電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)方案透析

1、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)方案透析     為的數(shù)字化方案，其中表示全球定位系統(tǒng)，表示制造報文規(guī)范，表示簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議，表示監(jiān)控信息系統(tǒng)，表示管理信息系統(tǒng)。由于低壓廠用電保護(hù)裝置數(shù)量龐大，而且設(shè)備信息量較少，用戶對故障錄波等不作要求，如果采用以太網(wǎng)，則網(wǎng)絡(luò)成本大。綜合考慮，將該部分采用總線方式接入通信管理單元轉(zhuǎn)換成協(xié)議，除此以外，其他環(huán)節(jié)采用以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)、協(xié)議。發(fā)變組保護(hù)所需互感器除機(jī)端電壓互感器（）采用常規(guī)互感器以外，其他均可采用電子式互感器，可有效解決目前互感器存在的電流互感器（）飽和問題，且電子式互感器具有動態(tài)范圍大、精度與負(fù)載無關(guān)、絕緣簡單、無開路危險

2、等優(yōu)勢。高壓廠用電保護(hù)測控裝置按通信標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)，裝置同時支持站控層通信和過程層通信。為安全可靠起見，在過程層需建立獨立的過程層光纖以太網(wǎng)雙網(wǎng)。在站控層以太網(wǎng)通信中，各高壓廠用電綜合保護(hù)測控裝置直接通過以太網(wǎng)口與廠用電監(jiān)控系統(tǒng)通信，通信協(xié)議以為主。站控層設(shè)置操作員站，發(fā)變組、高低壓廠用電源等電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理在實現(xiàn)，電動機(jī)的控制仍由機(jī)組實現(xiàn)。由于間隔層電氣綜合保護(hù)測控裝置在開關(guān)柜就地布置，故對廠用電源部分的監(jiān)控及對電動機(jī)狀態(tài)的監(jiān)測所需電纜很少，所有監(jiān)控通過通信方式節(jié)省大量電纜。此外，電源的控制閉鎖邏輯由實現(xiàn)，可以不設(shè)置用于廠用電源監(jiān)控的電氣監(jiān)控系統(tǒng)（），以節(jié)省投資。在過程層，原間隔層裝置間

3、的大部分復(fù)雜二次接線被快速專網(wǎng)所取代，大大簡化了電廠二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另外，基于過程層星形專網(wǎng)，還新增了一些數(shù)字化保護(hù)新應(yīng)用，如基于的高壓廠用電母差與失靈保護(hù)、廠用電快切開關(guān)位置采集及出口的數(shù)字化等就可大量應(yīng)用于本方案中，可提高保護(hù)系統(tǒng)的靈活性，節(jié)省大量電纜投資，減少現(xiàn)場電纜敷設(shè)。星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)避免了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的發(fā)生，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。通信網(wǎng)關(guān)（遠(yuǎn)動裝置）可以與通信管理單元和高壓廠用電保護(hù)裝置直接進(jìn)行協(xié)議通信，并將其中一些信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為其他通信協(xié)議與及通信。系統(tǒng)對時方式可以同時采用種方式：和。其中，主要用做同步保護(hù)的系統(tǒng)時鐘，它可以為與以太網(wǎng)直接相連的高壓廠用電保護(hù)測控裝置和通信管理單元提供對時。

4、的理論對時精度可以達(dá)到，然而實際應(yīng)用中，的對時精度受網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和裝置負(fù)荷的影響，通常無法達(dá)到理想的對時精度。因此，方案同時還保留了對時方式，裝置將自動適應(yīng)種對時方式，且種方式互為冗余，提高了系統(tǒng)的對時可靠性。新數(shù)字化方案特點基于的數(shù)字化，可以實現(xiàn)一些常規(guī)系統(tǒng)所不具備的功能。數(shù)字式簡易母差及斷路器失靈保護(hù)傳統(tǒng)廠用電母線由于間隔較多、母差保護(hù)可接入的元件數(shù)有限和價格較高，且廠用電一般過載能力較差、容易飽和、影響母差保護(hù)的可靠性等原因而不配置母差保護(hù)，現(xiàn)階段普遍的做法是通過增加進(jìn)線保護(hù)動作延時來實現(xiàn)母線保護(hù)?；诘男路桨覆辉O(shè)置單獨的母差保護(hù)裝置，不增加任何二次硬接線，母差保護(hù)功能由各間隔保護(hù)裝置配合完

5、成，母差保護(hù)邏輯集成在進(jìn)線保護(hù)裝置中。母線上所有裝置可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，其中表示采樣測量值。當(dāng)故障點發(fā)生故障時，該間隔的綜合保護(hù)測控裝置快速啟動，同時通過網(wǎng)絡(luò)將閉鎖信號傳送給進(jìn)線保護(hù)裝置，防止進(jìn)線保護(hù)跳閘，而由自己切除故障，進(jìn)線保護(hù)收到閉鎖信號后，閉鎖保護(hù)，經(jīng)過閉鎖延時后如果故障仍未切除，進(jìn)線保護(hù)判斷饋線斷路器失靈，開放保護(hù)將故障切除，實現(xiàn)失靈保護(hù)功能；如果在故障點發(fā)生故障，即母線故障時，所有饋線保護(hù)均不啟動，不發(fā)閉鎖信號，因此進(jìn)線保護(hù)可以快速將故障切除。新方案可以大大縮短母線故障的切除時間。數(shù)字化廠用電快切裝置常規(guī)快切裝置需要采集主、備進(jìn)線的開關(guān)位置，進(jìn)線電壓和電流、母線電壓等位置信號以

6、及對主、備進(jìn)線開關(guān)的跳、合閘控制信號，以上信號量全部通過硬接線方式實現(xiàn)。數(shù)字化廠用電快切裝置基于過程層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對開關(guān)位置的采集及控制指令的輸出，也可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對電流、電壓量的采集。快切邏輯仍由快切裝置實現(xiàn)，則快切裝置外部接線只有過程層光纖以太網(wǎng)，省去了與不同間隔之間的電纜，簡化了接線。工藝聯(lián)鎖現(xiàn)階段只有少數(shù)工程的具有廠用電源的控制功能，但總的來看，的主要作用仍是作為電源控制的后備手段以及進(jìn)行監(jiān)測、管理和故障分析，采用網(wǎng)絡(luò)后，裝置之間可進(jìn)行信息交互，實現(xiàn)相互聯(lián)鎖功能，實現(xiàn)對邏輯功能的補充或?qū)⒌牟糠致?lián)鎖功能由實現(xiàn)。邏輯中，電動機(jī)的手動啟、停對應(yīng)中該電動機(jī)斷路器的手動合、分閘；允許啟停由綜合保護(hù)

7、測控裝置自己判斷，并通過網(wǎng)絡(luò)交互電動機(jī)的自動啟、停所需信息，如圖所示。給水泵自啟的條件是給水泵聯(lián)鎖投入，且給水泵或給水泵中任一臺跳閘。通過網(wǎng)絡(luò)只須將給水泵和的電氣綜合保護(hù)測控裝置保護(hù)跳閘信號及手動跳閘信號傳送給給水泵電氣綜合保護(hù)測控裝置即可，無需增加任何外部接線。在搭建網(wǎng)絡(luò)后，工藝聯(lián)鎖功能只是軟件配置方面的工作，此方案可在不增加太多成本的情況下，實現(xiàn)電動機(jī)的聯(lián)、閉鎖功能，可與工藝聯(lián)鎖邏輯實現(xiàn)冗余配置，提高電動機(jī)工藝聯(lián)鎖的可靠性。現(xiàn)階段國內(nèi)大部分火電廠的電氣系統(tǒng)都設(shè)置了及，分別實現(xiàn)對升壓站及廠用電系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。隨著在發(fā)電廠的應(yīng)用，未來可以考慮組成全廠電氣一體化監(jiān)控系統(tǒng)，將和的站控層合一，便于

8、運行人員監(jiān)控。此外，該方案可定位為全廠電源的監(jiān)控及其他電氣設(shè)備的監(jiān)測、管理，實現(xiàn)對升壓站全部電氣設(shè)備及廠用電源的控制，使更專注于工藝流程控制，升壓站可采用電子式互感器及智能終端，節(jié)省電纜和現(xiàn)場占地面積以及用戶一、二次成本，提高現(xiàn)場自動化水平。方案結(jié)構(gòu)圖為火電廠全廠數(shù)字化電氣一體化監(jiān)控系統(tǒng)，間隔層設(shè)備按照升壓站部分、公用廠用電部分、機(jī)組廠用電部分劃分為不同的虛擬局域網(wǎng)（）。其中，升壓站部分及公用廠用電部分屬于公用系統(tǒng)，公用系統(tǒng)接入不同機(jī)組的站控層網(wǎng)絡(luò)，機(jī)組之間互相隔離，使得兩機(jī)組系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較低，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更合理，符合電廠運行、檢修習(xí)慣。這種結(jié)構(gòu)尤其適用于多臺大型機(jī)組且裝置數(shù)量較多的情況。考

9、慮運行班組的配置及習(xí)慣，站控層工程師站（兼作數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）、操作員站、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、與和等系統(tǒng)連接的通信網(wǎng)關(guān)、時鐘接收和同步系統(tǒng)等按照機(jī)組分別設(shè)置，公用系統(tǒng)配置遠(yuǎn)動裝置，實現(xiàn)升壓站與調(diào)度的信息交互。方案新特點采用與一體化的電氣監(jiān)控系統(tǒng)除具備第節(jié)所述的全部優(yōu)點外，還具有如下優(yōu)勢。）采用數(shù)字化一體化系統(tǒng)，方便用戶對全廠電氣設(shè)備的監(jiān)控、檢修和管理。電廠主控室可以通過一臺操作員站實現(xiàn)對全廠電源的控制，同時實現(xiàn)對電動機(jī)的監(jiān)測管理、記錄、故障波形存儲、電能量統(tǒng)計、廠用電率分析、事故追憶等功能。此外，該系統(tǒng)可在數(shù)字化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化，包括開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、斷路器油色譜分析、氣體監(jiān)測等功能，實現(xiàn)與及等系統(tǒng)的優(yōu)勢互

10、補。）可簡化系統(tǒng)二次接線，節(jié)省電纜投資。傳統(tǒng)系統(tǒng)交流采樣、開關(guān)出口及裝置間聯(lián)鎖均通過硬接線實現(xiàn)，而基于的過程層通信技術(shù)則允許裝置間各信號高速交互，這些信號既可以是開關(guān)量信號（），也可以是模擬量信號（）。這使得大量的信號傳輸在統(tǒng)一的通信以太網(wǎng)就可以實現(xiàn)，簡化了系統(tǒng)二次接線，節(jié)省了電纜投資。）電子式和的一體化、智能匯控柜等設(shè)備的應(yīng)用，減小了現(xiàn)場占地面積，提高了自動化水平，消除了現(xiàn)有保護(hù)、諧振等問題、優(yōu)化了二次回路和結(jié)構(gòu)、減小了設(shè)計院的工作量。）采用統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，減少了以前不同協(xié)議互聯(lián)時存在的協(xié)議、速率等限制?，F(xiàn)有的自動化裝置種類繁多，且通信協(xié)議各式各樣，未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；各種協(xié)議在通信方

11、式、通信速率方面存在較大的差異，速度慢的裝置直接影響系統(tǒng)的整體性能。采用之后，電廠能與智能電網(wǎng)無縫集成，減少了未來與智能電網(wǎng)相連的技術(shù)屏障；同時，全系統(tǒng)基于統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)，通信速率、功能等都將得到較大的提升。）各系統(tǒng)功能分布更加合理，維護(hù)管理更加方便。過程技術(shù)支持相關(guān)功能的分布式物理分布，即對于一個具體功能的產(chǎn)品，該產(chǎn)品布置在什么位置、放在何種裝置中將不再受傳統(tǒng)模式下物理等條件的限制，生產(chǎn)廠家可以按照最恰當(dāng)?shù)姆绞阶杂山M織產(chǎn)品功能?；ジ衅鞯倪x擇電子式互感器在智能電網(wǎng)中已有大量應(yīng)用，體現(xiàn)出了體積小、重量輕、絕緣簡單、動態(tài)范圍大、無磁飽和、無諧振、可以帶多個負(fù)載等眾多優(yōu)點。同時，與常規(guī)互感器相比，電子

12、式互感器也存在一些缺點：有源式電子式互感器需要外部供電，且由于互感器內(nèi)部有電子器件構(gòu)成的遠(yuǎn)端模塊，因此，壽命比常規(guī)互感器短；無緣式電子式互感器（純光學(xué)互感器）不需要外部供電，但現(xiàn)階段技術(shù)還沒有完全成熟，并沒有大量應(yīng)用。從成本上考慮，及以上電壓等級，隨著電壓等級的提高，電子式互感器成本相對常規(guī)互感器逐漸具有優(yōu)勢；從節(jié)省用戶電纜等方面考慮，廠用電系統(tǒng)電氣保護(hù)測控裝置開關(guān)柜就地安裝，二者距離很近，采用電子式互感器不具有優(yōu)勢。因此，火電廠廠用電系統(tǒng)應(yīng)保持常規(guī)互感器及出口方式不變，用戶可根據(jù)實際情況綜合考慮是否在升壓站采用電子式互感器，如不采用電子式互感器，可采用常規(guī)互感器合并單元就地布置的方式，將常規(guī)互感器模擬信號就地數(shù)字化，以節(jié)省電纜投資?，F(xiàn)場試驗表明，饋線故障可以馬上閉鎖進(jìn)線母差保護(hù)功能，時間為以內(nèi)，為了安全可靠起見，現(xiàn)場母差保護(hù)動作整定延時可為，時間大大少于原有進(jìn)線保護(hù)整定的。雖然基于