发电厂电气控制系统的设计

发电厂电气控制系统的设计摘要

电力市场的快速发展，电力系统的深化改革系统级需求越来越高，集散控制系统（DCS）已成为电厂新的标准控制系统，DCS将在早期的生产装置中越来越普遍，DCS监控逐渐取代手动控制方式的面板进行集中监控，房内机组各种参数的事故控制和处理，同时电厂电气控制系统（ECS）逐步进入DCS框架，范围包括DCS电厂电气自动化部分，实现机、电、炉的集中管理，实现全局数据共享，消除数据交换系统的瓶颈，节省投资，减少维护工作量，ECS系统与 MIS/SIS系统的接口还可以接受调度命令，生成多个报表，方便生产管理，提高效率。

关键词：发电厂电力自动化通信

第一章引言

随着发电机容量大、参数高的方向的发展，电气控制系统自动化水平变得更加重要。由于历史原因，电气控制系统自动化水平仍然很低。在分级控制理论的基础上提出了综合自动化系统。对于发电厂，系统总线网络和网络通信技术是基础，基于智能设备，所有的电力系统和网络监控系统。通过网络控制总线技术，其使用效果良好。

2.1电气自动化控制系统的功能和要求

除了传统的控制设备，功能实现的发电厂电气综合自动化系统也应适应。现代发电管理的新功能，相应的需求的设备。

2.1.1电气综合自动化系统的功能

根据机组运行和电气控制的特点，发电机变压器和工厂必须使用电源。电气控制系统已注册ECS控制。其基本功能是：控制和操作220kV/500kV断路器和隔离开关。保护发电机变压器，保护配电变压器和控制变压器免受励磁变压器的保

护。发电机励磁系统包括励磁和励磁操作、控制模式开关、磁场、流量减少操作，PSS能量系统稳定器。20kV

/500kV开关自动和手动定时。发电厂6kV高压监测，运行，快切设备，发电

厂应力监测，铸造，手动启动等。

2.1.2电气综合自动化系统的要求

在电气综合自动化系统中，设备需要就地安装，数据通过DCs传输，ECs的

任何通信、遥控、遥感、远程通信，电气系统和安装间设备的远程调整要求应为

数字化，应采用分布式安装、就地保护、测控通信、智能综合终端设备，如发

电机微机保护装置等，发动机保护测控装置、发动机综合差动保护装置、低压变

压器保护测控装置、微机电切设备等。

2.2 电气自动化控制系统电气综合自动化系统拓扑结构不同，相应的系统组

成也不同，本节将讨论网络结构和系统的ECS。

2.2.1网络结构类型

发电厂电气自动化系统的开发过程，网络结构具有以下三种模式。

（1）集中监控模式

电缆引起的干扰会影响系统的可靠性，同时，由于断路器的辅助触点通常不

被隔离，操作FACA的隔离门和断路器与电气接线结合在一起，设备不能运行，

二次旋压这种连接方式复杂，检测线路不方便，大大增加了维修、测试或传输过

程中复杂FIO引起错误的可能性

（2）远程监控模式

本实用新型具有节省大量电缆的优势，节省安装成本，节约材料，可靠性高，容易配置

灵活性的优势。几种现场总线（Lonworks现场总线CAN总线，等等）的通信

速度适中，电厂电流和投资相对较小，适合于建设监控系统和能源自动化，但不

适合于电厂。

（3）现场总线监控模式

目前来看，对以太网（Ethernet）、现场总线和计算机网络技术已广泛应

用于变电站综合自动化系统中，并积累了丰富的运行经验。智能电气设备TEM的

快速发展为能量网络控制系统在电厂的应用奠定了良好的基础，目前现场总线监

控系统的设计更具针对性，针对不同的时间间隔，TEM具有不同的功能。其中一

个样本项目可以基于时间范围，除了远程监控模式的优点外，在智能设备安装领域，还可以节省大量的绝缘设备、终端柜、O卡、模拟变送器等投资，监控系统

通过通信线路连接，可以节省大量的控制、投资和安装电缆及维护工作量，从而

降低成本，另外， cadA设备功能相对独立。

2.2.2系统组成

能源站综合自动化系统按多CPU分层多分布式体系结构设计。每一层完成不

同的功能，cadA层由不同的设备或子系统组成，整个系统可分为三层：间隔层、

通信层。

（1）间隔层

底部的隔间里，控制和保护系统集成，根据电厂的灵活选择控制对象的测量

和控制设备和过程控制单元。包括:发电机保护装置，微电脑精确同步设备，自

动励磁调节器（AVR），工厂电源快速切换装置、低压电源自动切换装置，电动

机保护测量装置、变压器保护装置等，这些设备来自不同制造商，现在基本稳定。选型时的要求通过通讯远程操作可以实现所有本地操作功能，但使用通信协议是

不完全相同的，有些是RS232/485接口，一些是CAN总线。现场总线，需要设置

通信协议转换设备。

（2）通信层

系统的中间层是通信层，这是网络传输的核心。在这一层中，不同制造商不

能以不同的通信速度和各种不同的通信设备的通信内容转化为高速和统一的协议。通讯层之间的实时通信和监控内容。通信层可以根据ECS的大小和配置要求是一

个分层分布式实现，也可以包括许多层的通信设备。每一层网络通信设备处理器（NPU）和现场总线协议转换器（PIU）。在（NPU）和现场总线网络冗余的情况下，现场总线网络媒体是由纤维支持长途传输（2公里）。每个通信层设备包含（PIU）数量取决于实际的需求。

现场总线协议转换器是一个关键的通信层的一部分，是一家专业开发智能通

信设备。其硬件支持各种不同的通信电气规范，如RS232、RS485，可以Lon works等等。不同设备不同的协议，可以支持现场总线国际标准协议和国内的关

键设备供应商的通信协议。通信协议转换器和网络处理器（NPU）使用标准的、

高速度通信方式，间隔低速、高速度和不同类型的沟通可以统一和监控层数据交

换设备。特别是协议转换器软件设计使用下行线路优先原则最大化的保证。优先

发送监控层的指令和相关信息，从而保证通信速度。使用金属外壳封装协议转换器、提供可靠的接地，增强抗电磁干扰能力。安装位置靠近间隔层设备，减少干扰。通信速率，较低的层压设备等等4800个基点至 9600个基点，提高抗干扰能力。

通信层特点:

（1）冗余光纤网络、传输速率高、传输距离长。

（2）基于机器/中心总线拓扑和网络管理技术合理的结构化布线

（3）实现一个非常高的标准。

（4）网站的扩展可以通过集线器或升级实现，灵活和方便。

结论

随着计算机技术和数字网络通信技术的发展，网络通信的速度和可靠性越来

越高，电气自动化条件完全可以实现，建立电厂自动化ECS系统，完善对运行人

员电气参数的集中控制和控制是满足要求的能源市场化，提高电厂安全性。经济