发电厂电气综合自动化系统研究

发电厂电气综合自动化系统研究

发表时间：2019-10-09T16:31:23.400Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年12期作者：赵坤

[导读] 随着时代的发展，科技水平不断提升，发电厂需要不断对电气综合自动化系统进行研发创新，为自身发现奠定基础。

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摘要：随着电力行业的技术进步，发电厂的自动化水平日趋提高，分散控制系统作为机组运行控制的主要手段，已逐步取代盘台上一对一的硬手操方式，成为新建电厂和老机组改造的标准配置。随着机组向大容量、高参数发展，发电厂的电气自动化程度越来越重要。发电厂电气自动化的水平直接影响发电厂建设的投资效益、电厂运行的综合经济效益以及整个电力系统的自动化水平。

关键词：发电厂；电子自动化；分散控制系统

一、发电厂电子综合自动化系统的组态模式

（一）集中式监控方式

集中式监控方式的优势在于运作维护好、控制站防护等级低且系统设计较为简单。集中式监控方式的不足在于系统中的每项功能共同运用同一个处理器进行处置，导致处理器任务巨大，处理器速度受到影响。对电气设备展开监控后，监控对象的增长将导致监控主机冗余下滑，电缆数量不断扩增且控制面积不断增大。此时较长距离的电缆引进将导致系统的可能性降低，另外伴随电缆数量的增长导致监控室发生火灾的可能性增加。除此之外，当进行隔离闸刀的操作闭锁和断路器的连锁通过硬接线方式时，容易使隔离闸刀辅助接点受到干扰，致使设备无法正常运转。另外，由于二次接线十分繁琐，不容易查线，加剧维护工作频率，甚至在查线或者进行试验的过程中，由于接线过于繁琐致操作失误，无法进行正常运作。

（二）远程式监控方式

远程式监控方式的好处是可靠性高、组态灵活、节省控制面积与安装费用等特征。通常情况下现场总线的通信速度较慢，且电厂电气的通讯量较大。尤其在近几年，监控方式在电厂的小单元系统中的运用较多，然而该种监控方式并非适用于所有电厂的自动化系统构建。（三）现场总线式监控方式

如今，现场总线计算机网络技术被广泛运用到变电站综合自动化系统中，并具备较为丰富的运行经验，为智能化电气设备可持续发展做出贡献，也为网络控制系统在发电厂电气系统中得运用打下夯实的奠基。现场总线式监控方式针对性较强，尤其使处于不同间隔中的不同功能，可根据每个间隔的实际情况进行一对一的设计。运用现场总线监控方式不但具备远程监控方式的所有优势，而且可以缩短隔离器件、模拟量卡件等，可实现智能化电气设备的就地安装，和监控系统可采用通信线衔接，这样不但能够缩减控制电缆和施工安装维护工程量，还能够实现节约整体成本的目的。除此之外，所装置的功能具有一定的独立性，装置间可凭借网络联接，网络组态灵活等特征提升整个系统的可靠性。这样无论哪个装置发生故障，受影响的仅有与之相对应的元件，其他装置元件不会受到任何影响。可见，现场总线监控方式作为火力发电厂计算机监控系统发展的主要趋势。

二、发电厂电气监控系统的构建

发电厂电气综合自动化系统采用分层分布方式的多CPU体系结构进行设计，不同级别具备不同功能，不同级别则由不同设备或者不同子系统共同构成。可将系统的二次设备划分为二层，分别为站控层和单元层。其中单元层由不同发电机子系统与公共端子系统共同组成，在发电厂中既拥有新的保护设备装置也拥有旧的保护设备装置。每个保护设备装置的自动化程度各不相同，有的保护装置不具备CAN 接口，只有RS485、RS232 接口。为此则需要将每个监控保护单元中设置CAN/RS485 转换卡与 CAN/RS232 转换卡。确保每个单元装置采用CAN 总线实施通信。站控层作为全站监控的主要部分，通常情况下在站控层采用太网的形式，为不同主机间和监控机和单元层之间进行信息交换。

发电厂电气监控系统以发电厂、变电站电气综合自动化为基准，以自身情况为基础成功借鉴国外高科技，确保电厂设备及电气系统运行管理水平得到改善，保障电厂运行经济的安全，使发电厂在发电市场中站稳脚步。

（一）电气控制站控层的构建

Client/Server体系作为发电厂监控管理系统的重要构成体系，通信站、操作员站、打印机、网络设备、维护工程师站、主机与网络设备作为发电厂监控管理系统的主要部分。通过Windows NT Server 和 Windows NT Workstation对系统展开操作，实现电厂电气系统的交流量、开关量、模拟量、数码量、温度量保障信息数据的采集、计算、判别、保护、事件顺序记录、报表统计、曲线分析，根据实际情况向现场保护监测单元层发布消息，从而达到掌控和调节电气设备的目的。

Windows NT作为系统操作平台，具有四个不同特征，具体如下：

第一，不依靠硬件平台，将高层代码由一种硬件平台转移到其他平台中且无需进行修改，该种跨平台的兼容性致使应用系统的开发者及使用者占有一定的主动性，可进行自主选择，可直接享受到计算机硬软件发展的最新研究成果，为用户投资提供保障。

第二，Windows NT作为32位优先级抢占式多任务多线程操作系统，在该系统中的内存结构通过页面调度管理及虚拟内存方式，将每一项任务分不到不同的地址空间，使其具有一定的独立性，具有较好的内存保护机制，有效规避其中一个任务对内存的非法访问致使其他任务受影响，确保系统具有较好的坚定性。

第三，Windows NT 内嵌健全网络功能，Windows NT属于信息高速公路式网络，能够有效支撑客户或者服务器通信方式与流行的各种协议。

第四，Windows NT安全性能已实现C2安全级别的水准。在系统中通过100M的太网体系机构，采用双网一同运转的方式，实现无缝切换，每个节点机功能都具有一定的独立性。上位机系统可通过该网络实现对接通讯管理层的目的。

（二）电气控制单元层的构建

发电机子系统与公共端子系统作为现场保护测控层的主要构成部分。对子系统而言都需要在运用现场总线和通信管理机进行衔接。除此之外，由于微机自动调整装置能够达到太网要求可直接进行接入。

在该系统中把高效、可靠的CAN 总线当做通讯现场总线网络，可通过双网联接的形式提升网络的可靠性。采取双网共同运行的时候可