电气监控管理系统方案透析

1、电气监控管理系统方案透析     为的数字化方案，其中表示全球定位系统，表示制造报文规范，表示简单网络时间协议，表示监控信息系统，表示管理信息系统。由于低压厂用电保护装置数量庞大，而且设备信息量较少，用户对故障录波等不作要求，如果采用以太网，则网络成本大。综合考虑，将该部分采用总线方式接入通信管理单元转换成协议，除此以外，其他环节采用以太网双网结构、协议。发变组保护所需互感器除机端电压互感器（）采用常规互感器以外，其他均可采用电子式互感器，可有效解决目前互感器存在的电流互感器（）饱和问题，且电子式互感器具有动态范围大、精度与负载无关、绝缘简单、无开路危险

2、等优势。高压厂用电保护测控装置按通信标准实现，装置同时支持站控层通信和过程层通信。为安全可靠起见，在过程层需建立独立的过程层光纤以太网双网。在站控层以太网通信中，各高压厂用电综合保护测控装置直接通过以太网口与厂用电监控系统通信，通信协议以为主。站控层设置操作员站，发变组、高低压厂用电源等电气设备的控制、监视和管理在实现，电动机的控制仍由机组实现。由于间隔层电气综合保护测控装置在开关柜就地布置，故对厂用电源部分的监控及对电动机状态的监测所需电缆很少，所有监控通过通信方式节省大量电缆。此外，电源的控制闭锁逻辑由实现，可以不设置用于厂用电源监控的电气监控系统（），以节省投资。在过程层，原间隔层装置间

3、的大部分复杂二次接线被快速专网所取代，大大简化了电厂二次系统结构。另外，基于过程层星形专网，还新增了一些数字化保护新应用，如基于的高压厂用电母差与失灵保护、厂用电快切开关位置采集及出口的数字化等就可大量应用于本方案中，可提高保护系统的灵活性，节省大量电缆投资，减少现场电缆敷设。星形网络结构避免了网络风暴的发生，提高了网络的安全性。通信网关（远动装置）可以与通信管理单元和高压厂用电保护装置直接进行协议通信，并将其中一些信号进行转换，为其他通信协议与及通信。系统对时方式可以同时采用种方式：和。其中，主要用做同步保护的系统时钟，它可以为与以太网直接相连的高压厂用电保护测控装置和通信管理单元提供对时。

4、的理论对时精度可以达到，然而实际应用中，的对时精度受网络负荷和装置负荷的影响，通常无法达到理想的对时精度。因此，方案同时还保留了对时方式，装置将自动适应种对时方式，且种方式互为冗余，提高了系统的对时可靠性。新数字化方案特点基于的数字化，可以实现一些常规系统所不具备的功能。数字式简易母差及断路器失灵保护传统厂用电母线由于间隔较多、母差保护可接入的元件数有限和价格较高，且厂用电一般过载能力较差、容易饱和、影响母差保护的可靠性等原因而不配置母差保护，现阶段普遍的做法是通过增加进线保护动作延时来实现母线保护。基于的新方案不设置单独的母差保护装置，不增加任何二次硬接线，母差保护功能由各间隔保护装置配合完

5、成，母差保护逻辑集成在进线保护装置中。母线上所有装置可通过网络进行信息交互，其中表示采样测量值。当故障点发生故障时，该间隔的综合保护测控装置快速启动，同时通过网络将闭锁信号传送给进线保护装置，防止进线保护跳闸，而由自己切除故障，进线保护收到闭锁信号后，闭锁保护，经过闭锁延时后如果故障仍未切除，进线保护判断馈线断路器失灵，开放保护将故障切除，实现失灵保护功能；如果在故障点发生故障，即母线故障时，所有馈线保护均不启动，不发闭锁信号，因此进线保护可以快速将故障切除。新方案可以大大缩短母线故障的切除时间。数字化厂用电快切装置常规快切装置需要采集主、备进线的开关位置，进线电压和电流、母线电压等位置信号以

6、及对主、备进线开关的跳、合闸控制信号，以上信号量全部通过硬接线方式实现。数字化厂用电快切装置基于过程层网络实现对开关位置的采集及控制指令的输出，也可以通过网络实现对电流、电压量的采集。快切逻辑仍由快切装置实现，则快切装置外部接线只有过程层光纤以太网，省去了与不同间隔之间的电缆，简化了接线。工艺联锁现阶段只有少数工程的具有厂用电源的控制功能，但总的来看，的主要作用仍是作为电源控制的后备手段以及进行监测、管理和故障分析，采用网络后，装置之间可进行信息交互，实现相互联锁功能，实现对逻辑功能的补充或将的部分联锁功能由实现。逻辑中，电动机的手动启、停对应中该电动机断路器的手动合、分闸；允许启停由综合保护

7、测控装置自己判断，并通过网络交互电动机的自动启、停所需信息，如图所示。给水泵自启的条件是给水泵联锁投入，且给水泵或给水泵中任一台跳闸。通过网络只须将给水泵和的电气综合保护测控装置保护跳闸信号及手动跳闸信号传送给给水泵电气综合保护测控装置即可，无需增加任何外部接线。在搭建网络后，工艺联锁功能只是软件配置方面的工作，此方案可在不增加太多成本的情况下，实现电动机的联、闭锁功能，可与工艺联锁逻辑实现冗余配置，提高电动机工艺联锁的可靠性。现阶段国内大部分火电厂的电气系统都设置了及，分别实现对升压站及厂用电系统的监控和管理。随着在发电厂的应用，未来可以考虑组成全厂电气一体化监控系统，将和的站控层合一，便于

8、运行人员监控。此外，该方案可定位为全厂电源的监控及其他电气设备的监测、管理，实现对升压站全部电气设备及厂用电源的控制，使更专注于工艺流程控制，升压站可采用电子式互感器及智能终端，节省电缆和现场占地面积以及用户一、二次成本，提高现场自动化水平。方案结构图为火电厂全厂数字化电气一体化监控系统，间隔层设备按照升压站部分、公用厂用电部分、机组厂用电部分划分为不同的虚拟局域网（）。其中，升压站部分及公用厂用电部分属于公用系统，公用系统接入不同机组的站控层网络，机组之间互相隔离，使得两机组系统网络负荷较低，同时网络结构也更合理，符合电厂运行、检修习惯。这种结构尤其适用于多台大型机组且装置数量较多的情况。考

9、虑运行班组的配置及习惯，站控层工程师站（兼作数据库服务器）、操作员站、网络打印机、与和等系统连接的通信网关、时钟接收和同步系统等按照机组分别设置，公用系统配置远动装置，实现升压站与调度的信息交互。方案新特点采用与一体化的电气监控系统除具备第节所述的全部优点外，还具有如下优势。）采用数字化一体化系统，方便用户对全厂电气设备的监控、检修和管理。电厂主控室可以通过一台操作员站实现对全厂电源的控制，同时实现对电动机的监测管理、记录、故障波形存储、电能量统计、厂用电率分析、事故追忆等功能。此外，该系统可在数字化的基础上实现智能化，包括开关状态监测、断路器油色谱分析、气体监测等功能，实现与及等系统的优势互

10、补。）可简化系统二次接线，节省电缆投资。传统系统交流采样、开关出口及装置间联锁均通过硬接线实现，而基于的过程层通信技术则允许装置间各信号高速交互，这些信号既可以是开关量信号（），也可以是模拟量信号（）。这使得大量的信号传输在统一的通信以太网就可以实现，简化了系统二次接线，节省了电缆投资。）电子式和的一体化、智能汇控柜等设备的应用，减小了现场占地面积，提高了自动化水平，消除了现有保护、谐振等问题、优化了二次回路和结构、减小了设计院的工作量。）采用统一的国际标准进行通信，减少了以前不同协议互联时存在的协议、速率等限制。现有的自动化装置种类繁多，且通信协议各式各样，未形成统一的标准；各种协议在通信方

11、式、通信速率方面存在较大的差异，速度慢的装置直接影响系统的整体性能。采用之后，电厂能与智能电网无缝集成，减少了未来与智能电网相连的技术屏障；同时，全系统基于统一国际标准，通信速率、功能等都将得到较大的提升。）各系统功能分布更加合理，维护管理更加方便。过程技术支持相关功能的分布式物理分布，即对于一个具体功能的产品，该产品布置在什么位置、放在何种装置中将不再受传统模式下物理等条件的限制，生产厂家可以按照最恰当的方式自由组织产品功能。互感器的选择电子式互感器在智能电网中已有大量应用，体现出了体积小、重量轻、绝缘简单、动态范围大、无磁饱和、无谐振、可以带多个负载等众多优点。同时，与常规互感器相比，电子

12、式互感器也存在一些缺点：有源式电子式互感器需要外部供电，且由于互感器内部有电子器件构成的远端模块，因此，寿命比常规互感器短；无缘式电子式互感器（纯光学互感器）不需要外部供电，但现阶段技术还没有完全成熟，并没有大量应用。从成本上考虑，及以上电压等级，随着电压等级的提高，电子式互感器成本相对常规互感器逐渐具有优势；从节省用户电缆等方面考虑，厂用电系统电气保护测控装置开关柜就地安装，二者距离很近，采用电子式互感器不具有优势。因此，火电厂厂用电系统应保持常规互感器及出口方式不变，用户可根据实际情况综合考虑是否在升压站采用电子式互感器，如不采用电子式互感器，可采用常规互感器合并单元就地布置的方式，将常规互感器模拟信号就地数字化，以节省电缆投资。现场试验表明，馈线故障可以马上闭锁进线母差保护功能，时间为以内，为了安全可靠起见，现场母差保护动作整定延时可为，时间大大少于原有进线保护整定的。虽然基于