发电厂升压站的电气监控系统的应用与技术

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摘要: 虽然和变电站综合自动化相比，目前综合自动化改造发电厂的升压站监控系统要复杂一些，但这是一种趋势。本文对发电厂电气综合自动化系统的实现方式和基本结构以及电厂传统监控系统存在的一些问题进行了论述。

关键词:发电厂升压站；电气监控系统；综合自动化

电厂的电气系统主要由主厂房内专用的备用电源和互为备用的低压厂用变压器、高压厂用电源、高压启动/备用变压器、高压厂用工作变压器、发电机变压器、发电机等组成。传统上惯用强电一对一来控制这些设备的操作。电气系统的一些控制功能已逐步被近些年新建的大型发电机组纳入了DCS,把断路器位置信号等开关量直接接入DCS的数据采集系统是比较常用的方式,通过变送器把电流和电压等模拟量转换为4mA-20mA的电流之后再接入DCS,经过处理再进入监控。目前综合自动化改造发电厂的升压站监控系统会为发电厂提供可靠的安全稳定运行的保障，这是技术发展的必然结果,也是一种趋势。

1.监控系统在传统上所存在的缺陷

1.1控制系统中所存在的问题

①因为大多数电厂升压站的断路器和隔离开关都采用了硬操作,“五防”系统在改造后依然要和硬搬把(按钮)操作系统配合,所以就延长了操作时间，增加了操作人员的操作难度和步骤。

②由于在多数发电厂,不是由机组单元值班人员来操作厂用公用系统的,因此就无法纳入机组DCS系统。再者，厂用公用系统分布的位置较为分散,运行人员对各个厂用开关的操作依然使用的事传统的硬操作，且必须就地执行操作。故而发电的厂用公用系统操作很不方便。

③多数电厂目前的升压站断路器和隔离开关的操作依然采用传统的硬搬把(按钮)操作。而在运行时间较长的情况下，传统的硬搬把(按钮)的接点就会出现不到位,造成误操作或操作失败等问题，市场上目前的搬把(按钮)备品备件更换后寿命很短,质量也很难保证,且更换运行设备的按钮或搬把的风险较大。

1.2监视系统中所存在的问题

①由于需要运行值班员就地设监控室或每天就地巡视,来监视没有纳入DCS系统的大量的厂用公用负荷运行状况,所以浪费了大量物力和人力。

②由于每个单元的DCS系统不能和值长监视系统直接通讯,所以值长就很难对设备运行的实时信息进行可靠的掌握。

③一般都需要通过传统的模拟表计监视线路运行时的有功、无功、电压、电流等信息,且需要人工统计和分析、人工抄表，但是目前只能从简单的信号灯上来判断升压站的隔离开关和断路器等设备的运行信息及状态。

综上所述,传统的监控系统已越来越不能适应生产的要求,存在着许多问题,所以有必要进行监控系统改造。

2.发电厂电气综合自动化系统的基本配置和功能

①站控层。站控层主要包括“五防”工作站、继电保护工程师站、远动主站和监控主站等。

为确保操作命令的正确性，阵对遥控命令进行防误闭锁检查，自动将工作票开出，这是“五防”工作站的主要功能。

查询，记录，分析设备的分散录波数据；查询，设定，修改保护设备的定值；监视，查询，记录保护设备的历史记录、事故信息及告警；监视，查询，记录保护设备的运行信息等，这是工程师站的主要功能。

传统意义上的RTU系统可以被远动主站所代替，其全部功能都可以被实现。调度中心和变电站的通讯由远动主站来完成，从而实现调度中心远程监控变电站。

监控主站作为主要的综合自动化系统内的人机交互界面，它对间隔层设备采集的信息进行记录、显示、整理和收集，并向间隔层设备根据操作人员的命令对控制命令进行下发，从而实现监视和控制变电站的所有设备。主站硬件平台目前通常是高档PC机，可以采取双机冗余运行，比较可靠，其操作系统的界面较单调，通常有基于UNIX和WINDOWS2000操作系统的几种情况，UNIX系统相对而言较为稳定。

②通讯层。综合自动化系统的通讯网络目前主要采用以太网，均采用通用的工业器材作为通讯设备，采用国际标准协议作为通讯协议，支持光纤以太网络和10M/100M的电以太网。监控网络一般采用双网冗余配置，这样可以提高网络的可靠性。

间隔层采集的信息数据要通过通讯层送到网上，这些信息可以被所有变电站层设备共享，也可以通过网络把变电站层发出的命令传给间隔层。

③间隔层。一般由继电保护装置、测控装置和其它的智能电子装置组成间隔层设备，其中在综合自动化系统中测控装置是必要的组成部分。一般间隔层在改造的厂站中只涉及到了测控装置部分的安装。可以通过不同方式把本层的其它装置纳入到综合自动化系统中，如可以通过现有通讯接口，经过规约转换或直接把原有的故障录波器和继电保护装置等接入综合自动化系统。

间隔层的布置可以混合布置；也可以采取分散布置，即在被监控设备的就地布置测控装置；也可以采取集中式，即在测控室集中布置测控部分，然后把间隔层通过网络纳入进系统。对于厂用公用电系统，宜采用分散布置，通过光纤或网线和系统连接，因为在厂区的厂用公用负荷分布较散，如果采用集中布置测控装置就会将大量的电缆浪费掉。宜采用集中式来布置升压站部分的测控装置。

进行综合自动化改造的时候，应该分析和统计测控装置的开关量和接入模拟量。尽量独立配置不同电气元件的测控装置，对于一些不重要的量，可以使用一个测控装置作为不同电气元件，这样就能节约盘柜位置，节约成本。

3.对发电厂电气综合自动化改造的一些建议

①综合自动化改造要有远期考虑

a.由于对旧发电厂的设备改造较为频繁,有些还要扩建,所以就要求在电气监控系统综合自动化改造时,发电厂要做必要的准备工作以便日后新设备纳入综合自动化系统，要具备一定的前瞻性。

b.由于受现场实际情况的限制,暂时有些设备的监控在综合自动化系统改造中纳入综合自动化系统较为困难,所以可以把某些不具备条件的设备改造在满足基本监控功能的情况下放在二期进行，适当后推。在一期改造时,应预留接日,把整个系统的框架完成好,当条件具备时,再把这些设备纳入综合自动化系统。

②综合自动化系统的配置和设计要实用、简练

在综合自动化改造时，应该对发电厂现有的保护、五防、远动、控制、监视等装置各不相同的情况进行综合考虑。系统功能配置时应避免并列运行功能重复的设备，要力求实用和简练。从实用和节约的角度看，笔者自己认为应该尽量避免使用装饰功能多于实用功能的设备，如大屏幕显示墙等。

③对发电厂电气的综合自动化改造要提前准备和提前规划

电气综合自动化改造对于老的发电厂而言，需要牵涉到各种设备，是个复杂的工程。但电气监控系统的综合自动化改造已成为趋势，所以要预先准备和提前规划其改造。在具备外部环境条件的情况下，为了使电气综合自动化的改造能够节省大量的时间、物力和人力，在改造前，要对如五防系统、刀闸和断路器的辅助接点、故障录波器等其它设备的更新或改造以及以后接入综合自动化系统的问题进行综合考虑，对将来纳人综合自动化系统的因素在选型时也要考虑，另外还要综合考虑预留接口、盘位布置、通讯规约、设备选型等方面。

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