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【摘 要】该文主要通过对相关的工程实践进行总结，对如今火电厂电气监控系统所采用的模式进行一些相关问题的探讨，通过采用CAN总线对电网的系统组态模式自动化进行完善，并利用现有的案例，发现这种模式具有配置灵活和更容易维护等优点。
【关键词】发电厂；热工自动化；电气自动化；电气监控系统
Model of power plant automation control system
Wang Hai-xia
（Handan City Ruijie Water Resources and Hydropower Engineering Co.， Ltd Handan Hebei 056000）
【Abstract】This paper mainly through the related engineering practice summary of the thermal power plant is now used by the electrical control system mode to explore a number of related issues， through the use of CAN bus on the grid automation system configuration mode to perfect， and the use of existing case， found that this model has flexible configuration and easier to maintain.
【Key words】Thermal automation；Electric automation；Electric Power Plant Monitoring System
1. 引言
发电厂电气自动化监控系统的布置方式和数量相对而言较复杂，而且厂用电设备的安装一般都具有较多的元件数量，因为其运行管理的信息量相当巨大。这一系列因素造成了检修维护工作复杂。但是电气系统或设备在运行正常的过程中，人为的操作时间一般较少。所以这就要求电气设备的可靠性高和运行速度快等特点。
2. 电气监控功能
2.1 基本功能。
2.1.1 相关数据处理和收集。
众所周知，搜集现场的相关信息是测控的主要目的，其作用是能够将一些现场的模拟量等数据经过系统的计算检验出来。在进行检验的过程中，还能够对一些相关的预处理数据进行合理性的校正，有利于对其重要数据进行整理。一般情况下，在对模拟量等信号类型进行采集的过程中，对电流、有功功率、无功功率等因数也能够同时进行测定。脉冲量通常是指的有功电能和无功电能，状态量则由信号断路器、继电保护等装置组成的，其主要作用是对一些电力系统的不利状态进行报警，当然其信号的监视功能也包含其中。
2.1.2 画面显示。
画面显示的主要作用是将所有的模拟量、相关计算量以及隔离开关、断路器等在同一屏幕上显示出来，当然实际挂牌检修状态也在其显示的行列。
2.1.3 监视报警功能。
监视报警功能能够让工作人员将电站的全部设备运行信息实质的显示出来，包括设备参数、系统运行状态和操作指令等重要信息。与此同时，还能够将系统的实时信息通过结合画面显示功能显示出来。例如发电厂的模拟量发生越限状况，其监视报警功能能够自动将越限对象名称、编号、越限参数值、越限时间等重要数据显示出来，并进行打印，还能够自动的对越限次数进行计算。事故报警和预告报警是监视报警功能进行报警的两种形式，通常利用不同信号灯的颜色来进行区分。
2.1.4 操作控制。
操作控制的方式主要有两级控制、就地控制、上位机或DCS控制这四种控制方式。其中就地控制、上位机和DCS控制方式相比两级控制其技术更为完善，统称为操作命令的优先级，能够确保控制系统的一致性和安全性，加大发电厂安全生产的力度。
2.1.5 事件次序记录。
发电站的一些重要设备一旦发生事故，对其主要信息及时的显示出来是非常重要的，与此同时对其进行相关的记录也是一项重要的工作。将安全自动装置和断路器的信号名称、编号、动作时间、动作性质及信号状态等按正确的时间顺序记录下来并打印有利于对事故起因进行分析，进而得出相应的解决办法，预防下一次相同事故的发生。
2.2 高级管理。
2.2.1 电气设施管理。
保护和自动管理装置的台帐、档案、维修记录等均为电气设施的管理范围。以如今的技术做到电气主站系统及时的记录设备的动作、运行等情况，并自动被传至MIS 系统。
2.2.2 故障事件管理。
一般故障事件的管理要做到可以自动记录所有的相关信息，并做一些简单必要的分析，确定故障发生的主要原因，这对如何防范事故不会再次发生具有十分重要的意义。
3. 系统的组态模式及构建
3.1 组态模式。
3.1.1 集中监控。
集中监控这种方法的好处就是能够最大限度的保护控制器，该系统的设计相对而言较为简单。然而，由于主要集中监控在一个焦点上，各种功能的系统特征无法很好的发挥出来，所以该处理器的任务将太重，影响处理速度。将所有的电气设备都插入显示器，也能够将被监视对象的数量大量增加，这也将使控制区域增加。
3.1.2 远程监控。
与集中监控相比，远程监控对安装成本所需的费用更少，而且通过使用电缆，能够让控制区的配置更灵活和可靠性更高。但是缺点是现场总线的通信速度比较慢，近年来电厂电业务大大增加，所以这种监测方法只适用于电厂机组系统。 3.1.3 现场总线监控。
变电站综合自动化系统已被广泛使用，积累了丰富的经验，此技术的信息传输速度也越来越快，加大了自动化电气设备的发展。现场总线监测系统设计更具有针对性，能够根据设计的不同时间间隔，同时运行多种不同的功能。这种方法的优点是可以减少大量的隔离设备，如模拟卡部分。电气设备的智能监控还可以实现本地安装和监控系统通信线路自动连接，可以节省大量的现场总线的控制，这种方式是计算机监控系统未来的主要发展方向。
3.2 大电厂电气监控系统的构建。
CPU分布式结构设计是电厂电气综合自动化系统的子系统，每一层次都有不同的功能。整个体系被分为基站控制层和间隔层。不但能够对计算机进行监控，还能够完成主机之间正常的信息交换，以便提高发电站的整体监控水平。操作工作站、远程工作站、专业维修工作站被统称为单元层的信号站。主机和操作工作站的电气运行参数监测为控制单元，是保证操作人员监控的发电厂电气系统的重要设备，它还能够自动抄表，对线路等相关信息进行记录，自动发现错误，以供其使用。例如：装置管理工作站将有一个特殊的运行状态需要运作，其远程工作站会将其连接到远程监测和管理系统，远程控制中心将操作的动力装置利用电气系统发送到远程控制中心，它将可以接收来自远程控制中心的数据，技术人员可在任何时间段修改和维护数据库，进行报表和界面的设计工作，同时利用网络监控维护系统，对工作站进行维护。
4. ECS 和DCS 的连接
根据发电厂的实际工作习惯，DCS 仍然是监控的首要选择。ECS 与DCS的连接，从DCS的角度来看，可以看作是扩展了DCS的功能与监控性能。包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）。对于采用全开放式的系统而言，ECS和DCS在保护层、通信层、现场监控层实行全方位数据交换。ECS和DCS的连接方式有很多种，大多数电厂采用以下两种方式连接：（1）ECS 的通信处理采用以太网/RS-485/232 与DCS 的DPU 通信，根据预计的设置，把DCS的实时数据迅速的转发到DPU，同时接受DPU下发的各种控制命令，并转送到具体的测控保护装置。本方案的特色之处在于ECS 与DCS 相互独立，简单易控，是目前主流的方案。（2）ECS通过以太桥接入DCS以太网。交换一些实时性要求不高的信息，例如事件、分析结果、优化方案等，这些数据往往与DCS的工作流程无关。
5. 发电厂电气监控系统的发展前景
目前流行的ECS保留了过去DCS的全部优点，并在其基础上进行了全面的深化，使发电厂监控系统迈向了一个新的水平。未来的电气监控系统将向着全面提升电气自动化和热工自动化水平的方向迈进，方便运行，容易操控，ECS功能全面化是未来监控系统的发展方向，ECS除应将现有的厂用电监控向更深层次发展之外，还应将发电机的数据监控、主从变压器、SF6断路器等主要设备的在线监测诊断也纳入ECS这一平台。另外，基于现场总线控制系统，全面使用分层控制，提高电气监控系统的可靠性，也是其发展方向。
6. 结语
发电厂电气系统是由一组独立的分布式计算机系统进行监测和控制的，与发电厂电气部分的运行相比，这是一个更加经济可行的解决方案。随着网络技术的不断发展，网络的可靠性越来越高，未来将实现综合自动化的发电厂电气部分，并预计它最终将与工厂的DCS系统合并，实现信息资源的共享，这将使电力系统自动化的整体水平有一个质的飞跃。
参考文献
[1] 冯兴林.高速公路交通监控系统技术应用的探讨[J].中国新技术新产品，2010（1）.
[2] 焦邵华，李娟，李卫等.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式[J]. 电力系统自动化，2005（19）：1～85，95.
[3] 董力群.火力发电厂厂用电监控系统的应用分析[J].山西电力，2007，（增）：77～78.
【关键词】发电厂；热工自动化；电气自动化；电气监控系统
Model of power plant automation control system
Wang Hai-xia
（Handan City Ruijie Water Resources and Hydropower Engineering Co.， Ltd Handan Hebei 056000）
【Abstract】This paper mainly through the related engineering practice summary of the thermal power plant is now used by the electrical control system mode to explore a number of related issues， through the use of CAN bus on the grid automation system configuration mode to perfect， and the use of existing case， found that this model has flexible configuration and easier to maintain.
【Key words】Thermal automation；Electric automation；Electric Power Plant Monitoring System
1. 引言
发电厂电气自动化监控系统的布置方式和数量相对而言较复杂，而且厂用电设备的安装一般都具有较多的元件数量，因为其运行管理的信息量相当巨大。这一系列因素造成了检修维护工作复杂。但是电气系统或设备在运行正常的过程中，人为的操作时间一般较少。所以这就要求电气设备的可靠性高和运行速度快等特点。
2. 电气监控功能
2.1 基本功能。
2.1.1 相关数据处理和收集。
众所周知，搜集现场的相关信息是测控的主要目的，其作用是能够将一些现场的模拟量等数据经过系统的计算检验出来。在进行检验的过程中，还能够对一些相关的预处理数据进行合理性的校正，有利于对其重要数据进行整理。一般情况下，在对模拟量等信号类型进行采集的过程中，对电流、有功功率、无功功率等因数也能够同时进行测定。脉冲量通常是指的有功电能和无功电能，状态量则由信号断路器、继电保护等装置组成的，其主要作用是对一些电力系统的不利状态进行报警，当然其信号的监视功能也包含其中。
2.1.2 画面显示。
画面显示的主要作用是将所有的模拟量、相关计算量以及隔离开关、断路器等在同一屏幕上显示出来，当然实际挂牌检修状态也在其显示的行列。
2.1.3 监视报警功能。
监视报警功能能够让工作人员将电站的全部设备运行信息实质的显示出来，包括设备参数、系统运行状态和操作指令等重要信息。与此同时，还能够将系统的实时信息通过结合画面显示功能显示出来。例如发电厂的模拟量发生越限状况，其监视报警功能能够自动将越限对象名称、编号、越限参数值、越限时间等重要数据显示出来，并进行打印，还能够自动的对越限次数进行计算。事故报警和预告报警是监视报警功能进行报警的两种形式，通常利用不同信号灯的颜色来进行区分。
2.1.4 操作控制。
操作控制的方式主要有两级控制、就地控制、上位机或DCS控制这四种控制方式。其中就地控制、上位机和DCS控制方式相比两级控制其技术更为完善，统称为操作命令的优先级，能够确保控制系统的一致性和安全性，加大发电厂安全生产的力度。
2.1.5 事件次序记录。
发电站的一些重要设备一旦发生事故，对其主要信息及时的显示出来是非常重要的，与此同时对其进行相关的记录也是一项重要的工作。将安全自动装置和断路器的信号名称、编号、动作时间、动作性质及信号状态等按正确的时间顺序记录下来并打印有利于对事故起因进行分析，进而得出相应的解决办法，预防下一次相同事故的发生。
2.2 高级管理。
2.2.1 电气设施管理。
保护和自动管理装置的台帐、档案、维修记录等均为电气设施的管理范围。以如今的技术做到电气主站系统及时的记录设备的动作、运行等情况，并自动被传至MIS 系统。
2.2.2 故障事件管理。
一般故障事件的管理要做到可以自动记录所有的相关信息，并做一些简单必要的分析，确定故障发生的主要原因，这对如何防范事故不会再次发生具有十分重要的意义。
3. 系统的组态模式及构建
3.1 组态模式。
3.1.1 集中监控。
集中监控这种方法的好处就是能够最大限度的保护控制器，该系统的设计相对而言较为简单。然而，由于主要集中监控在一个焦点上，各种功能的系统特征无法很好的发挥出来，所以该处理器的任务将太重，影响处理速度。将所有的电气设备都插入显示器，也能够将被监视对象的数量大量增加，这也将使控制区域增加。
3.1.2 远程监控。
与集中监控相比，远程监控对安装成本所需的费用更少，而且通过使用电缆，能够让控制区的配置更灵活和可靠性更高。但是缺点是现场总线的通信速度比较慢，近年来电厂电业务大大增加，所以这种监测方法只适用于电厂机组系统。 3.1.3 现场总线监控。
变电站综合自动化系统已被广泛使用，积累了丰富的经验，此技术的信息传输速度也越来越快，加大了自动化电气设备的发展。现场总线监测系统设计更具有针对性，能够根据设计的不同时间间隔，同时运行多种不同的功能。这种方法的优点是可以减少大量的隔离设备，如模拟卡部分。电气设备的智能监控还可以实现本地安装和监控系统通信线路自动连接，可以节省大量的现场总线的控制，这种方式是计算机监控系统未来的主要发展方向。
3.2 大电厂电气监控系统的构建。
CPU分布式结构设计是电厂电气综合自动化系统的子系统，每一层次都有不同的功能。整个体系被分为基站控制层和间隔层。不但能够对计算机进行监控，还能够完成主机之间正常的信息交换，以便提高发电站的整体监控水平。操作工作站、远程工作站、专业维修工作站被统称为单元层的信号站。主机和操作工作站的电气运行参数监测为控制单元，是保证操作人员监控的发电厂电气系统的重要设备，它还能够自动抄表，对线路等相关信息进行记录，自动发现错误，以供其使用。例如：装置管理工作站将有一个特殊的运行状态需要运作，其远程工作站会将其连接到远程监测和管理系统，远程控制中心将操作的动力装置利用电气系统发送到远程控制中心，它将可以接收来自远程控制中心的数据，技术人员可在任何时间段修改和维护数据库，进行报表和界面的设计工作，同时利用网络监控维护系统，对工作站进行维护。
4. ECS 和DCS 的连接
根据发电厂的实际工作习惯，DCS 仍然是监控的首要选择。ECS 与DCS的连接，从DCS的角度来看，可以看作是扩展了DCS的功能与监控性能。包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）。对于采用全开放式的系统而言，ECS和DCS在保护层、通信层、现场监控层实行全方位数据交换。ECS和DCS的连接方式有很多种，大多数电厂采用以下两种方式连接：（1）ECS 的通信处理采用以太网/RS-485/232 与DCS 的DPU 通信，根据预计的设置，把DCS的实时数据迅速的转发到DPU，同时接受DPU下发的各种控制命令，并转送到具体的测控保护装置。本方案的特色之处在于ECS 与DCS 相互独立，简单易控，是目前主流的方案。（2）ECS通过以太桥接入DCS以太网。交换一些实时性要求不高的信息，例如事件、分析结果、优化方案等，这些数据往往与DCS的工作流程无关。
5. 发电厂电气监控系统的发展前景
目前流行的ECS保留了过去DCS的全部优点，并在其基础上进行了全面的深化，使发电厂监控系统迈向了一个新的水平。未来的电气监控系统将向着全面提升电气自动化和热工自动化水平的方向迈进，方便运行，容易操控，ECS功能全面化是未来监控系统的发展方向，ECS除应将现有的厂用电监控向更深层次发展之外，还应将发电机的数据监控、主从变压器、SF6断路器等主要设备的在线监测诊断也纳入ECS这一平台。另外，基于现场总线控制系统，全面使用分层控制，提高电气监控系统的可靠性，也是其发展方向。
6. 结语
发电厂电气系统是由一组独立的分布式计算机系统进行监测和控制的，与发电厂电气部分的运行相比，这是一个更加经济可行的解决方案。随着网络技术的不断发展，网络的可靠性越来越高，未来将实现综合自动化的发电厂电气部分，并预计它最终将与工厂的DCS系统合并，实现信息资源的共享，这将使电力系统自动化的整体水平有一个质的飞跃。
参考文献
[1] 冯兴林.高速公路交通监控系统技术应用的探讨[J].中国新技术新产品，2010（1）.
[2] 焦邵华，李娟，李卫等.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式[J]. 电力系统自动化，2005（19）：1～85，95.
[3] 董力群.火力发电厂厂用电监控系统的应用分析[J].山西电力，2007，（增）：77～78.