電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用分析

1、<p>　　電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用分析</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)數(shù)字信息化電廠的口號(hào)提出，沒有可靠、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的自動(dòng)化平臺(tái)做支撐，就不可能建設(shè)真正的數(shù)字化、信息化的電廠。本文在闡述電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能的基礎(chǔ)上，展望了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電廠，電氣，監(jiān)控 </p><p>　　中

2、圖分類號(hào)：F470.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力事業(yè)進(jìn)入發(fā)展高峰期，電廠生產(chǎn)是一個(gè)極其復(fù)雜的工業(yè)過程，包含了以下幾個(gè)主要工藝過程: 燃料系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)及鍋爐和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、除渣出灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、發(fā)配電系統(tǒng)。涵蓋了工廠自動(dòng)化和過程自動(dòng)化的內(nèi)容。在傳統(tǒng)的電廠控制系

3、統(tǒng)模式中，主廠房區(qū)域熱力生產(chǎn)過程通常采用集散控制系統(tǒng)( DCS) 作為主要的控制系統(tǒng)，其他輔助系統(tǒng)則采用以可編程控制器( PLC) 為核心控制系統(tǒng)。近幾年現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)( FCS) 被大量的采用，成為控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。 </p><p>　　2、電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能 </p><p><b>　　2.1基礎(chǔ)功能 </b></p><p>

4、　?。?）數(shù)據(jù)的采集及處理。系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元的主要作用就是采集相關(guān)信息，對(duì)事件、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)或者變位信號(hào)、模擬量以及故障情況、越限信息等進(jìn)行檢測(cè)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性以及其它的預(yù)處理，并將數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)更新。數(shù)據(jù)采集信號(hào)類型包括模擬量、狀態(tài)量以及脈沖量，其中模擬量的主要內(nèi)容包括電流電壓、有功及無功功率和頻率、溫度以及功率因數(shù)等; 狀態(tài)量的主要內(nèi)容則包括斷路器及隔離開關(guān)、接地開關(guān)的位置信號(hào)、繼電保護(hù)裝置與安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作及報(bào)警，還有相關(guān)的運(yùn)行

5、監(jiān)測(cè)信號(hào)等; 而脈沖量主要為有功及無功電能。 </p><p>　?。?）畫面顯示。系統(tǒng)的模擬畫面可以將一次設(shè)備及整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)真實(shí)的再現(xiàn)，系統(tǒng)的實(shí)際電壓電流等模擬量、計(jì)算量以及隔離開關(guān)和斷路器等實(shí)際開關(guān)狀態(tài)、掛牌檢修狀態(tài)等等均可以實(shí)時(shí)的顯示出來，并自動(dòng)生成歷史趨勢(shì)圖。 </p><p>　　（3）運(yùn)行監(jiān)視及報(bào)警。CRT( Cathode Ray Tube) 即采用陰極射線管的顯示器

6、，它可以將開關(guān)站的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，諸如系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、操作指導(dǎo)以及設(shè)備的相關(guān)參數(shù)等完整的顯示出來。系統(tǒng)中采用兩個(gè) CRT 終端，可以分別顯示不同的信息，而且可以獨(dú)立、同步的生成相關(guān)的報(bào)告及畫面顯示。如果模擬量有所越限，還可以將報(bào)警信息及時(shí)做出反映并打印出來，顯示的報(bào)警信息主要內(nèi)容包括越限對(duì)象的名稱、參數(shù)值以及編號(hào)和越限時(shí)間等，而且可以將越限的次數(shù)累計(jì)計(jì)算。此外，報(bào)警方式又分為兩種，即事故報(bào)警及預(yù)告報(bào)警，兩種方式的報(bào)警要以不同的顏色及音響加以

7、區(qū)別。 </p><p>　　（4）操作控制。操作控制的模式分為就地控制及上位機(jī)或者 DCS 系統(tǒng)。操作命令的優(yōu)先級(jí)設(shè)置按照先就地控制再進(jìn)行上位機(jī)或者 DCS 控制的順序?qū)崿F(xiàn)。保證設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控互相結(jié)合并互相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)監(jiān)控的和諧統(tǒng)一，以保證控制操作控制的安全性及一致性。 </p><p>　　（5）事件記錄。如果設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題，則系統(tǒng)可以把動(dòng)作的繼電保護(hù)

8、、斷路器信息以及相應(yīng)的安全自動(dòng)裝置信息記錄下來，其具體內(nèi)容可以細(xì)化到信號(hào)的名稱、編號(hào)、動(dòng)作的性質(zhì)、信號(hào)的狀態(tài)及動(dòng)作的時(shí)間等，并按照實(shí)際發(fā)生的時(shí)間順序生成事件順序記錄表格，并通過 CRT 顯示或者打印輸出，也可以存儲(chǔ)到硬盤中長(zhǎng)期保存。后續(xù)針對(duì)系統(tǒng)的故障起因以及保護(hù)動(dòng)作的判定等均可以此為依據(jù)。 </p><p><b>　　2.2高級(jí)功能 </b></p><p>　?。?/p>

9、1）電氣設(shè)備的管理。其主要功能包括電氣設(shè)備管理的臺(tái)帳、維護(hù)記錄及相關(guān)檔案的保護(hù)及自動(dòng)設(shè)置，并且電氣主站系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行在線設(shè)備管理，比如對(duì)設(shè)備動(dòng)作的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果輸送至 MIS 系統(tǒng)( ManagementInformation System，管理信息系統(tǒng)) ，對(duì)該系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。（2）故障信息管理。系統(tǒng)故障信息管理功能包括針對(duì)動(dòng)作以及常規(guī)事件進(jìn)行信息記錄、追溯、重演以及錄波分析等，其中事故重演和錄波分析在進(jìn)行事故原因

10、分析時(shí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以有效的進(jìn)行事故防范。（3）自動(dòng)發(fā)電控制。自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)是以電廠的安全運(yùn)行為前提，遵循經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則，以實(shí)際運(yùn)行中運(yùn)行方式及運(yùn)行工況的不同，針對(duì)全廠的機(jī)組制定出實(shí)時(shí)的控制決策，從而電廠機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、機(jī)組的組合及相關(guān)的負(fù)荷分配就由該自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)來決定，使得系統(tǒng)頻率或者全廠的有功功率自動(dòng)保持著當(dāng)時(shí)的設(shè)定值，使得電廠整體自動(dòng)運(yùn)行的水平得以進(jìn)一步提高。 </p><p>　　3、電氣自

11、動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用前景 </p><p>　　3.1充分發(fā)揮以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì) </p><p>　　因?yàn)槎鄻有缘默F(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以它并不能夠?qū)η度胧焦I(yè)的性能有所幫助，但以太網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于電氣自動(dòng)化的監(jiān)控過程中，不僅能夠使傳輸速度加快，容量變大，還能夠解決監(jiān)控程序與技術(shù)雜亂無章的問題，并能夠使電氣綜合自動(dòng)化的無縫通信作用充分發(fā)揮。尤其是在全雙工通信、交換技術(shù)的猛烈發(fā)展后，既解決

12、了以太網(wǎng)的通信確定性問題，又能夠起到更好地保護(hù)作用，對(duì)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信中運(yùn)用以太網(wǎng)，以技術(shù)支持的方式提供了幫助。嵌入式以太網(wǎng)是指在單片機(jī)系統(tǒng)上通過嵌入式軟、硬件的方法，把工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò)中。國(guó)外的電力設(shè)備供應(yīng)商把嵌入式以太網(wǎng)的微機(jī)保護(hù)測(cè)控設(shè)備推入了市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的電力設(shè)備制造商也在對(duì)最新綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，在二次保護(hù)控制設(shè)備中成功運(yùn)用嵌入式以太網(wǎng)。因此，嵌入式以太網(wǎng)給電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展指明了方向。 </p&g

13、t;<p>　　3.2智能化技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　從一開始傳統(tǒng)的操作盤控制到如今的計(jì)算機(jī)控制是ECS系統(tǒng)的發(fā)展歷史，目前又有向綜合智能控制和管理發(fā)展的態(tài)勢(shì)。主要表現(xiàn)在間隔層和站控層兩方面。間隔層的保護(hù)和測(cè)控單元由傳統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)，向著集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)動(dòng)于一體的綜合化及網(wǎng)絡(luò)化智能保護(hù)測(cè)控單元發(fā)展，直接面向一次設(shè)備或設(shè)備組合，就地安裝，除實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、實(shí)時(shí)電量監(jiān)控、狀態(tài)信息記錄及歷史

14、記錄等基本功能外，還能與站控層聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)事故分析、狀態(tài)監(jiān)視、微機(jī)防誤操作和安全保障等功能。站控層監(jiān)控系統(tǒng)由滿足基本運(yùn)行 SCADA 功能，向全面提高運(yùn)行和管理自動(dòng)化水平發(fā)展。監(jiān)控主站采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)電氣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供一系列的高級(jí)應(yīng)用功能。這些功能分為對(duì)外和對(duì)內(nèi)兩大部分。對(duì)外的功能是指給 DCS 和 SIS 等其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化控制和優(yōu)化管理等綜合智能控制；對(duì)內(nèi)的功能是指集間隔層裝置的監(jiān)控

15、管理、自動(dòng)抄表、設(shè)備管理、定值管理、故障信息管理、設(shè)備在線診斷和小電流接地選線等功能于一體。 </p><p>　　3.3標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用技術(shù)的研發(fā) </p><p>　　依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品地生產(chǎn)加工，是其中不可缺少的重要組成部分。像國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，不僅體現(xiàn)了電氣自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)要求，更為企業(yè)的生產(chǎn)提供了可參考藍(lán)本。為了實(shí)現(xiàn)不同廠家 IED 設(shè)備的信息共享和互操作

16、性，使廠站電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國(guó)際電工委員會(huì)制定了IEC 61850 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)具有信息分層、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一建模、數(shù)據(jù)自描述、抽象通信服務(wù)接口 ACSI 等主要特點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)字化廠站系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。IEC 61850在邏輯結(jié)構(gòu)上將電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分為三個(gè)層次：過程層、間隔層和站控層。過程層是一次與二次設(shè)備的結(jié)合面，主要完成開關(guān)量I/O、模擬量采集和控制命令發(fā)送等與一次設(shè)備相關(guān)的功能；間隔層設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)

17、控制和保護(hù)功能，并實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備間的相互對(duì)話機(jī)制；站控層完成對(duì)站內(nèi)間隔層設(shè)備、一次設(shè)備的控制及與遠(yuǎn)方控制中心DCS 及 SIS 系統(tǒng)通信的功能。 </p><p><b>　　4、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　在電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)運(yùn)用中，我們應(yīng)該根據(jù)廠用的特點(diǎn)要求，綜合運(yùn)用好ECS與DCS技術(shù)、通信技術(shù)等來設(shè)計(jì)好監(jiān)控，不僅能夠使得自動(dòng)化的監(jiān)控發(fā)揮好應(yīng)有作

18、用，還能夠滿足生產(chǎn)需要。該技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用具有一定的廣闊前景，值得我們?nèi)ヌ剿鳌?</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]錢素娟.淺談發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].沿海企業(yè)與科技,2009 </p><p>　　[2]張堅(jiān).低壓電氣自動(dòng)化在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技天地,2010 </