商开发的最新综合自动化系统中,也把嵌入式以太网成功应用于二次保护控制设备。因而嵌入式以太网是电气综合自动化系统间隔层网络通信的必然发展方向。
4结语
电厂电气自动化系统是进一步提高电廠自动化水平,特别是电气运行管理水平的必然趋势,新建和改造电厂DCS系统时电气系统采用综合自动化技术将节省可观的投资。微机型的保护和自动装置及成熟的通信和现场总线技术是实现电厂电气综合自动化系统的必要技术保障,与DCS的连接方式、现场总线的标准及通信网络的构架等问题需要进一步研究和实践。
火力发电厂电气自动化系统可以掌握主控室机、炉、电的控制水平协调一致,实现全局的数据共享,方便管理集控,减轻工作人员的工作量,完善自动化系统的数据交换。伴随着电厂信息化技术与企业自动化技术的飞速发展与电力市场的推进,采用先进的自动化控制技术,提高火电厂电气自动化运行与管理水平,增强企业的竞争力,节能降耗,已成为电力企业的热门课题。基于这些原因,本文对火力发电厂电气自动化系统的应用现状与发展进行系统的论述与分析。 1火力发电厂电气自动化系统的应用
1.1火力发电厂电气自动化系统的基本功能
火力发电厂电气自动化系统的功能是以监视控制设备为主,实现数据交换信号反馈为辅助功能的系统,在监控设备过程中,以主接线图、曲线等形式测量设备的数据信息与运行状态,且可以及时上报设备的警告信号,动作事件异常等情况,这样可以避免危险情况与操作失误的发生。电气自动化系统还需提供出潮流日报表、设备启停次数报表、电量日报表和检修报表等。电气自动化系统的高级功能还可以提供很多特殊的数据反馈,如定值的远方修改在线自动校核,利用测控装置本身的计量功能与脉冲信号进行电量统计,故障诊断及电机状态检修与电气主站系统的在线设备管理等。
1.2火力发电厂电气自动化系统的特点
火力发电厂电气自动化系统相对其他系统,设备数量与布置相对较多,且系统较为复杂,在设备安装时需将各用电设备分散安装在各个电机和配电室的主控中心,系统运行中信息量大,安装电气元件较多,检修维护复杂。电气自动化系统设备操作频率低,部分设备在很长时间才操作一次,其保护自动装置要求性能却很高,需要快速的对设备进行操作与反应。电机设备自身构造逻辑较简单,但操作机构却很复杂。从控制方式出发,电气自动化系统的设备的监控主要接入DCS系统,在两台机组用一个被变时要考虑到控制权的唯一性,所以,在运行过程中,要做好两台机组DCS电气的控制模式。在火电厂建立电气自动化系统时,系统结构与DCS的联网方式是系统高效可靠运行的关键,既要实现正常的运行操作与启停外,又要实现实时显示异常运行与事故状态下的各种状态与数据,并提供相应的应急处理措施与操作指导,以保证电气系统在最安全的合理工况下工作。
2火力发电厂电气自动化系统的发展现状
随着科学技术的发展,火力发电厂自动化系统也得到了相应的发展,电气保护监控装置也可实现交流采样的控制、测量、保护与通信,新型的计算机保护监控可以很方便的利用工业以太网和现场总线技术组成网络,火力发电厂监控系统的进步也为信息通信,数据采集开拓了新了技术革新。目前电厂的电气监控自动化系统ECS也与其它系统相互交换数据实现电厂的信息化管理。ECS系统主要以分布分层方式进行监视控制,其主要由站点控制层、通信层、间隔层组成,下层的功能实现不依靠上层设备和网络的功能,可独立实现。站点控制层依靠上层主站系统,主要完成对整个系统数据的监视、控制,收集,整理,是ECS系统的核心。通信层主要完成间隔层和站点的数据转换,实现DPU的数据交换,并且对电气设备进行逻辑控制,所以通信层主要是以数据互访和转换为主,设备逻辑控制为辅。间隔层的组成是由保护监控装置和智能设备构成的,保护监控装置通过网络和接口等方式与上层的控制单元进行数据互通。在火力发电厂电气自动化系统的实际工作中,维护工程师在操作站操作系统,系统服务器收集,整理,存储数据,维护工程师掌握系统动态并进行设备的维护与管理,ECS系统与其他系统如DCS、SIS、MIS实现数据交换,并且电厂的主接线电气分布分段对各种分组装置进行分配控制,智能设备通过RS485-232口与主控单元SCN-031E连接,DCS数据通过站控层的转发工作站实现,其它信息如有需要可通过硬接线方式与DCS连接。
3火力发电厂电气自动化系统的发展趋势
随着计算机的发展,ECS系统已经取代了传统的控制操作,现今又由计算机控制逐步向智能控制和智能管理转变,在电气自动化系统中主要表现在间隔层的保护和测控装置的独立上,系统控制单元向着测量控制一体化的,综合智能网络化的方向发展,今后生产的系统控制单元将直接面向一次性设备或机组,除了实现现有的监视控制以外,还将实现站控层的互联、误操作的防护、状态信息的记录等功能。站控层将满足SCADA功能,实现运行管理的全面自动化。主站将采用先时的数据采集技术对历史数据进行分析,并预测出近期的设备状态。从功能上可分为内外两部分,对外的功能是指给DCS和SIS等其他系统提供数据,实现机组优化控制和优化管理等综合智能控制,对内的功能是指间隔层装置的监控管理、自动抄表、设备管理、定值管理、故障信息管理、设备在线诊断和小电流接地选线等功能于一体。
随着国际电工委员会制定的EIC61850标准的制定,电气自动化系统在实现其基本的功能之外,还应具备互操作性、可扩展性和高可靠性等性能。由于现场总线通信协议技术标准的多样性,难以统一,使其不能满足以上性能要求,而以太网由于其传输速度快、容量大、网络拓扑结构灵活以及低成本等特点,在商业领域和工业领域内得到了大规模的应用,该技术成为建立电气自动化中无缝通信的最好选择。 工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋。随着以太网通信速率的提高,全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性问题的解决提供了技术基础,从而为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能,利用嵌入式软硬件,在单片机系统上实现工业以太网技术又称为嵌入式以太网,国外大的电力设备供应商纷纷推出了基于嵌入式以太网的微机保护测控设备,国内电力装备制造商开发的最新综合自动化系统中,也把嵌入式以太网成功应用于二次保护控制设备。因而嵌入式以太网是电气综合自动化系统间隔层网络通信的必然发展方向。
4结语
电厂电气自动化系统是进一步提高电廠自动化水平,特别是电气运行管理水平的必然趋势,新建和改造电厂DCS系统时电气系统采用综合自动化技术将节省可观的投资。微机型的保护和自动装置及成熟的通信和现场总线技术是实现电厂电气综合自动化系统的必要技术保障,与DCS的连接方式、现场总线的标准及通信网络的构架等问题需要进一步研究和实践。