1、浅析发电厂电气工程自动化技术摘要：本文是作者结合自身近些年来相关的工作经验,介绍了发电厂厂用电自动化的特点,及厂用电微机保护装置的产品功能及主要参数，还对厂用电系统自动化及接入 DCS 方案作了分析。 关键词：发电厂；电气工程自动化 中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号： 采用微机保护测控方式使电气进入 DCS 在技术上占有明显的优势,真正实现了分层分布并可以使电气的全部信息量进入 DCS,系统具有较高的可靠性和性价比,提高了电气专业的自动化水平和电厂的安全运行水平以及竞争能力,值得大力推广和应用。目前,发电厂机组的电气进入 DCS 主要项目有发电机变压器组、厂用电源设备、主厂房电
2、机等的监控。有些工程的断路器也已进入 DCS 并实现了电气顺序控制。电气进入 DCS 从方式上讲大多是将断路器位置信号等开关量直接接入 DCS 的数据采集系统,电压电流等模拟量通过变送器转换成 420mA 电流后接入 DCS 系统。这种方式的缺点是: 由于采用了变送器,二次接线复杂,造价高,抗干扰能力差,精度不高;通过 DCS 采用专用硬件和软件实现电气逻辑,这些逻辑对速度要求较高时,加重了 DCS 负担,代价大,并且由于 DCS 实现电气功能的方式是 I/O 采集信号后通过主控单元完成算法,实时性较差,不易满足电气要求; 电气控制依赖于 DCS,没有提升电气专业的运行水平和管理水平;投产初期
3、由于 DCS 投入较晚致使电气控制失去远主控制功能;增加了 DCS 硬件,没有实现真正的分散控制。 1 发电厂厂用电电气自动化的主要内容及特点 厂用电电气自动化包括厂用电起动顺序控制、厂用电配电系统微机保护测控技术,其设计思想是充分利用计算机计算速度快、信息存储量大的优势,实时采集各种运行信息并按预定的程序进行定值调整、跟踪调节或按继电保护和控制要求进行实时控制,各种信息和上级调度命令通过通信技术实现信息上传或下发。 目前厂用电保护大多采用电磁继电器,存在易受干扰误动和维护工作量大的缺点,并且无法满足功能保护的要求,将计算机技术应用于电力系统继电保护自动装置中,继电保护使用的继电器从电磁式到模
4、拟静止式、数据静止式进而发展到以微机为基础的全数字控制保护系统。它的可靠性的标志是分布式,即某个基本单元发生故障或损坏时,只影响局部而不至于引起整个系统的瘫痪。相对于常规保护而言,微机保护测控装置的特点是: 采用软件实现保护算法,只要修改软件就可以改变保护的特性和功能,便于修改,适应性强; 具备保护、测量、通信功能,数据上传,信息共享, 易于获得如故障录波、事故分析等附加功能; 可靠性高,实现常规保护难以做到的自动纠错、自诊断、自动识别和排除干扰; 可直接安装在开关柜上,耐震动,占用空间小,取消了从开关柜到控制屏的二次电缆,节省了电缆投资和施工费用;可存储多套保护定值和保护定值修改,方便快捷;
5、保护类型齐全,几种保护可以合成在同一套保护设备里; 增强了管理功能,能方便的记录历史数据,如断路器动作的次数及时间等,为设备检修维护提供了参考数据。 2 发电厂厂用电微机保护测控装置 2.1 产品及功能 厂用电微机保护测控系统由冗余主控单元,接口转换、厂用高压变压器保护测控、厂用高压电抗器保护测控、高压线路保护测控,高压同步电机保护测控, 中高压异步电机保护测控、低厂变差动保护测控、自起动过程控制等测控装置构成,功能齐全,可以满足实际运行需要。通过 PLC编程它可实现简单的防误操作闭锁并提高应用适应性。 以上各装置均有通信、面板显示、薄膜按键功能,装置通信协议满足站级总线要求,一般配有工业以太
6、网接口,满足用户对通信的需求,还设有RS 一 232 或 RS 一 465 接口作为当地维护接口,通过笔记本电脑或其他设备可使运行维护更方便。采用工业以太网具有适应性强、备品备件购备方便、便于工程后续维护的优点,随着工业以太网的大量推广,价格优势也会更加明显。 2.2 主要技术参数 参数视不同产品有所不同,但主要参数基本相同。机箱尺寸符合标准工业机箱模数要求,总线不出主板,嵌入式安装;保护、控制电源 220V;额定交流电压 100V(线电压)或 57.5V (相电压);额定频率 50Hz;保护、监控CPU 采用 32 位芯片、14 位或以上 A/D 采集芯片,监控 CPU 作为保护的部分后备;
7、独立的强电控制回路和防跳跃回路;机械性能、抗震动、绝缘、湿热;冲击电压、电磁兼容均符合 IEC 及相应国家标准;测量精度:电流、电压0.2%;测量范围:电流 06A,电压 0120V,频率 4555Hz;工作温度-15+55;抗干扰、抗震、机械性能、绝缘等符合 IEC 有关标准及国家标准;开关量输入:空接点 220V;触点容量:出口及报警继电器长期接通220VDC 5A;通信接口 Ethenet、RS-232 各 1 个;通信介质支持光纤、电缆;具备多路模拟量输入、开关量 I/0、脉冲电度表接口;PLC 编程功能。 3 厂用电系统自动化及接入 DCS 方案 各电气自动化装置安装在对应配电装置的
8、开关柜上,可以通过通信技术将各个自动化装置有机地组织起来构成完善的 ECS 系统,完成保护、测量、控制功能;保护测控装置实时监测电气回路的各种电气量如电压、电流、频率、功率因数、有功、无功以及位置信号,并与直流监控及其它智能电器联系,在电厂整个控制系统中,它的地位和 DCS 的远程 I/O 是一致的,DCS 可以实时监测电气回路的各种数据,实现负荷的远方控制、远方信号复归、远方保护定值修改等功能。对于低压重要回路如保安段、照明等回路,若低压开关为智能型,则通过通信方式采集电气量并实现远方控制;对非智能型开关,则通过测控装置采集电气量并向开关送出跳合闸接点。对单元机组而言,锅炉、汽机、发电机、厂
9、用电系统作为一个整体,不单独设置电气操作员站,为便于继电保护班了解设备运行状况,必要时可在继保班设置 1 台只监不控的终端。将来对发变组保护、发电机励磁系统、自动准同期系统(ASS)、自动电压调整装置(AVR),以及灭磁开关、发电机出口高压开关等也可通过通信管理单元接入 ECS,从而简化 DCS 仅仅实现高层次的逻辑控制功能和数据管理,其它的操作逻辑均由电气自动化装置实现。 ECS 系统采用标准通用的软硬件环境和开放式结构,网络采用Ethernet。Ethernet 的网络拓扑结构可根据实际情况采用星形网络或总线型网络等,上述结构的网络在某一处结点故障时仅该点退出网络其余结点不受影响,可通过以
10、下 2 种办法保证控制系统的实时性:即通过限制节点数目,使系统工作于轻负载的条件,或采用交换以太网技术,将有实时要求的域从冲突域分离出来,通过消除外来通信量来提高信息传输的效率。 与现有的电气进 DCS 方式相比,通过采用微机测控保护装置进入 DCS具有以下优点:电气自动化设备分布于各电气间隔,真正做到了分层分布,系统的可靠性极高;保护、测控可在底层由各自动化设备完成,不受通信是否中断的限制, 电气系统可独立运行,实时响应速度高,减少了 DCS硬件设备,减轻了 DCS 负担; 数据交换由电气信号变为计算机通信方式,抗干扰能力强,且耗用电缆少,节省从配电装置到 DCSI/O 柜的大量电缆,敷设工
11、作量及安装工程费用相应降低, 根据变电站自动化实际经验,综合费用与采用常规方案相当, 系统性价比高; 简化了二次设备,系统清晰,方便运行和检修;改变了以往只有重要电气量才进入 DCS 的状况,真正实现了电气自动化,提高了运行和管理水平,为减员增效创造了条件;使电气与 DCS 的控制水平一致,适应技术发展,电气保护控制一步到位,避免了再次改造的浪费; 保护定值可通过远方修改做到智能动态修改,提高了运行的灵活性及自起动的成功率。 4 结束语 近年来电力自动化技术实用化程度不断提高,尤其在变电站自动化领域, 电气保护控制装置发展很快,在发电厂内采用微机保护测控装置构成更完善的分布式控制系统的条件已经成熟。 参考文献： 1杨国华，杨国旭.热电厂电气系统的继电保护综合自动化J.宁夏工程技术，2005（12） 2宋传臣.小型热电厂电气设计注意问题J.黑龙江造纸，2010（2）
