本站原创关键词：数字化 电气监控系统 火力发电厂
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随着科技的不断发展，发电厂也在不断的扩大生产规模、提高电压等级及自动化水平。因此，火电厂的实时监控及管理水平也需待改善，而电气的监控设备相对较为落后，继电器、控制开关及其接点等组成的控制逻辑靠硬接线来实现。发电厂的电气部分组成为厂区用电、上网用电及发变机组用电，随着DCS软硬件的不断完善及一体化的需求，迫切需要将电气设备控制纳入到DCS中，从而建立独立的电气监控系统。
1电气监控系统的缺点
传统的电气监控系统采集的电气设备信息量不够，导致这些设备不能共同发挥作用，因此运行人员不能直接从监控站中直接获得相关信息。另外，电气监控系统有时通过电压变送器采集模拟量，或是靠部分硬接线方式接入系统，这样对资源的利用很不合理。
目前电厂保留一般性的电气手动控制方式和比较大的电气控制屏，单元控制室战胜的面积这大，增加了投资。即使部分电气监控已纳入到DCS，但仍存在如下缺点：通信能力不强，可靠性不高，无法快速响应DCS的控制命令，相关电气量也不能很快的导入到DCS，更不能满足系统快速采集顺序控制的电气量。
2数字化电气监控系统的要求及适用对象
就地安装设备，通过数据交换实现DCS/FCS间连接，节省电缆，不限制电气信息量交换，要具有部分高级应用功能，如运行分析、报表生成、画面显示、人机接口、打印、防误闭锁等。
需要“四遥”的厂用电系统间隔层设备，即遥控、遥测、遥信及遥调。要求集保护、测量、控制及通信与于一体的分散式智能终端设备，与厂用电监控主站相联的现场总线设备，在实现应用中，通常将发电-变压器组和厂用电源纳入ECS。
3电气监控系统在火电厂中的应用
近些年，电气设备逐渐智能化、小型化、多功能化，在保证电气综合自动化同时确保电气系统的相对独立性。火电厂电气监控系统包括发电机-变压器监控系统和厂用电源监控系统。
3.1单元监控系统的应用
发电机-变压器监控单元系统必须要具有程序和软件双重控制，使发动机从停止到运行，并不断的升压到并网带初始负荷。在生产运营过程中，通过设置间断点分步将机组顺控并网，机组顺控解列操作则与顺控操作相反。在机组启动过程中，厂电电源监控单元系统中的厂用电系统通过起动备用变压器向厂用负荷供电；对于机组的正常用电，机组的辅机的启动由高压工厂变供电向低压负荷供电；厂用电停止供电时，为保护设备和系统不发生意外，厂用电快速切换装置必须立即将厂用工作负荷变换为起/备变；保安段母线的失压，为保证设备安全，可以启动备用柴油机供电。
监控对象的具体实施过程有：投切控制高压厂用工作变压器、高压起动/备用变压器、6KV工作段、低压厂用工作变压器、分段断路器、低压公用变压器、公用段电源进线断路器、PC段进线；正常倒闸高压厂用工作变压器与高压起动/备用变压器，调节控制高压起动/备用变压器有载分接头。投切控制辅助车间电源进线断路器、柴油发电机出口断路器、事故保安MCC工作电源和PC段进线断路器、消防水泵及锅炉汽机。
3.2监控系统在现场总线技术中的应用
数字化电气监控管理系统主要方式有集中式监控、远程监控和现场总线监控。集中式监控会导致主机冗余下降、电缆数量巨大、控制面积大，且影响系统的可靠性，更易增加控制室火灾风险，二次接线复杂，工作量很大，易造成误操作。由于电厂电气部分大的通讯量，远程监控方式的通信速度得不到保证。目前，基于以太网的现场总线技术在电气监控系统中应用最广。现场总线技术可以将电气系统连接成电气监控网络，它可以保证与DCS进行数据交换，同时可加强电气信息的应用，完成繁琐的电气运行管理，可实现管理信息系统的监控信息系统的准确对接，能大大提高发电厂电气系统的运营水平。电气监控系统通过现场总线方式将通信接口连接，并运用以太网连接相关设备，构成电气监控管理上位机系统。因此，它可节省大量控制电缆，且电气信息量的交换不受影响，可节约不必要的电能表和变送器，还可以实现一些常规系统不能胜任的功能，如小电流接地选线、自动抄表、设备和故障信息管理。
3.3电气监控系统的层分布式设计的应用
数字化下的电气监控系统按层分布式设计，每层实现不同的功能，且每层的设备和子系统互相独立，总体上包括系统监控层、通信管理层和现场保护测控层。（1）系统监控层。
发电厂监控管理系统采用客户/怎么写作器体系结构，可以实现对电厂电气系统的相关数据采集，如模拟量、数码量、温度量、脉冲量、开关量。同时，它还可以完成一系列功能，如保护、计算、报警、判别、顺序记录和报表统计，还可以满足向现场保护测控单元层发布命令的要求，以按需控制和调节电气设备。同时系统可以100M以太网体系统结构的双层网络系统并行，可分别达到各节点功能相对独立。系统通过配置主备方式运行，可以保证发电厂电气监控管理系统的相关软件对电厂进行控制优化、设备运行管理，尽最大可能保障电厂的安全平衡运行。
（2）通信管理层。
不同的保护测量控制装置间通信协议导无法直接交互各装置间信息，含有通信主控单元的电气监控管理系统能实现不同装置间及DCS的信息交换。信息的接收、发送及规约的转换要靠通信主控单元来实现，它可下发系统对保护测量控制层的控制命令到相关装置，从而将不同装置上传的信息传输到电气主站系统。
（3）现场保护测控层。
现场保护测控层一般包括发电机组子系统及公共端子系统，子系统间靠现场总线和通信管理机彼此连通。现场保护测控层中的装置分组，可使系统的实时性和稳定性，然后依靠现场总线方式分别组网到相应的通信管理装置中，最后高速以太网和上位机系统监控层间的通信就可实现功能。
3.4电气监控系统联接方式应用
传统的电气量是通过硬接线接入DCS，这种方法导致DCS成本高，特别是模拟量采集及电缆费，还可能使施工复杂，扩展性差。而电气监控监控系统可采集模拟量，再通过网络通信发送到DCS，从而实现ECS联网的数据通信ECS接入。因此，它克服硬接线方式的缺点，加强了数据通信。DCS主要有直接接入DCS的CPU或通信工作站和ECS通过以太网桥接入DCS以太网。4结语
随着大容量机组的出现，火电厂的电气监控系统越来越复杂，对电气自动化的要求也与日俱增。然而，伴随网络技术的不断发展，实行火电厂的电气监控系统数字化逐渐可行。完善的火电厂电气监控系统可满足应用于计算机、测量保护与控制、现场总线技术和通信技术，实现发电厂电气系统的自动化运行控制、故障信息诊断及管理、优化电气性能等。
基于以太网的数字化电气监控系统在继承传统DCS的成熟技术的同时，通过现场总线方式取代硬接线方式，可以将DCS的电气自动化取代，从而大大的提高了工作效率，保证了电厂的安全平稳运营。
参考文献：
吴伟，姜向辉.由DC
摘自：写毕业论文经典网站www.shuoshilunwen.com
S进行火电厂电气系统的监控[J].电力学报，1998，13（2）.董桁.发电厂电气系统监控纳入DCS的应用[J].四川电力技术，2003，26（6）：25-27.
[3] 吴泽生，吴艳萍.数字化电气监控管理系统的探讨[J].电力自动化设备，2004，24（1）：94-97.
[4] 洪宪平.大型火电厂厂级网络总体设计和应用[J].电力系统自动化，2000，24（20）：41-44.
[5] 李静.火电厂电气监控中主控单元的研究[D].华北电力大学（北京），2005.
[6] 宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.