發(fā)電廠電氣技術論文
發(fā)電廠電氣技術論文
隨著信息網(wǎng)絡技術發(fā)展水平的不斷提高，發(fā)電廠電氣技術也漸漸地被人們所關注。學習啦小編為大家整理的發(fā)電廠電氣技術論文，希望你們喜歡。
發(fā)電廠電氣技術論文篇一
發(fā)電廠電氣自動化技術初探
摘要：本文分析了發(fā)電廠用電系統(tǒng)的特點，通過介紹電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能，探討了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想，展望了將來電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：發(fā)電廠;電氣自動化;技術;分析
中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：
從布置方式和數(shù)量上來看，廠用電設備分散安裝于各配電室和電動機控制中心，元件數(shù)量眾多，運行管理信息量大，檢修維護工作復雜。與熱工系統(tǒng)相比較， 電氣設備操作頻率低，有的系統(tǒng)或設備運行正常時，幾個月或更長時間才操作一次;電氣設備保護自動裝置要求可靠性高動作速度快，比如保護動作速度要求在40ms 以內完成。在電氣設備本身構造上，其具有聯(lián)鎖邏輯較簡單、操作機構復雜的特點。在構建ECS時，其系統(tǒng)結構與DCS 的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關鍵。既要實現(xiàn)正常起停和運行操作外，又要實現(xiàn)實時顯示異常運行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)并提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統(tǒng)在最安全合理的工況下工作。
1 集中模式
1.1 原理
集中模式也就是傳統(tǒng)的硬接線方式，將強電信號轉變?yōu)槿蹼娦盘?，采用空接點方式和4—20mA標準直流信號，通過電纜硬接線將電氣模擬量和開關量信號一對一接至DCS的I/O模件柜，進入DCS進行組態(tài)， 實現(xiàn)對電氣設備的監(jiān)控。這種模式又分為直接I/0接人方式和遠程I/0接人方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，后者是在數(shù)據(jù)較集中且離主控室較遠的電氣設備現(xiàn)場設立遠程I/0采集柜，然后通過通信方式與 DCS控制主機相連，兩者具有相同的實現(xiàn)技術，本質上沒有區(qū)別。
1.2 優(yōu)點
電氣量的采集集中組屏，便于管理，設備運行環(huán)境好;硬接線方式成熟，響應速度快。
1.3 缺點
1.3.1 電纜數(shù)量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進的干擾也可能影響DCS的可靠性。
1.3.2 DCS系統(tǒng)按“點”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進入DCS，系統(tǒng)監(jiān)測的電氣信息不完整。
1.3.3 所有信息量均要集中匯總至 DCS系統(tǒng)，風險集中，影響系統(tǒng)可靠性。
1.3.4 由于 DCS調試一般是最后進行，采用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求。
1.3.5 沒有獨立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，無法完成較復雜的電氣運行管理工作(如防誤、事故追憶、繼電保護運行與故障信息自動化管理、錄波分析等高級應用功能)，不能實現(xiàn)電氣的“綜合自動化”。
2 分層分布式模式
2.1 原理
分層分布式模式從邏輯上將ECS劃分為三層，即站級監(jiān)控層、通信層和間隔層(間隔單元)。間隔層由終端保護測控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進行設計，將測控單元和保護單元就地分布安裝在各個開關柜或其他一次設備附近。網(wǎng)絡層由通信管理機、光纖或電纜網(wǎng)絡構成，利用現(xiàn)場總線技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉換、轉送數(shù)據(jù)和傳控制命令的功能。站級監(jiān)控層通過通信網(wǎng)絡，對間隔層進行管理和交換信息。
2.2 優(yōu)點
2.2.1 間隔層測控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨立，組態(tài)靈活，可靠性高。
2.2.2 模擬量采用交流采樣，節(jié)省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度大大提高。
2.2.3 系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量提高，監(jiān)控信息完整，能實現(xiàn)在遠方對保護定值的修改及信號復歸，運行維護方便。
2.2.4 分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊(部件)正常運行。
2.2.5 設置獨立的電氣監(jiān)控主站，便于分步調試和投運，滿足倒送電的要求。同時有利于廠用電系統(tǒng)的運行、維護和檢修。
2.3 關鍵技術
2.3.1 間隔層終端測控保護單元。分層分布式系統(tǒng)的最大特點就是以間隔層一次設備為單位，現(xiàn)場配置測控保護單元。該單元是保障廠用電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行最重要、最有效的技術手段，對其可靠性、靈敏性、速動性和選擇性都有很高的要求，因此不宜由DCS來實現(xiàn)保護功能，而應該采用專用保護裝置來實現(xiàn)。廠用電系統(tǒng)保護主要有線路、廠用變、電動機綜合保護測控裝置等，實現(xiàn)微機化保護、實時數(shù)據(jù)采集、 遠方及就地控制以及記錄故障數(shù)據(jù)等功能。
2.3.2 通信網(wǎng)絡。 ECS系統(tǒng)安裝工作于高電壓、大電場的環(huán)境，工作環(huán)境惡劣、電磁干擾大，因而通信網(wǎng)絡是ECS系統(tǒng)的關鍵組成部分，通信網(wǎng)絡的性能直接影響著自動化監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能。目前較為流行的采用電纜現(xiàn)場總線網(wǎng)絡方式，光纖通信亦開始被用戶逐步接受。
通信管理層是間隔層和站控層之間的橋梁，方案中一般采用雙冗余的設計思想，按照通信管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，當數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)能自動切換至冗余裝置或通道，以提高系統(tǒng)可靠性。
2.3.3 監(jiān)控主站。監(jiān)控主站安置在站級監(jiān)控層，實現(xiàn)廠用電電氣系統(tǒng)監(jiān)控和管理，主站配置的設備和規(guī)模需要根據(jù)發(fā)電機機組的容量和運行管理要求進行設計，即可以配置成單機、雙機或多機系統(tǒng)，標準的設備主要有數(shù)據(jù)庫服務器、應用和Web服務器、操作員站、工程師站 以及其他網(wǎng)絡設備、GPS和打印機。 盡管配置的設備規(guī)模不同，但配置的軟件以及完成的功能基本一樣。軟件主要有前置機軟件、實時數(shù)據(jù)庫軟件、人機界面軟件和圖形建模軟件等。功能主要有系統(tǒng)監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)管理功能、系統(tǒng)管理功能以及應用分析功能等。
另外，主站系統(tǒng)可通過多種方式與DCS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。
2.3.4ECS與DCS的協(xié)調控制。由于電氣系統(tǒng)與熱工系統(tǒng)在運行過程和控制要求上有著很多不同之處，所以在設計規(guī)劃階段和調度運行過程時必須要考慮 ECS與DCS系統(tǒng)之間的功能分工和協(xié)調控制，主要體現(xiàn)在以下幾點： 由DCS實現(xiàn)電動機連鎖邏輯控制操作，廠用電自動切換邏輯由專用電氣裝置實現(xiàn)。 由ECS實現(xiàn)繼電保護、故障錄波和事故追憶等功能的管理。 控制操作主要在DCS操作員工作站進行，DCS系統(tǒng)授權后也可在ECS操作員工作站進行，但要保證控制權的唯一性。
3 技術的發(fā)展趨勢
3.1 嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)技術的應用
由于現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術標準的多樣性，難以統(tǒng)一，使其不能滿足以上性能要求，而以太網(wǎng)由于其傳輸速度快、容量大、網(wǎng)絡拓撲結構靈活以及低成本等特點，在商業(yè)領域和工業(yè)領域內得到了大規(guī)模的應用。該技術成為建立電氣綜合自動化中無縫通信的最好選擇。
工業(yè)以太網(wǎng)技術直接應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間的通信已成大勢所趨。隨著以太網(wǎng)通信速率的提高，全雙工通信、交換技術的發(fā)展，為以太網(wǎng)的通信確定性問題的解決提供了技術基礎，從而為以太網(wǎng)直接應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信提供了技術可能。
利用嵌入式軟、硬件，在單片機系統(tǒng)上實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)技術又稱為嵌入式以太網(wǎng)。國外大的電力設備供應商紛紛推出了基于嵌入式以太網(wǎng)的微機保護測控設備 ，國內電力裝備制造商開發(fā)的最新綜合自動化系統(tǒng)中，也把嵌人式以太網(wǎng)成功應用于二次保護控制設備，因而嵌入式以太網(wǎng)是電氣綜合自動化系統(tǒng)間隔層網(wǎng)絡通信的必然發(fā)展方向。
3.2綜合智能化技術的應用
ECS系統(tǒng)控制發(fā)展經(jīng)由計算機控制取代了傳統(tǒng)操作盤控制，目前又由計算機控制向綜合智能控制和管理發(fā)展，主要表現(xiàn)在間隔層和站控層兩方面。
間隔層的保護和測控單元由傳統(tǒng)的相對獨立設計，向著集保護、測量、控制、遠動于一體的綜合化及網(wǎng)絡化智能保護測控單元發(fā)展，直接面向一次設備或設備組合，就地安裝，除實現(xiàn)繼電保護、實時電量監(jiān)控、狀態(tài)信息記錄及歷史記錄等基本功能外，還能與站控層聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)事故分析、狀態(tài)監(jiān)視、微機防誤操作和安全保障等功能。
站控層監(jiān)控系統(tǒng)由滿足基本運行SCADA功能，向全面提高運行和管理自動化水平發(fā)展。監(jiān)控主站采用先進的數(shù)據(jù)挖掘技術對電氣實時數(shù)據(jù)倉庫和歷史數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)進行分析，提供一系列的高級應用功能。這些功能分為對外和對內兩大部分。對外的功能是指給DCS和SIS等其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，實現(xiàn)機組優(yōu)化控制和優(yōu)化管理等綜合智能控制;對內的功能是指集間隔層裝置的監(jiān)控管理、自動抄表、設備管理、定值管理、故障信息管理、設備在線診斷和小電流接地選線等功能于一體。
4 結束語
本文提出了廠用電電氣自動化技術的發(fā)展趨勢，隨著IEC國際標準在工業(yè)化領域內的認同和應用普及，基于同一國際標準的全開放式的數(shù)字化廠用電電氣綜合自動化將是下一步研究的重點。
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發(fā)電廠電氣技術論文篇二
發(fā)電廠電氣自動化技術應用方法初步研究
摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國東西部經(jīng)濟發(fā)展不平衡也日漸顯著，特別是在發(fā)電廠自動化技術應用及研究上存在著很大的差距，在一些發(fā)展比較緩慢的地區(qū)，各種原因造成的安全問題還時有發(fā)生。本文就發(fā)電廠自動化技術的應用進行了相關問題的探討和研究，通過對電網(wǎng)系統(tǒng)自動化控制模式的完善，以及對現(xiàn)有成功使用案例的研究，制定出配置更加靈活和更容易維護的自動化控制技術。
關鍵詞：熱工自動化;電氣自動化;電氣監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2013) 20-0000-01
發(fā)電廠的自動化控制系統(tǒng)的配置方式和數(shù)量相對比較復雜，同時在設計的過程中往往會使用較多的電器元件，所以運行管理中需要控制的信息量十分龐大。多種因素共同造成了對于發(fā)電自動控制系統(tǒng)檢修工作的復雜性。所以在電器設備的自動化控制中需要提高電器設備的可靠性和運行效率。
一、發(fā)電廠自動化技術基本功能
發(fā)電廠的自動化控制過程中的一個重要工作環(huán)節(jié)就是對相關信息的搜集，這個工作環(huán)節(jié)的最主要作用就是將發(fā)電廠工作現(xiàn)場的各種模擬數(shù)據(jù)信息經(jīng)過計算機系統(tǒng)進行檢驗，在檢驗的過程中如果發(fā)現(xiàn)被處理數(shù)據(jù)存在偏差還可以同時進行合理性的矯正，這有利于對重要數(shù)據(jù)進行整理。一般情況下，對模擬信號進行采集的過程中，同時也要對電流、功率等因素進行測定。在檢測過程中檢測的數(shù)據(jù)將通過畫面進行直接顯示，屏幕上主要顯示發(fā)電廠工作的所有模擬量、相關的計算量，開關、斷路器數(shù)據(jù)等多種相關數(shù)據(jù)，處于掛牌檢修狀態(tài)的部分電器元件也將顯示在屏幕上。
自動化系統(tǒng)中的檢測警報功能能夠使得工作人員將發(fā)電廠的全部設備的運行信息的實時狀態(tài)了如指掌，在進行數(shù)據(jù)監(jiān)控的同時還能夠將系統(tǒng)的信息結合畫面的功能顯示出來。如在發(fā)電廠中的模擬量如果發(fā)生超越極限的情況，監(jiān)視功能控制系統(tǒng)就會自動地將發(fā)生越界的對象的名稱、編號、時間以及相關參數(shù)值等多種重要數(shù)據(jù)顯示出來，同時進行打印和上傳，還能夠對發(fā)生次數(shù)進行計算。警報分為事故警報和預告警報兩種方式，這兩種方式通過不同的顏色進行顯示，通過分析不同的顏色進行區(qū)分。
在進行實際操作的工作過程中主要分為兩級別控制、現(xiàn)場自動控制、上機控制和DCS控制著四種控制方法，其中后三種控制方式比第一種控制方式更為靈活，具有更強的可操作性，命令操作的順序成為操作優(yōu)先級，保證合理的操作優(yōu)先級可以確?？刂葡到y(tǒng)的一致性和安全性，能夠極大地提高安全生產(chǎn)的效率。一旦發(fā)電廠的某些重要設備發(fā)生安全事故，控制系統(tǒng)將會對信息進行及時上傳，通過計算機的計算進行快速反應，同時制定出最合理的解決方案。在事故處理結束后會自動對數(shù)據(jù)進行分析和儲存，得出系統(tǒng)性的解決辦法，預防類似事故的再次發(fā)生。
二、發(fā)電廠的新型電氣化自動控制技術
隨著發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)科技的不斷發(fā)展，一種建立在先進信息化平臺上的發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)越來越多地應用于生產(chǎn)領域。其中ECS系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中應用比較廣泛的一種系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有計算機處理、信號的采集與處理、現(xiàn)場總線技術、以太網(wǎng)、繼電保護等技術綜合研發(fā)。應用計算機、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、信號處理、繼電保護等技術實現(xiàn)對發(fā)電廠的發(fā)電機、變壓設備、電動機、反饋線等電器設備以及電氣化裝置的測量、處理、控制、保護、監(jiān)測、故障分析、保護等多種功能。這種系統(tǒng)采用了分層式的系統(tǒng)架構，自下向上分別為控制層、管理層和間隔層，其中控制層包括了硬件服務、工作站硬件等方面的工作硬件。主要通過電抄表、錄波分析等應用軟件進行各種工作系統(tǒng)的通信連接。
ECS工作系統(tǒng)采用了一體化設計的方式將管理層和站控層進行了一體化設計，保證了組態(tài)調試可以一次性完成，極大地提高了調試的工作效率，同時從整體的角度完善了系統(tǒng)的通信工作功能，保證了通信層和間隔層之間的通信速度，并且使用DCS、MIS等數(shù)據(jù)端作為通訊接口，使得ECS和DCS之間的相互通信不受限制，還可以節(jié)省大量通信線纜和變送器設備，降低工作成本。同時系統(tǒng)采用了先進的自動化設備，完全實現(xiàn)了不受通訊限制的獨立運行，保證了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。
GCS監(jiān)控系統(tǒng)的間隔層使用的測控系統(tǒng)具有比較完善的屏蔽和隔離組件，因此該系統(tǒng)的抗干擾能力較強，能夠適用于各種復雜的工作環(huán)境。而且系統(tǒng)中還使用了新型的冗余技術，實現(xiàn)了雙線網(wǎng)絡控制、站控設備冗余以及雙層以太控制等多種模式控制，從工作效率上確保了工作系統(tǒng)的穩(wěn)定性。工作系統(tǒng)中的安全部件當中還設置有防火墻等多種殺毒措施，并且根據(jù)網(wǎng)絡分段和數(shù)據(jù)加密等多種方式提高了網(wǎng)絡信息傳輸?shù)陌踩浴３酥?，在ECS工作系統(tǒng)中還增加了系統(tǒng)的自我診斷和自我恢復的功能，這是傳統(tǒng)電器設備所不具備的。這就使得監(jiān)控系統(tǒng)的間隔層、站控層和管理層具備了自我修復的功能。在通信層和管理層之間還添加了一種類似于熔斷的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中斷方式，這就在很大程度上提高了監(jiān)控系統(tǒng)自我修復的效率。同時在通信管理層中使用了雙通道進行數(shù)據(jù)的備份、恢復和及時上傳，提高了信息傳輸和信息數(shù)據(jù)處理的效率。系統(tǒng)采用了具有更高性能的微處理器，硬件的配置上也選擇了具有多個CPU的智能化結構主機，確保在巨大數(shù)據(jù)計算工作量時不至使得硬件損壞，同時在操作系統(tǒng)上使用了領先水平的嵌入式多個任務可以同時進行操作的操作系統(tǒng)，這就極大地提高了數(shù)據(jù)的處理速度和處理效率，保證了發(fā)電廠的工作效率和安全工作系數(shù)，保證了發(fā)電廠的固定財產(chǎn)和工作人員的生命財產(chǎn)安全。
三、結束語
綜上所述，發(fā)電廠的自動化控制系統(tǒng)是由一組獨立分布的計算機控制系統(tǒng)進行控制的，和電廠的運行電氣相比，這個方案比較經(jīng)濟且更加具有可行性。隨著信息網(wǎng)絡技術發(fā)展水平的不斷提高，網(wǎng)絡化的信息技術工作效率也越來越高，在不久的將來將全面實現(xiàn)發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)工作的完全自動化，同時最終實現(xiàn)和DCS系統(tǒng)的合并，實現(xiàn)較大規(guī)模的信息資源共享，這將使得電力系統(tǒng)自動化控制進入到一個新的發(fā)展階段。
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