发电厂电气综合自动化系统研究

焦建霖

摘 要：目前发电厂对电气自动化技术的应用力度不断加大，同时也使技术日趋成熟，随着电气系统在大部分110 kV 以下的变电站中广泛应用，使工作人员的工作量大幅度减少，使变电站远程控制操作得以实现。同时通过自动化系统的运用，使发电厂管理水平有效提升，成本支出减少，使发电厂经济效益切实提高。因此对发电厂电气综合自动化系统的设计及应用加强研究，对实现发电厂的可选择发展有着重要的现实意义。本文就电气综合自动化系统及其设计原理和网络结构构成进行分析，并对自动化系统的实际应用进行探讨，并提出相关的应用建议。

关键词：发电厂;电气综合自动化系统;应用建议

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.32.070

1 电气综合自动化系统概述

1.1 电气综合自动化系统

目前越来越多的电气设备在发电厂电力生产和运输中加以运用，同时也具有一定的自动化功能，利用电气综合自动化系统，能够将这些设备有效整合，使相关电气设备实现统一调配、统一管理，使资源优化配置和高效管理得以实现。通电气综合自动化系统的应用实施，使发电厂发电以及输配电工作效率大幅度提高，发电厂运营质量和电力管理水平提高，防止在运营过程中出现电气设备故障等问题，同时还能利用高度自动化技术，使电气设备的自动化管理目标得以实现。现阶段电气综合自动化系统在发电厂的应用方面，其所具备的多样性功能主要体现在以下方面：监督和管理综合自动化系统子系统，收集子系统实时数据，并对故障进行分析，对状态进行有效监测;利用系统的高度自动化，有效保护子系统，防止因故障原因损坏子系统微机部分;严格监管和控制子系統运行电压以及电功率;如出现系统供电问题，可利用备用电源，并进行自动切换。

1.2 系统设计原理

此系统在发电厂的应用目标是确保系统测量、监控、通讯、继电保护、安全等功能能够实现统一，对具备多样化功能的电气自动化系统进行构建，从而形成综合自动化系统。因此在系统设计过程中，需要结合多样性功能需求，对自动化技术及设备的应用进行综合全面考虑，如借助计算机、智能测量仪等设备，结合热力工程学等学科知识，对相关热力学参数进行有效控制。

目前发电厂电气综合自动化系统主要包括了以下设计结构：测量系统、执行系统以及控制系统。测量系统能够有效测量相关子系统的运行记录、运行参数、性能故障以及运行状态等数据信息，对其中存在异常的数据信息进行及时发现，使潜在故障问题得以快速解决;执行系统能够及时根据系统相关问题和故障分析，对解决方案进行制定，并对相应执行指令进行发布，从而使安全隐患得以及时消除;控制系统在系统出现故障时，能够对发现故障的具体电气设备和位置国加强控制和管理，使其他电气设备的正常运行和使用得以保障。

电气综合自动化系统的测量及执行系统，都利用微机处理器及智能控制设备的运用，使电力系统的管控目标得以实现。另外针对控制系统，不仅具有监控和预警等简单功能外，还能够有效控制设备的自动化运行顺序。

发电厂在进行电气综合自动化系统的应用时，能够使自身自动化管理水平和生产效益得以提升，并取得一定的应用成效，同时还需要对综合自动化系统应用加强分析和研究，使具技术和管理措施进一步强化。

2 电气自动化系统网络结构构成分析

2.1 集中监控

在电气自动化系统中，集中监控方式具有维护及运行过程简单方便，并系统设计简单，控制站的防护等级要求不高较。此方式还具有以下特点：所有功能在监控处理时在一个处理器中实现，对处理器处理工作效率造成影响，因需要对所有电气设备加强监控，随着设备数量的增加，会导致主机冗余降低，增加电缆数量的投入，费用支出增加，另外电气自动化系统也会受到电缆距离的影响和干扰。 通过硬接线方式的运用，使断路器和隔离刀闸的操作闭锁之间的连锁得以实现。在设置过程中，设备操作运行的稳定性会受到隔离刀闸的辅助接点位置准确性的影响。在进行二次接线操作时，由于线路查询不便，操作较为复杂，从而使维护工作量一定程度上加大，集中监控方式如图1所示。

2.2 远程监控

与集中监控方式相比，远程监控作为电气综合自动化系统的网络结构，对电缆需求量不高，能够使系统安装成本减少，并具有灵活性强、可靠性高等优势。由于现场总线通信速度较低，对此方式也造成一定的影响，随着发电厂电气通信业务量不断加大，远程监控方式在一些较小系统的电气综合自动化系统中得以广泛应用，远程监控方式如图2所示。

2.3 现场总线监控方式

目前计算机网络技术的发展和成熟，进一步促进现场总线监控方式在发电厂综合自动化系统中的运用，特别是在智能化电气设备的引入，为网络总线控制系统的应用奠定了良好的基础。在发电厂电气综合自动化系统中，通过此方式的运用，使系统设计的针对性有效提升。 根据不同的间隔，能够采用不同的系统设计方式，从而使不同的目标得以实现。此方式不仅包含了远程监控方式的所有优势，还能够使端子柜、隔离设备、模拟量变送器、I/O卡件等设备的使用率降低。另外在设备与监控系统实现连接时，可节约大量电缆，使系统总体成本和维护投入有效减少。另外通过网络实现通信连接，系统中相关装置运行具有一定的独立性，使网络组态灵活性增强，并且一旦任何一组装置发生问题或故障，不会整个系统运行造成不好影响，从而使系统的安全运行性能有效提升，总线监控方式如图3所示。

3 电气自动化系统的应用设计分析

3.1 间隔层

间隔层是系统保护测控及控制装置，作为自动化系统的底层，主要进行数据采集、保护以及预处理等功能。同时在进行间隔层设备连接时，利用冗余现场总线接口以及双网连接，使双网运行及双网无障碍切换得以实现。如其中一条网络发生故障或问题，能够确保系统的正常运行，使系统稳定性有效提升。

3.2 通信层

作为自动化系统的网络传输核心，通信层是可以使不同通信协议、不同厂家以及不同传输速度的通信信息实现统一转换，并对间隔层与监控层之间的实时通信予以保障。同时还应根据综合自动化系统的实际配置要求和规模进行设计，可采用多套通信层设备设置的方式实现分层。另外主要现场总线协议、网络处理机、转换器等构成通信层设备，其中需要对现场总线网路进行合理选择，网络介质可采用光纤，从而使系统远距离传输性能有效提升。

3.3 监控层

作为自动化系统的功能核心，监控层具有SCADA/HMI功能，通常利用PowerView 系统予以实现;并利用PMS实现保护管理功能。在监控层网络设计中，结合发电厂的实际情况，利用双以太网对相关功能和数量进行设置。通常其主要功能包括： ECS 系统功能、SIS 和DCS 系统之间的接口功能;实现系统间隔层设备管理，对系统进行自检，并进一步确定其是否存在故障。同时对间隔层设备、系统的状态的运行参数设定和修改进行管理，对相关历史信息进行记录、分析。另外利用监控层的自诊断功能，使设备能够对自身运行状态进行检查和故障的诊断。

4 电气自动化系统的具体应用

4.1 联锁保护

外界因素极容易对电厂正常运行造成不利影响，通过电气综合自动化系统的引入，能够实现相关设备的联锁保护，如发生意外状况，可利用跳闸等方式，及时关停出现故障的设备或系统，防止故障范围扩大，损坏电厂其他系统和设备。

4.2 继電保护

在电厂实际运行过程中，通过继电器的运用，使自动化控制得以实现，同时并对继电运行进行有效调，利用对电气参量和热工参数数据进行限定，使设备回路得以有效保护。

4.3 装置保护

发电厂运行所涉及相关设备具有较高的复杂性，并且数量繁多，通过此系统的运用，使设备之间能够合理配置、共同协作，使整体工作效率提高，使电力设备所受到的外界因素的干扰有效减少，对其正常工作运行予以保障。

4.4 防雷保护

在发电厂生产运行过程程中，通过电气综合自动化程序的运用，使防雷设施的功能得以有效发挥，进一步确保发电厂的相关设备的正常运行。

5 电气综合自动化系统应用建议

5.1 基础设施建设完善

目前为了使电气综合自动化系统设计和应用力度强化，发电厂首先应对系统应用加在研究力度，结合自身电气设备和管理系统的实际情况，对升级进行升级和改造，使电气设备自动化管理水平有效提高，从而对自动化管理体系进行构建，同时对电气设备更新予以积极促进，为综合自动化系统的应用成效提高提供有力的基础条件。

5.2 培训力度加强

在电气综合自动化系统应用过程中，需要保证相关技术和管理人员的专业水平和综合质量。因此发电厂需要对自动化技术应用和管理人才培训加强重视，积极组织各种形式的新型综合自动化技术培训，使相关人员的业务水平有效提升。同时还可聘请设备厂家的技术人员，就传统变电站与新型综合自动化变电站之间的技术标准、特点、区别以及新型设备的工作原理、基本构成等进行讲解，对新型综合自动化系统的相关基本知识进行普及，从而使生产人员的知识水平不断提高，对新型综合自动化变电站建设有了更深入的了解。另外在培训过程中，还应组织生产人员就新技术应用和新型设备使用等问题与厂家技术人员进行积极交流，并根据实际现场情况，提高生产人员专业技术水平的同时，使人员的学习的积极性提升，对电气综合自动化系统的核心方法能够更好的理解和掌握。另外通过理论与实践要结合、互动交流等多种形式，使相关人员对自动化系统的安装、故障处理、调试等相关技术熟练掌握，并结合现场演示等，对数据采集、终端录入、计量自动化系统的建档、在线排查、维护以及修改等功能等进行了解和掌握。

在培训过程中，还需要针对日常维护管理中自动化设备常见问题进行分析，并结合现场示范操作，使相关人员能够对问题的有效处理方法予以掌握，使相关人员的实操技能水平提高。另外通过对运维软件的调试方法和操作流程进行演示和讲解，使自动化班组操作人员能够对其熟练掌握。

发电厂通过实践培训的有效开展，使自动化班组相关人员的技能水平大幅度提升，并对懂技术、有能力、动手能力强、善于创新的技术队伍进行构建，从而为进一步促进自动化系统实用化应用发展奠定坚实的基础。

6 结束语

发电厂通过加强电气综合自动化系统的设计和应用，能够使自身运行管理水平和经济效益大幅度提升，使质量和经济两个层面都得到长足的发展。所以在实际应用中，发电厂应对电气综合自动化系统加强研究，对设计理念和设计方式予以不断创新和优化，从而进一步促进电力企业的可持续发展。

参考文献

[1]孙清利.发电厂电气综合自动化系统的设计与应用建议[J].商品与质量，2018，（47）：114.

[2]王文.发电厂电气系统中综合自动化系统分析[J].福建质量管理，2018，（015）：83.

[3]潘迎春.电厂电气综合自动化技术应用研究[J].名城绘，2018，（1）：249249.

[4]邵明磊.发电厂的电气综合自动化系统构建及其分析[J].电力系统装备，2018，（6）：104105.