电气监控实现关键技术探析

电气监控实现关键技术探析

王海川

身份证号码：12022219820917xxxx

摘要：在现代电厂电气监控系统中，随着人们对电厂电气监控系统的不断研究和推进，对电厂电气监控管理的分析已变得更为具体化、系统化。本文就某工厂电气监控实现组态模型和构建方式进行研究。主要分析了监控系统的三种组态模式集中式监控方式、远程监控方式、现场总线监控方式。

关键词：电气监控系统实现关键技术

1电气监控系统发展的必要性

传统的电气控制均是通过硬接线一对一的形式采集电气信号，这需要安装大量的变送器和控制电缆，而且采集信息有限。经过近几十年的经验积累和通信技术的发展，现场总线技术及智能前端设备的已趋于成熟，使得厂用电电气系统通信联网成为可能及发展的必要。ECS系统一方面接入DCS交换有关数据，另一方面，通过接入电气监控后台，充分利用电气系统联网后信息全面的优势，在深层次的数据挖掘中提高整个电气系统的运行维护管理水平。由此可见，ECS系统的应用将大大提高电厂电气运行的自动化水平，减少电气运行人员，节约工程投资造价，促进电厂的安全经济运行，增强电厂在发电市场上的竞争力，有利于与国际先进机组接轨。

2电气监控系统发展的误区

现阶段，电厂电气监控管理系统还没有明确的国家规范和行业标准可以参照，市场准发展中存在一定的误区，不利于发电厂电气监控管理系统的长足发展。

2.1ECS仅做搬运工，简单的把设备的信息采入后台而对这些信息不进行归纳和处理，忽视后台开发工作，这就不能在深层次提高整个电气系统的运行维护管理水平。违背了设立发电厂电气监控管理系统的出发点。

2.2将变电站综合自动化系统完全替代ECS。变电站综合自动化系统设备是针对变电站开发的，其通信接口较少，通信负荷率较小，后台功能弱。而ECS系统要求通信的接口众多，通信的信息庞大。如果只是简单将变电站综合自动化系统应用于ECS，必将造成通信设备数量庞大、组网能力差、通信速率较低、监控管理功能弱、也造成了不必要的浪费。

3监控系统监控范围、功能及组态模式

3.1电气系统监控范围和功能

从大的方面来划分，电气设备监控系统可以分为两大监控单元组即输电设备一变压器监控单元组和厂用电源监控单元组，而检测范围除包括此两大单元组外，还应包括单元机组直流系统、和保安电源系统等。

输电设备一变压器监控单元组应能实现程序控制和软手操控制，使发动机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。根据实际运行水平和设备可靠性，机组顺控并网应该设置间断点，分步进行，即第一步由DEH零起升速至额定；第二步，启动并网，主要完成并网前的准备工作，如投退相关保护压板，投入灭磁开关等；第三步，升压过程，DCS将投入AVR，通过AVR自动励磁调节器完成输电设备零起升压至额定电压；第四步，完成并网，主要检查定转子的接地情况，投入ASS自动准同步装置（输电设备与电网的同步是由同步装置自动实现的），在同步过程中通过DCS控制AVR，DEH、，当同步条件满足时，向输电设备断路器发合闸指令，在同步合闸成功、输电设备电负荷达到一定值之后，将用电系统快速从起备变切换到高压工作厂变上。机组顺控解列操作大致与此相反即机组正常停运时，控制降低机组负荷，当机组负荷降到某一定值时，将高压厂用电系统快速切换到起备变系统供电当机组负荷继续降到零，跳开主开关，联跳汽轮机主汽门关闭，输电设备灭磁。

3.2监控系统组态模式

近年来，从电气监控的发展过程看，主要有集中式监控方式、远程监控方式及现场总线监控方式。

集中式监控方式。种监控方式优点是运行维护好、控制站的防护等级低、系统设计起来容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中起来由一个处理器进行处理，处理器的任务必会相当繁重，处理速度会受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量巨大、控制面积大。长距离电缆引进的干扰也可能影响系统的可靠性，且大量的电缆进入控制室会增加控制室火灾引发的危险。同时，隔离闸刀的操作闭锁以及断路器的连锁采用硬接线方式时，由于隔离闸刀的辅助接点经常不到位，而造成设备无法操作。而二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护工作量，有时在查线或试验过程中，由于接线复杂就易造成误操作。

远程监控方式。远程监控方式具有节省大量电缆、节省安装费用、节省控制面积、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线如总线（如CAN总线、Lonworks等）的通信速度并不是很高，而电气部分的通讯量相对又比较大。所以近年来，这种监控方式在小单元系统中应用的比较多。但不适合于全厂的电气自动化系统构建。

4新型电气监控系统总体设计

一个完整而可靠的工厂电气监控系统其作用：在于应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术，实现发工厂电气系统的运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的综合自动化。它应用现场总线技术，将电气系统连接成电气监控网络，一方面接入DCS，完成必要的控制功能及与进行相关数据的交换另一方面，通过接入电气主站系统，充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作，实现电气“综合自动化”。

系统采用分散式就地安装的集保护、测量、控制、通信于一体的智能前端设备（如电动机测量控制及综合保护装置、变压器测量控制保护装置、微机厂用分支保护装置、微机同期合闸装置、微机备备用电源自动投入装置等），用现场总线将这些前端设备的通信接口连接起来构成电气监控网络；通过以太网将数据库服务器、电气运行工作站、维护工程师站、远动工作站等设备连接，构成电气监控管理上位机系统；通过通信管理机与连接通过服务组件与工厂的MIS、SIS、Internet等互联。

工厂电气监控系统按分层（级）分布式多的体系结构设计，每一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或不同的子系统组成。整个系统可分为三层，即系统监控层、通信管理层、单元层（现场保护测控层）。现场保护测控层主要包括：各输电设备组子系统和公共端子系统。由于发工厂里各个保护装置设备新旧交错，自动化程度高低不同，有些保护装置不具备CAN接口，而只具有RS485、RS232接口。这时就必须在各监控保护单元中设置CAN/RS485转换卡和CAN/RS232转换卡。各单元装置通过CAN总线进行通信。系统监控层包括全站的监控主机等。通信管理层供各主机间及与单元层之间的信息交换。