发电厂厂用电自动化技术(转至：电工一网http://www.dg558.com)
目前，发电厂大机组的电气进入DCS主要项目有发电机变压器组、厂用电源的设备（厂高变6kV工作分支、起备变及备用分支、低压工作变/公用变、低压保安电源等）、主厂房电动机等的监视和控制。有些工程的断路器也已进入DCS并实现了电气顺序控制。电气进入DCS从方式上讲大多是将断路器位置信号等开关量直接接入DCS的数据采集系统，电压电流等模拟量通过变送器转换成4~20mA电流后接入DCS系统，经处理后进入监控中心。这种方式的缺点是：①由于采用了变送器，二次接线复杂，造价高，抗干扰能力差，精度不高。②通过DCS采用专用硬件和软件实现电气逻辑，这些逻辑对速度要求较高时，加重了DCS负担，代价大，并且由于DCS实现电气功能的方式是I/O采集信号后通过主控单元完成算法，实时性较差，不易满足电气要求。③电气控制依赖于DCS，没有提升电气专业的运行水平和管理水平。④投产初期由于DCS投入较晚致使电气控制失去远主控制功能。⑤增加了DCS硬件，没有实现真正的分散控制。
近年来电力工业不断发展，尤其在变电站自动化领域电气保护控制装置发展很快，随着电力自动化技术实用化程度的不断提高，在发电厂内采用微机保护测控装置，构成更完善的分布式控制系统的条件已经成熟。
2 厂用电电气自动化的主要内容及其特点
厂用电电气自动化包括厂用电起动策略控制、厂用电配电系统微机保护测控技术。其设计思想是充分利用计算机计算速度快、信息存储量大的优势，实时采集各种运行信息并按预定策略调整定值、跟踪调节自起动负荷 （对自起动而言）或按继电保护和控制要求进行实时控制，各种信息和上级调度命令通过通信技术实现信息上传或下发。
目前厂用电保护大多采用电磁继电器，存在易受干扰误动和维护工作量大（每年定检）的缺点，并且无法满足我功能保护的要求，随着计算机技术广泛应用于电力系统继电保护自动装置中，继电保护使用的继电器从电磁式到模拟静止式、数据静止式进而发展到以微机为基础的全数字控制保护系统。它的可靠性的标志是分布式，即某个基本单元发生故障或损坏时，只影响局部而不至于引起整个系统的瘫痪。相对于常规保护而言，微机保护测控装置的特点是：①采用软件实现保护算法，只要修改软件就可以改变保护的特性和功能，便于修改，适应性强。②具备保护、测量、通信功能，数据上传，信息共享，易于获得附加功能如故障录波、事故分析等功能。③可靠性高，实现常规保护难以做到的自动纠错、自诊断、自动识别和排除干扰。④可直接安装在开关柜上，耐震动，占用空间小，取消了从开关柜到控制屏的二次电缆，节省了电缆投资和施工费用。⑤可存储多套保护定值，可选方进行保护定值修改，方便快捷。⑥保护类型齐全，如电动机保护增加了起动时间监视和转子温度监视。⑦增强了管理功能，如断路器动作交数统计，为设备检修维护提供了参考数据等。
3 厂用电微机保护测控装置
（1）产品及功能
厂用电微机保护测控系统由冗余主控单元、规约转换装置、厂用高压变压器保护测控装置、厂用高压电抗器保护测控装置、高压线路保护测控装置、高压同步电动机保护测控装置、高压异步电动机差动保护测控装置、低太变差动保护测控装置、自起动过程控制装置、发电机母线电压保护、测量控制装置等构成，这些装置功能齐全，可以满足实际运行需要。通过PLC编程可实现简单的防误操作闭锁并提高应用适应性。
以上各装置均有通信、面板显示、薄膜按键功能，装置通信协议满足站级总线IEC 61850要求，具有工业以太网接口或Profibus接口，满足对通信要求不同的用户需求。还设有RS232接口作为当地维护接口，通过笔记本电脑可使运行维护更方便。采用工业以太网具有适应性强、备品备件购习方便、便 于工程后续维护的优点，随着工业以太网的大量推广，价格优势也会更加明显。
（2）主要技术参数
机箱尺寸符合标准工业机箱模数要求，总线不出主板，嵌入式安装；·保护、控制电源220VDC；·额定交流电压100V（线电压）或57.5V（相电压）；·额定频率50Hz；·保护、监控CPU采用32位芯片、14位或以上A/D采集芯片，监控CPU作为保护的部分后备；·独立的强电控制回路和防跳跃回路；·机械性能、抗震动、绝缘、湿热、冲击电压、电磁兼容均符合IEC及相应国家标准：·测量精度：电流、电压±0.2%Hz；·测量范围：电流0~6V，电压0~120V，频率45~55Hz；·工作温度-15~+55℃；·抗干扰、抗震、机械性能、绝缘等符合IEC有关标准及国家标准；·开关量输入：空接点220V；·触点容量：出口及报警继电器长期接通220VDC 5A；·通信接口Ethenet/Profibus（可选）一个（Ethernet支持冗余配置）、RS232一个；·通信介质支持光纤、电缆；·具备多路模拟量输入、开关量输入、开关量输出、脉冲电度表接口；·PLC编程功能。
4 厂用电系统自动化及接入DCS方案
系统方案如图1所示，各电气自动化装置安装在对应配电装置的开关柜上，可以通过通信技术将各个自动化装置有机地组织起来构成完善的ECS系统，完成保护、测量、控制功能；保护测控装置实时监测电气回路的各种电气量如电压、电流、频率、功率因数、有功、无功以及位置信号，并与直流监控及其它智能电器联系，在电厂整个控制系统中，它的地位和DCS的远程I/O是一致的，DCS可以实时监测电气回路的各种数据，实现负荷的远方控制、远方信号复归、远方保护定值修改等功能。对于低压重要回路如保安段、照明等回路，若低压开关为智能型，则通过通信方式采集电气量并实现远方控制，对非智能型开关，则通过测量控制装置采集电气量并向开关送出跳合闸接点。对单元机组而言，锅炉、汽机、发电机、厂用电系统作为一个整体，不单独设置电气操作员站，为便于继电保护班了解设备运行状况，必要时可在继保班设置一台只监不控的终端。将来对发变组保护、发电机励磁系统、自动准同期系统（ASS）、自动电压调整装置（AVR），以及灭磁开关、发电机出口高压开关等也可通过通信管理单元接入ECS，从而简化DCS仅仅实现高层次的逻辑控制功能和数据管理，其它的操作逻辑均由电气自动化装置实现。
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ECS系统采用标准通用的软硬件环境和开放式结构，网络采用Profibus或Ethernet。Ethernet的网络拓扑结构可根据实际情况采用星形网络或总线型网络等，上述结构的网络在某一处结点故障时仅该点退出网络其余结点不受影响。保证控制系统的实时性可通过以下两种办法实现：即通过限制节点数目，使系统工作于轻负载的条件，或采用交换以太网技术，将有实时要求的域从冲突域分离出来，通过消除外来通信量来提高信息传输的效率；系统通信协议采用IEC61850，它符合IECTC57电力系统通信协议体系的要求，IEC61850是IEC870-5的超集，并映射包容了Profibus，具有广泛的适应性和良好的开放性。方案示意图中SNET级中的ENS、OPS仅在DCS与ECS系统不是同一生产厂家时，才有必要设置以简化上层系统结构，并方便电气系统的调试。
与现有的电气进DCS方式相比，通过采用微机测控保护装置进入DCS具有以下优点：①电气自动化设备分布于各电气间隔，真正做到了分层分布，系统的可靠性极高。②保护、测控可在底层由各自动化设备完成，不受通信是否中断的限制电气系统可独立运行，，实时响应速度高，减少了DCS硬件设备，减轻了DCS负担。③数据交换由电气信号变为计算机通信方式，抗干扰能力强，且耗用电缆少，节省从配电装置到DCS I/O柜的大量的电缆，敷设工作量及安装工程费用相应降低，根据变电站自动化实际经验，综合费用与采用常规方案相当，系统性价比高。④简化了二次设备，系统清晰，方便运行和检修。⑤改变了以往只有重要电气量才进入DCS产状况，真正地实现了电气自动化，提高了运行和管理水平，为减员增效创造了条件。⑥使电气与DCS的控制水平相一致，适应技术发展，电气保护控制一步到位，避免了将一再次改造电气系统造成的设资浪费。⑦由于采用了微机保护，因此保护定值可通过远方修改做到智能动态修改，提高了运行的灵活性及自起动的成功率。
5 结语
采用微机保护测控方式使电气进入DCS在技术上占有明显的优势，真正实现了分层分布并可以使电气的全部信息量进入DCS，系统具有较高的可靠性和性价比，提高了电气专业的自动化水平和电厂的安全运行水平以及竞争能力，值得大力推广和应用。