電廠電氣自動化方案設計

時間：2025-09-19 11:35:47 電氣自動化畢業論文

電廠電氣自動化方案設計

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電廠電氣自動化方案設計

　　電廠電氣自動化方案設計【1】

　　摘要：近年來，我國的電廠電氣自動化得到了很大的發展，但是在電氣自動化方案的設計上存在一定問題。

　　本文對于電氣自動化系統的現狀進行分析，并探討了網絡通信自動化控制系統的相關問題，總結了電廠改革的意義，希望為電廠以及企業的進一步穩定發展和我國電力相關系統技術的整體提升來提供理論的支持。

　　關鍵詞：電廠電氣;電氣自動化;自動控制

　　前言

　　近年來，我國的電力發展的前景非常廣闊。

　　在不斷改革進步的潮流下，電廠電氣自動化技術水平的高低能在較大程度上影響電廠市場競爭力以及企業的經濟效益，也是對降低電廠運行成本、提高生產效率、社會效益的提高以及電廠電力系統技術的整體提升有著極大的作用。

　　1 電廠電氣自動化系統目前存在問題

　　電廠電氣的自動化系統主要指的是使用網絡通信技術、利用工程軟件以及相關通信協議等先進技術來實現電氣系統的自動控制、安全監測、系統保護以及信息的有效管理等新型的自動化系統。

　　電廠電氣的自動化系統不僅包括了升壓站的子系統、機組的子系統，還包括了廠用子系統中的大部分電氣子系統的統計，可以說是較為獨立的電氣控制系統，該系統能夠通過先進的信息技術進行及時的更新和合理的應用，進而來實現對于電氣設備的信息采集以及監控工作。

　　另外，電廠電氣的自動化通信系統需要更先進的網絡技術來不斷的完善，應用于經濟性、通用性以及可擴展性方面，在這幾方面進行綜合評估得到最好的結果，其中以太網的使用具有非常大的優勢，主要體現在以太網的數據傳輸速度快、信息容量大、整體成本較低以及網絡結構方面使用靈活等特點，這一特點的充分發揮使其在工業領域以及商業領域都得到了廣泛的應用，但是仍不足以在通信協議技術標準的多樣性方面體現其優勢。

　　在工業領域使用的以太網已經大部分能夠滿足電氣自動化系統在信息傳輸方面的所有信息需求，進而能夠有效的促進電廠電氣自動化系統在應用效果方面的提升，這也使其在電力系統得到非常廣泛的應用。

　　對于現代的電廠電氣自動化系統，存在突出的問題是設備和布置較多而且非常分散，在維修方面非常困難，所以這些方面需要不斷的進行完善工作，進而實現電廠電氣自動化系統先進技術應用的目標。

　　2 電廠電氣自動化系統的方案設計

　　2.1 電氣自動化系統的構成

　　電廠電氣自動化系統不同于熱工操作系統，在操作頻率上較低，但是系統的保護性能可靠性較高，在結構上簡單易連鎖，只要兩臺相關的電氣控制系統就能保證其控制的自動性，所以，電廠電氣的自動化系統需要及時的構建合理的聯網方式和操作系統來提高其可靠性，也只有這樣才能使電廠電氣的自動化系統能夠安全的運行下去。

　　電廠電氣的自動化系統的結構組成是分層分布式系統，主要包括通信控制層和站控層以及間隔層。

　　首先，第一部分是通信的控制層，需要使用不同的通信方式實現不同裝置之間的數據轉換工作。

　　也可以說網絡技術以及通信技術的快速發展作為電廠電氣自動化系統發展強有力的支持，同時也為電廠電氣的自動化系統在功能和結構上的進一步發展提供了更為廣闊的發展平臺，比如通過以太網技術實現數據與工作裝置之間的數據轉換工作，還可以通過現場的總線以及其他的一些主要設備來實現對于主控單元以及間隔層的通信工作，進而實現現代智能且有效的管理模式。

　　電廠電氣的自動化系統在逐步的向現代與智能控制的方面發展，其中主要的表現有兩個方面，即間隔層和站控層。

　　其次，在站控層方面，它是電廠電氣的自動化系統的主控裝置，不斷的收集并有效處理相關的數據對于整個的控制系統進行監視和有效控制的作用，所以監督和控制系統也在逐步的向自動化管理水平提高其全面高效運行的水平。

　　最后，在間隔層方面，存在智能設備和相關的保護裝置，這些裝置主要需要通過現場的總線以及其接口進行通信工作，這一趨勢主要向著系統的綜合化以及網絡化的方向快速發展。

　　所以，需要根據間隔層對設備不同程度的特殊要求，另外還可以采用以太網來實現通信。

　　2.2 電氣自動化系統控制方案的設計意義

　　電廠電氣的自動化系統與傳統的電廠自動化系統相比較，電廠電氣的自動化系統能夠自動的與電波的脈沖信號連接起來，進而能夠發送出電力報表信號，這也就能實現廠用系統的智能功能，同時也能夠顯示出發電機運行的狀態是否正常，進而能夠更加精準的進行定值管理以及在線審核功能。

　　除此之外，能夠對故障的出現進行及時的診斷和維修工作，有效提升電氣系統的實用性以及有效性。

　　電氣自動化系統控制方案最重要的設計意義就在于，將各個獨立運行的電氣裝置通過連線或者是以太網來連接成一個整體的系統，進而減少傳統連接方式的缺點，而造成的高成本，這對與企業的穩定性發展也有著非常關鍵的作用。

　　電廠電氣的自動化系統可以通過以太網這一通信科技技術來減少員工的勞動量或者是降低整個的運行成本并且提高其經濟的效益，電氣自動化系統控制方案的設計能夠為電廠的技術帶來了進一步的提高。

　　2.3 電氣自動化系統的監控方案

　　傳統的電廠電氣監控系統主要能夠實現對于電氣部分信息的采集以及遠程控制功能的實現。

　　但是總體來講，其信息量還是比較小的，而且信息的類型也比較單一。

　　但是電氣自動化系統的監控方案主要側重在電氣系統的監控方面以及自動化監控技術的有效運用。

　　電氣自動化系統監控的模式分為兩種，其一是，優于傳統的監控方案集中模式，有效集中而且非常易于管理但是可靠性很弱。

　　其二是，對于不同的分層結構繼續進行管理以及數據的交換。

　　進行裝置間的數據交換主要通過站控層的轉發以及工作站來實現，有一些非常重要的信息要通過有效的方式連接。

　　還有一些非常重要的信息需要通過主控單元以及雙向數據進行交換，另外一些不重要的信息要通過站控層的轉發或者是相關的工作站來實現交換。

　　電氣自動化系統的監控方案有很高的實時性以及可靠性。

　　在電廠自動化技術以及監控方案的應用中有許多需要注意的問題，如監控系統主站設備，整個系統的裝置分組以及主控單元的保護等等。

　　3 結束語

　　近年來，電力市場的發展腳步在迅速加快，而且網絡科學技術也在不斷的進步，這就要求電廠要加快其技術水平的改革與創新，進而能使電氣自動化技術得到廣泛的應用。

　　電廠電氣自動化系統的應用在加快我國電力市場化的進程的同時也提高我國電力系統的技術水平，進而保障我國電廠的安全穩定運行，而且還能夠對我國的整體電力系統技術的提升有著非凡的意義。

　　參考文獻

　　[1]焦邵華，李娟，李衛，等.大型火力發電廠電氣控制系統的實現模式[J].電力系統自動化，2005(29).

　　[2]龐軍.電氣自動化監控技術在電廠中的應用發展[J].能源電力，2011(7).

　　[3]常志鵬.電廠電氣自動化系統應用現狀及發展[J].工控資訊，2011(2).

　　發電廠電氣自動化改造施工設計中的幾點淺見【2】

　　摘要：自2003年10月以來，運行了十余年的攀鋼發電廠3×1OOMW單元機組、11OkV升壓站及線路部分已成功進行了電氣綜合自動化'>自動化(計算機監控系統)改造'>改造，本文就攀鋼發電廠電氣計算機監控系統改造'>改造施工設計中碰到的一些題目進行討論，以期對其他電廠電氣監控系統改造或新建項目有所參考。

　　序言

　　攀鋼發電廠是攀枝花鋼鐵公司的自備火力發電廠，第一臺機組于1993年并網發電，其裝機容量為3×100MW的單元制機組。

　　原電氣系統'>電氣系統控制方式為傳統的電氣主控制室常規控制模式。

　　為進步攀鋼發電廠電氣自動化'>自動化控制水平，確保發電機組與電網安全、穩定、經濟運行，攀鋼發電廠決定采用新華控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系統對原有電氣系統'>電氣系統進行電氣綜合自動化(計算機監控系統)改造。

　　該系統為集丈量、控制、通訊與治理功能為一體的實時監控處理系統。

　　本次電氣自動化改造涉及到的配電裝置一次規模如下:110kV側主接線為雙母線帶旁路母線，110kV出線8回、1臺母聯開關、3臺主變、1臺高備變。

　　自2003年起，攀鋼發電廠依靠自身的技術氣力，在新華公司的配合下進行了電氣綜合自動化改造的研究規劃、方案制定、系統改造的施工圖設計，并利用機組設備分步計劃性輪流檢驗機會，成功順利地完成了現場施工凋試，且一次性成功投進運行。

　　運行至今，效果良好。

　　本次電氣自動化改造施工設計遵循的原則

　　本次改造是對發電廠電氣設備原有控制系統的改造，在運行中的發電廠進行電氣自動化改造，不僅要考慮改造后監控系統的安全可靠性題目，更需要重點考慮安全施工與改造施工量、改造工期的題目。

　　根據發電廠的機組與供電設備不可能全部停運來改造，只能分步利用電氣設備輪流的檢驗機會來進行施工改造的實際情況。

　　為此，必須全面地分析把握現場設備實際狀況，制定公道的、優化的改造設計方案與施工方案，在滿足系統安金性、可靠性基礎上盡可能利用系統原有設備，以優化改造的施工量、縮減改造工期、減小設備改造停運的影響，從而實現投資省、見效快的目的。

　　結合新華控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系統的技術特點與電廠實際現狀，在施工設計中應遵循如下原則:

　　改造后的電氣自動化監控系統應滿足新頒《火力發電廠變電所二次設計技術規程》(DL/T5136-2001)、《220~500Kv變電所計算機監控系統沒汁技術規程》(DL/T5149-2001)與《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》的規定，并根據現場原有設備控制的要求、結合攀鋼電廠生產運行實際對監控系統性能進行優化與完善。

　　結合現場實際，盡可能利用系統原有電纜，減少改造施工的工作量、縮減改造工期、減小對運行設備的影響，從而實現投資省、見效快的目的。

　　在改造后增加新功能的同時，要必須保證原有的功能不減少。

　　在不違反電廠《運行規程》的條件下，盡量符合運行職員的原有操縱習慣。

　　從設計上盡量避免運行職員誤操縱的可能。

　　監控系統必須具備較強的可擴展性，包括每種類型的I/0卡的測點量;各分散處理單元的處理器的處理能力及各存貯器的存貯量;供電電源等都必須留有相當比例的裕量和擴展空間。

　　本次施工設計中碰到的題目及解決措施

　　1.結合電廠電氣系統實際情況，公道選配DPU數目

　　鑒于攀鋼電廠的實際情況，是在運行中的發電廠進行電氣自動化改造，不僅要考慮盡可能的節約改造用度，更需要重點考慮安全施工與改造施工量、改造工期以及改造后系統的安全性、可靠性、運行維護的題目。

　　結合攀鋼電廠電氣系統實際情況和新華控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系統的技術特點，我們將攀綱電廠的監控系統設計成5個分散控制處理單元(即5對DPU)，這5個控制單元分別為:3臺機組及其廠用電系統的控制各為一個分散控制處理單元，高壓廠用備用變、220V直流系統與110kV升壓站除發變組設備以外的系統設備按其功能及設備編號尾數的單雙號而分別接進2個分散控制處理單元。

　　其中每臺機組的同期裝置與11OkV系統的同期裝置也隨這5個分散控制處理單元而分散配置同期卡件。

　　2.監控系統的外圍回路

　　由于改造完畢后將全部拆除電廠主控制室內原有控制屏(臺)，我們新制作安裝了五面監控系統的前置柜，即每臺機組及相應的廠用電系統各一眼前置柜，分別用于安裝該機組單元的直流控制電源保險、變送器、信號隔離中間繼電器以及轉接原接于控制屏臺上至就地設備的電纜。

　　另制作一面線路前置柜，用于安裝9條線路的控制保險、二組11Okv母線PT的監控設備、母聯控制設備、220V直流系統變送器、高壓廠用備用變的控制回路設備;每面控制端子柜內直流電源也按單元化原則改造設計，各自分別接進兩組直流母線并構成不同的直流環網，以進步監控系統可靠性、且便于分步施工改造。

　　有了這五面監控系統的前置柜，既保證了原安裝于控制屏(臺)后的直流電源控制網絡與控制保險，需進進監控系統的信號處理設備(如變送器、位置繼電器等)有適當的安裝位置;又可以盡量利用原有電纜，將該系統原安裝于控制屏(臺)和其它部分的電纜在前置柜集中以后，再分別按照改造后監控系統的柜子布置位置，重新公道分布設計電纜的走向。

　　3.同期回路

　　攀鋼電廠原同期回路是按照典型的集中同期的方式設計的，全廠只有一套準同期回路，各個同期點通過各自控制屏(臺)上的同期開關TK的切換來實現。

　　在本次改造工程中，我們通過以下方法保證了保產與改造的順利進行:

　　改造后的監控系統按照單元化思想，對每臺機組采用獨立的自動準同期裝置以實現準同期并網;8條11Okv線路與母聯、旁路開關，分別采用2套同期裝置實現同期并列。

　　這樣保證了每臺設備改造時不影響其它末改造設備的正常運行。

　　攀鋼發電廠主變壓器的連接組別為Y/△A-11，同期回路中11Okv系統側采用的是AN相，發電機側采用的是AC相，但我廠11OkV系統側PT二次是N線接地，而發電機側PT二次采用的是B相接地，為了防止發電機同期時發電機側PT二次在同期卡內通過系統側PT二次的N線發生C相接地短路，在每臺發電機的同期回路的發電機側同期電壓回路中增加一個11OV/11OV的同期隔離變壓器，隔離變壓器前增加一付同期投進的DO點。

　　這樣一來既防止了發電機同期時PT二次發生短路，又保證了同期隔離變壓器只在發電機同期時短時帶電，而正常情況下不帶電。

　　4.跳、合們監視回路

　　改造前的開關分/合位監視是由串聯在分/合位回路的紅綠燈來實現，其作用是:監視開關狀態;監視分/合閘回路是否完好;監視控制電源是否正常。

　　改造后，我們用分/合位監視繼電器來替換原來的紅綠燈(選用的繼電器線圈電阻值必須≥20千歐)，將分/合閘回路監視繼電器的接點引進監控系統中而不直接引進開關的輔助位置接點，這樣在不減少原有功能的基礎上，方使的實現了從模擬回路到數字回路的功能轉換。

　　在改造后的開關分/合位回路中新增了一個磁保持的雙位置繼電器，實現記憶開關合后、分后位置的功能，以滿足"事故跳閘"信號、重合閘等回路的需要。

　　5.公道選用I/0卡件

　　根據實際需要配備I/0卡件的種類和數目，并預留20-25%的備用數目和可擴展的安裝位置。

　　對進進監控系統的5A、lOOV交流標準信號，改造時均采用新華公司設計的精度可達0.2級的

　　交流采樣卡(CAI、CAV卡)直接采樣;對發電機勵磁系統、直流系統及其它輔助設備非標準信號的監測信號，才采用相應規格的有源變送器輸出4-2OmA標準信號而進進采樣卡進行監測。

　　這樣可以盡可能的簡化設計、節省空間及電纜數目。

　　新華控制工程有限公司的BZT卡件功能比鉸簡單，無法滿足發電廠廠用電源備自投回路的要求，為此備自投回路只能通過另外的設計來實現。

　　6.公道選用擴展繼電器