数字化电气监控管理系统在火力发电厂中的应用

吴凡

太原理工大学信息工程学院控制工程专业， 山西 太原 030024

在科学技术的不断进步下，火力发电厂实现了大规模的生产基地，且有了较高的电压等级及自动化水平。在这样的情况下，火力发电厂内部现行的实时监控和管理效率也应随之进行完善和整改。由于所用的电气监控设备主要通过继电器、控制开关等构成的控制逻辑靠硬接线而实现，不能满足现代火力发电厂的实际需求，是目前急需改善的。在DCS软硬件越来越完善和一体化需求目标的形成下，强调把电气设备控制归列到DCS中，以此构建一个单一的电气监控系统。

1.传统电气监控系统的不足

火力发电厂以往所使用的电气监控系统无法采集到足够的电气设备信息量，使得这些设备难以将自身具有的功能作用充分全面的发挥，所以，要求实践操作者不得直接从监控站中来获取所需的信息。与此同时，某些时候电气监控系统会采用电压变送器进行模拟量的采集，再或者是凭借一些硬接线方式来实现系统的接入，这种方式最终所带来的后果是资源利用率低下。

现阶段，火力发电厂中还存在一般性的电气手动控制方式及体积相当的电气控制屏，单元控制室战胜的面积较大，需要花费大量的投资。虽然将有些电气监控实际归列到了DCS系统中，但依旧可以看到有几方面的不足：缺乏好的通信能力、可靠度较低，难以及时有效的响应DCS的控制命令，部分涉及的电气量无法快速的导入进DCS中。

2.数字化电气监控管理系统在火力发电厂中的应用

随着科技的不断进步，电气设备呈现了智能化、多功能化的特点，不仅实现了电气综合自动化的目标，而且还有效保障了电气系统的独立性。

2.1 单元监控系统的使用情况

要求发电机－变压器监控单元系统实际应具备软件控制与程序控制两个部分，以让发动机由停止到运行，持续的升压至并网带初始负荷。日常生产和运营时，明确科学合理的间断点分步来实现机组顺控并网，在实践操作机组顺控解列过程中应和顺控操作持不同方向。

对机组进行启动时，存于电源监控单元系统内的厂用电系统主要利用启动备用变压器及时的向厂用负荷供电；机组实际用电过程中，在启动其辅机时主要通过高压工厂变供电朝着低压负荷供电上转变；当厂用电结束供电之后，为了防止设备与系统出现故障问题，必须通过厂用电快速切换装置及时有效的把厂用工作负荷瞬间变换为起/备变；对于保安段母线的失压情况，为了提高设备的安全可靠性，应科学合理的采用备用柴油机进行供电。

2.2 监控系统在现场总线技术中的使用情况

当前，火力发电厂中的数字化电气监控管理系统内共涵盖了现场总线监控、集中式监控、远程监控这三种形式。其中，集中式的监控方式会在一定程度上造成主机冗余不断下降、电缆数量不断增加、控制面不断扩大，大大削弱了系统的可靠性，并且，还会引发控制室火灾风险的发生，二次接线十分的繁琐，劳动强度大，操作失误可能性大。由于电厂电气具有较高的通讯量，所以，采用远程监控方式的通信速率与其不相符。当前使用最多的要求在以太网基础上形成的现场总线技术。该技术主要把电气系统连接成电气监控网络，不仅实现了和DCS良好的数据交换，而且还使得电气信息得到充分的应用，顺利有序的做好复杂的电气运行管理工作，对发电厂电气系统实际运营效率的提升具有积极的推动作用。电气监控系统主要采用的是现场总线方式来实现通信接口的有效连接，同时通过以太网和有关设备进行有机连接，从而构建起了一种电气监控管理上位机系统。所以，该项技术避免了过多控制电缆的使用，保障电气信息量及时正常交换，能够节省一些实际用处不高的电能表和变送器，并且，还具备了部分系统无法实现的功能，比如，可以自行抄表、设备及故障采用信息化管理等。

2.3 电气监控系统的层分布式设计的使用情况

首先是系统监控层；火力发电厂中的监控管理系统主要以客户/服务器体系结构为主，能够及时有效的采集涉及电厂电气系统的数据，比如，数码量、模拟量、开关量、温度量，并且，对于现场保护测控单元层发布命令的要求能够予以实现，根据实际需求对电气设备加以合理的调节控制。系统采用主备方式进行运行，使得发电厂电气监控管理系统内的软件有效管理了电厂设备的运行过程，促进电厂稳定正常发展。其次是现场保护测控层；涵盖了发电机组和公共端这两个子系统，子系统之间主要通过现场总线与通信管理机来顺畅连通。该层中的装置分组，能够提高系统的稳定性、实时性，采用现场总线方式分别组网至相匹配的通信管理装置内，最后速率高的以太网与上位机系统监控层两者间的通信就能够达到相应的功能。

3.结语

综上所述，随着科学技术的迅猛发展，火力发电厂实现了数字化的电气监控系统。一个科学合理的电气监控系统能够适应先进的计算机、现场总线技术、通信技术的使用，对发电厂电气系统的运行实施自动化的控制、提高电气性能等。在以太网基础上而形成的数字化电气监控系统保留了传统DCS高效完善的技术，摒弃了硬接线方式，以现场总线方式为主，作业效率高，对电厂的持续稳定运行提供了重要的保障。

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