2022年火电厂大型机组电气自动化技术 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 火电厂大型机组电气自动化技术.txt9母爱是一滴甘露,亲吻干枯的泥土,它用细雨的温情,用钻石的坚决,期望着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点,而是一条流淌的河,这条河造就了我们生命中漂亮的情感之景；本文由 mengxiankun668 奉献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳；建议您优先挑选TXT,或下载源文件到本机查看；新一代火电厂大型机组电气自动化技术焦邵华 1 刘万顺 2 1 ：北京四方继保自动化股份有限公司 高校四方争论所 100085 北京 100085 北京 2 ：华北电力摘要：本文争论了新一代火电厂大型机组电气自动

2、化系统的内容和进展趋势,分析了火电厂电气自动化中现场总线技术的应用,阐明白采纳 基于现场总线的通信方案并具有与dcs 经通信充分交换信息的 ecs 技术正在成为火电厂电气自动化技术的进展趋势； 0 引言在本世纪的最初 10 年,我国电力系统在稳固进展输电网、配电网的同时,电源建设再次成为投资热点,新一轮电厂建设已经在全国范 围内绽开；随着电力体制改革和电力市场化的推动,新建电厂普遍采纳最先进的自动化技术和自动化产品,以提高电厂的竞争力气；在这样的大背景下,发电厂自动化的整体水平必将进入一个新阶段；本文就火电厂大型机组电气自动化的范畴和技术方案进行了争论,介绍了常用的现场总线及其在火电厂自动化系

3、统中的应用,介绍了新一代电气监控系统 ecs 和 dcs 的一体化解决方案； 1 发电厂自动化的范畴和内容 发电厂自动化由如干个自动化系统组成,包括厂级监控信息系统 sis、厂级治理信息系统 mis ,机组 dcs 系统、电气监控系统 ecs 及辅 助车间 plc 等； sis 主要处理全厂实时数据,完成厂级生产过程的监控和治理,厂级故障诊断和分析,厂级性能计算、分析和经济负荷 调度等； mis 主要为全厂运营、生产和行政的治理工作服务,主要完成设备和修理治理、生产经营治理 包括电力市场报价子系统 、财 务治理等；机组 dcs 实现机组的锅炉汽机自动化和实时运行掌握；电气监控系统包括单元机组的

4、电气监控和厂用电自动化以及发电厂网 络站自动化,参见图 1 所示； 2 大型单元机组自动化的技术趋势 大型单元机组自动化将在以下几个方面进一步向前进展：（1）实现真正的机炉电一体化,电气监控一体化并融入 dcs 系统 dcs 系统在锅炉、汽机的监控和运行上技术非常成熟,但对电气部分的监控上技术相对落后；发电厂电气设备的调剂和掌握与热工 设备有很大区分,往往不存在 pid 掌握等经典掌握过程,电气控制速度快,甚至运行人员无法实时参加,只能依靠电气自动装置实现；继电爱护是电气部分的最重要组成部分,爱护信息,包括大事、录波都是非常重要的电气信息,这些信息在dcs 的 io 采集掌握中无法 全部猎取；

5、 dcs 对机组对电气部分的监控只能实现最基本的操作,并且重复投资；电气部分的监控功能掩盖网络站监控、厂用电自动化 和机组监控；电气部分广泛采纳现场总线通信,节约大量电缆,爱护测控装置就地安装在一次设备上,节约大量占地面积；系统具有 丰富的接口,集成其它装置的才能强；电气监控系统能够与 dcs 系统协同完成机炉电一体化掌握；（2）监控系统的物理配置从集中向分布进展 随着运算机技术的进展,监控系统将由以前的全部集中到一个掌握楼里的配置方式,逐步趋向于采纳适度物理分散配置的原就；巨大 的掌握楼将取消或缩减,变成如干个小型的电子设备间,分别布置在锅炉、汽轮机房或其它主设备邻近；节约电缆,并为主厂房模

6、块 化设计、安装、缩短工期,以及主厂房合理布局制造条件；对现场来的信号,将大量采纳远程 i/o,其中驱动器掌握用的 i/o,经过实践,也将广泛实行现场配置,这种配置方式必将为大量节约监控电缆,降低基建费用,缩短工期；目前先进的电厂电气监控模式是将爱护 测控装置安装在开关柜上,取消大量电缆,采纳现场总线实现完全分层分布的掌握；（ 3）监控系统的功能配置从分布到集中进展 火电厂单元机组掌握系统的 dcs 功能配置将与物理配置走正好相反的方向,正在趋向再适度集中一点的方向进展；由于：第一,单元机名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - -

7、 - 组各个掌握系统间有着千丝万缕的信号联系,一对掌握器故障,往往会导致另一对掌握器因没有正确的联系信号而不能正常工作,甚 至误动；其次,由于目前大多没有常规后备监掌握设备,因此,对于大部分重要掌握器,只要其中一对掌握器故障,可能就要被迫停机,而过多的掌握器实际上反而增加了故障停机的概率；再次,目前掌握器容量和速度均大大提高,多个相互联系亲密的掌握系统集 中在一对掌握器中,反而因内部信息交换便利而提高牢靠性；电气监控系统正是从分布到相对集中的实例,电厂中的网络站监控是将网络站的爱护、监控、远动等集成为一个系统,厂用电自动化 是将厂用电系统的爱护测控装置构成分层分布的系统,机组监控爱护将机组爱护

8、、录波和机组测控综合在一起,以上三部分集成为发电厂的电气监控系统（ecs）； 3 机组及厂用电部分进入电气监控的范畴新一代电气自动化系统从功能上掩盖发电厂的厂用电系统、发电机组监控、升压站系统,并经通信接口将其他相对独立的电气自动装 置信息集成在整个电气自动化系统 ecs 中；电气自动化系统再经通信和 dcs 系统实现一体化,并完全熔入 dcs 系统参加掌握；ecs 系统包括： 1 a b 2 3 a b 4 a b c d e f g h 5 a 厂用电系统；高压厂用电源系统；低压厂用电源系统和 400vpc 、mcc； 升压站 机组测控；发变组系统测控；高压启备变电源系统 2 台机共用 ；

9、 经通信集成的其他电气自动装置；发变组爱护；发变组录波；发电机励磁系统；自动同期系统；厂用电快切系统；柴油发电机组；安全稳固装置；直流系统和 ups 系统；实现的应用功能；整个 ecs 系统的监控； b c d e f g h 电气系统的运行状态分析和故障诊断；操作票；防误闭锁； plc 规律掌握 小电流选线； 为其他系统技术实时 io 信息；设备治理； 4 电厂自动化中现场总线应用 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备 / 外表与掌握室内的自动掌握装置 / 系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线；现 场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和掌握设备作为网络节点,用总线相连接,实

10、现相互交换信息,共同完成自动掌握功 能的网络系统与掌握系统；目前国际上现有各种总线及总线标准不下二百多种,其中具有较大影响的现场总线有如下几种： 1 profibus 现场总线主要应用领域有：. 制造业自动化、过程掌握自动化、电力：发电、输配电、楼宇、铁路交通； 2 lonworks 总线 lonworks 现场总线全称为分布式智能掌握网络技术,期望推出能够适合各种现场总线应用场合的测控网络；目前 longworks 应用范 围广泛,主要包括工业掌握、楼宇自动化、数据采集、scada 系统等；国内主要应用于电力自动化和楼宇自动化方面； 3 canbus 现场总线 canbus 现场总线主要产品

11、应用于汽车制造、公共交通车辆、机器人、液压系统、分散型 i/o；另外在电梯、医疗器械、工具机床、楼宇自动化等场合均有所应用； 4 worldfip 现场总线 9091 年 fip 现场总线成为法国国家安全标准；96 年成为欧洲标准（en 50170 v.3 ）；下一步目标是靠近 iec 标准,现在技术上已做好 充分预备； worldfip 现场总线适用范畴广泛,在过程自动化、制造业自动化、电力及楼宇自动化方面都有很好的应用； 5.1 现场总线技术应用的意义 1 现场总线（ fieldbus）技术是实现现场级掌握设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命；现

12、场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接,用数字化通信代替 4-20ma/24vdc 信号,完成现场设备掌握、监测、远程参数化等功能； 2 传统的现场级自动化监控系统采纳一对一连线的、难以实现设备之间及系统与外界之间的信息4-20ma/24vdc 信号,信息量有限,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 交换,使自控系统成为工厂中的 信息孤岛 ,严峻制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现； 3 基于现场总线的自动化监控系统采纳运算机数字化通信技术,使自控系统与设备加入工厂信息网络,构成企业信息网

13、络底层,使企业信息沟通的掩盖范畴始终延长到生产现场；在工业自动化系统中,现场总线是工厂运算机网络到现场级设备的延长,是支撑现场 级与车间级信息集成的技术基础； 5.2 基于现场总线的自动化监控系统的主要优点 1 增强了现场级信息集成才能现场总线可从现场设备猎取大量丰富信息,能够更好的满意工厂自动化及 cims 系统的信息集成要求；现场总线是数字化通信网络,它不单纯取代 4-20ma 信号,仍可实现设备状态、故障、参数信息传送；系统除完成远程掌握,仍可完成远程参数化工作； 2 开放式、互操作性、互换性、可集成性不同厂家产品只要使用同一总线标准,就具有互操作性、互换性,因此设备具有很好的可集成性；

14、系统为开放式,答应其它厂商将自 己专长的掌握技术,如掌握算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去,因此,市场上将有很多面对行业特点的监控系统； 3 系统牢靠性高、可爱护性好基于现场总线的自动化监控系统采纳总线连接方式替代一对一的 i/o 连线,对于大规模 i/o 系统来说,削减了由接线点造成的不行靠因 素；同时,系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能,可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作,也增强了 系统的可爱护性； 4 降低了系统及工程成本对大范畴、大规模 i/o 的分布式系统来说,省去了大量的电缆、i/o 模块及电缆敷设工程费用,降低了系统及工程成本； 5.3 基于 lo

15、nworks 网络的厂用电自动化系统 电气监控新技术就是全部采纳现场总线,以厂用电系统为例,图 2 所示是采纳 lonworks 网络构成厂用电自动化系统的示意图：采纳现场总线取代电缆硬接线的 dcs 被成为 fcs （fieldbus control system）,采纳fcs 取代 dcs 比采纳 dcs 取代模拟外表具有更大的经济 效益：如“ 变千百根电缆为一根” ,可节约大量电缆；掌握功能下放到现场,使掌握信号传输的精确性、实时性、快速性和牢靠性大为 提高；现场总线通信协议国际标准化后,可使不同厂家的产品相互连接和互相操作,排除了目前自动化的孤岛现场；省去 i o 端子柜 和掌握柜后,

16、使掌握室占地面积大大削减并使系统简化,带来了系统设计、安装、调试和爱护费用的降低及工作量的大大削减；由于 机组掌握室 指 2 台机组共用 1 个掌握室 只有 2 根同轴电缆或光缆和几根紧急停机开关的电缆进入,大大有利于掌握室的防火和火电厂 的安全运行；电气监控系统ecs 在数字化方面由于现有的 dcs 系统,假如能够综合 fcs 和 ecs 的功能,将电气部分的监控、爱护、录波、设备治理完 全融入 fcs/dcs 系统将会大大提高现有电厂自动化水平,这对于电厂的安全运行、减员增效及提高设备的治理水平意义重大；电厂自动化系统的全数字化通信将引起真正的革命；传统 dcs 的一个致命弱点是,它可以掌

17、握和监视工艺过程,对自身进行诊断、爱护 和组态；但是,由于其 i/o 信号采纳传统的模拟量信号,因此,它无法在 dcs 的工程师站上对现场外表 变送器、执行机构等 进行远方 诊断、爱护和组态； fcs 的现场总线和全数字的现场总线智能化外表熔入 dcs 后,将完全解决这个问题； 6 电气监控系统（ecs）与 dcs 系统的接口 传统的电厂厂用电自动化的测量、监视、掌握功能绝大部分采纳硬接线方式,厂用电间隔层设备与后台监控系统之间配置了大量的控制、通信电缆；为了实现电厂机、炉、电的一体化运行、治理,同时考虑到厂用电在电厂生产和运行过程中占有的重要位置,电气监控系统需要和 dcs 系统通过数字接口

18、融为一体,下面争论 ecs 通过数字通信进入 dcs 的方式； 6.1 ecs 完全采纳网络通信纳入 dcs 的接口模式该模式详见图 3 ,厂用电的数字式综合爱护测控单元一方面通过通信接口和总线网络与名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 厂用电自动化子系统进行通信,并通过 cspa d cs 通信主站,实现与 dcs 系统的数据交换；同时厂用电系统中与热工联系紧密的电动机等负载的数字式测控单元（包括大量的380v 低 压分支的测控）通过 dcs 系统的 dpu 与 dcs 系统进行直接通信,省去了全部的测量变送器、掌握电

19、缆；采纳基于现场总线的网络通信技 术构成监控系统不但适用于电厂厂用电自动化子系统的爱护、测量,也适用于电厂厂用电自动化系统的掌握功能的实现,是电厂厂用 电自动化的进展方向；这种完全采纳网络通信的接口模式,在保证 dcs 系统与厂用电自动化系统相对独立性的同时,使厂用电自动化系统与 dcs 系统紧密联系,实现了电厂机、炉、电的一体化运行、治理；在这种模式下,对厂用电系统设备的掌握权可通过权限设置来实现：通常与热工联系紧密的电动机等负载的掌握以 dcs 系统为主；对纯 电气开关、设备的掌握,就可通过权限设置来打算掌握模式（是以 ecs 厂用电自动化系统为主,仍是以 dcs 系统为主）；该部分通常有

20、 2 种模式：第一种模式以 ecs 厂用电自动化系统进行掌握为主；其次种模式是以 dcs 系统掌握为主,也可通过权限下放由 ecs 厂用电自 动化系统来实现；以上监控模式对新建电厂的建设和老电厂的改造都具有很好的牢靠性、经济性和先进性,特别适用于自动化水平要求较高的新建电厂；接口方式包括以下两种方式： 1 电厂热力系统的电动机等测量、掌握设备和爱护设备等通过现场工业总线网、通信接口设备分别与 dcs 系统（通过 dpu 分布式通信单元）以及电气监控系统进行通信； 2 电厂电气的测量、掌握设备和爱护设备等就通过现场工业总线网和通信接口设备先与电气监控系统进行通信,并通过 cspa dcs 通信

21、主站,实现与 dcs 系统的信息交换；电厂电气监控系统的总线网络考虑到系统高牢靠性、高通信速率和运行爱护的便利性,通常采纳双网方式（通信介质可采纳屏蔽双绞 线、同轴电缆、光纤等）,并采纳按电压等级或面对功能的分段方法；间隔层总体分段原就如下： 16/0.38kv 厂用电电源及公用部分的爱护、测控设备； 2 发变组、高备变的爱护 / 测控设备、同期屏、励磁调剂掌握单元的接入； 3 升压站爱护、测控设备的接入； 4 与热工有关的电动机等负载设备的爱护、监测（掌握）设备；考虑到网络通信的抗干扰才能和高速率、高牢靠性,电气后台运算机监控双以太网和现场工业总线双网均采纳光纤通信方式； 6.2 ecs 在

22、网络通信基础上保留部分硬接线的接口模式该模式如图 4 所示,厂用电的数字式综合爱护、测量、（掌握）单元一方面通过通信接口和总线网络与电厂厂用电监控系统进行通信,并通过 cspa dcs 通信服务器,实现与 dcs 系统的数据交换,同时省去了大量的测量变送器、掌握电缆；该模式对厂用电系统中与热工 联系紧密的电动机等负载的掌握和重要遥测、遥信信息（如开关位置、爱护动作、电动机故障等少量重要信息）仍通过硬接线方式接至 dcs 系统的模件柜,实现与 dcs 系统的联络；在这种模式下,对厂用电系统中与热工联系紧密的电动机等负载的掌握就完全由 dcs 系统来直接实现；至于纯电气部分开关、设备的控 制,就可

23、通过权限设置来打算掌握模式（是以 ecs 厂用电监控系统为主,仍是以 dcs 系统为主）,通常由 ecs 厂用电自动化系统进行控 制,并通过 ecs-dcs 通信主站供应应 dcs 系统需要的信息；以上监控模式对老电厂改造具有肯定的优越性,同时也为将来厂用电系统完全网络通信模式的实现供应了硬件设备和通信网络,基本 上不需再增加投资；但是该方案未能最大地发挥电气监控系统的优越性,仍旧是传统的 dcs 硬接线掌握,仅适用于用户特别要求的系统； 7 结论在电厂的电气自动化亟待提高的今日,探讨新一代电气监控系统具有很好的实际意义；本文就电厂电气自动化的范畴进行了深化争论,争论了新一代 ecs 系统的构

24、成及名师归纳总结 其与 dcs 系统一体化的接口方案,认为基于现场总线的电气自动化系统是发电厂电气自动第 4 页,共 5 页化的进展趋势；本文进一步分析了电气监控系统 ecs 内容应包括网络站自动化、厂用电自动化和机组监控,新一代 ecs 技术采纳基于现场总线的通信方案,系统向 dcs 开放,具- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 有与 dcs 的通信接口；ecs 系统在实现网络站自动化、厂用电自动化的同时,能够实现将发变组爱护、录波、励磁、同期、厂用电快切、直流系统、ups、电度表等设备的接入,进而实现整个电厂的电气综合掌握,该技术正在成为电厂自动化技

25、术的进展趋势； abstract: this paper discusses the content and the developing trend of the new electric automation system in the power plant, analyses the application o f fieldbus in the power plant automation.it clarifies the ecs technology that uses the communication scheme based on fieldbus and has the commu nication connection to dcs is becoming the developing trend of the power plant automation. 作者简介：焦邵华,男, 1972 年生,博士,从事继电爱护、配网自动化及电厂电气自动化的争论和开发；联系方式： shjiao 刘万顺,男,1941 年生,博士生导师,华北电力高校教授,从事继电爱护、电力系统仿真、配电系统智能化的争论；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页