发电厂电气自动化系统无线监控解决方案

一、概述

随着我国经济的持续高速增长和人民生活水平的不断提高，我国电力工业发展迅速，发电量和装机容量不断攀升。发电机组向大容量、高参数发展，机组的安全、经济运行、节能增效越来越成为关注的重点，对发电厂电气自动化的要求也越来越高。

本解决方案是用先进的计算机技术、通信技术、测控技术、继电保护技术，使用保护、测控、通信网络、监控系统、设备状态监测等设备实现电厂所有电气设备的监测、控制、保护、故障分析和运行管理，它包括厂用电监控子系统、升压变电站子系统、机组子系统和电气设备状态监测，通过网络通信功能与机炉分散控制系统接口融合，最终实现发电厂炉、机、电的监控一体化，从而全面提升发电厂的自动化程度和安全生产运行水平。

二、系统组成

发电厂电气自动化系统主要由以下四部分构成：

（一）厂用电监控管理系统

厂用电保护监控系统是针对电厂厂用电保护监控专门研发的基于现场总线的系统产品。它是在微机智能保护和测控装置的基础上，用高性能的网络系统把发电厂所有用于电气设备监测、控制、保护等智能装置连接起来，通过强大的后台监控系统进行管理和监控，实现分散安装、集中监控、信息共享的一种新型自动化系统。系统采用分层分布式结构，分为站控层，通讯层，间隔层。产品性能卓越，配套齐全，与电厂DCS系统实现无缝接口，成为电厂数字化建设的应用首选。

主要包括：

1、ECMS系统:以WINDOWS及SQL Server数据库为基础，具备数据采集、数据转发、画面编辑、应用管理、定值管理、趋势查询、历史记录查询、历史事件查询、报表管理、故障录波等功能的监控软件。

2、通讯服务器: 以嵌入式实时多任务Linux操作系统为基础，全面采用网络IP技术，广泛支持多种通讯协议，是一种高可靠、高性能的通讯处理和协议转换设备。

3、保护测控装置：采用高性能控制器实现被保护对象的保护、测量、控制和联网通信远动功能。

（二）升压站网控系统

升压站网络监控系统（NCS）作为全厂控制系统的一个子系统，与DCS等其它系统一起构成完整的电厂自动化系统，形成对全厂的生产管理与发电控制。TOP电厂升压站网络监控系统的设计遵循国际标准，统一支持集控站/厂站监控系统的各种应用，集SCADA、图模库一体化、一体化五防、操作票管理、程序化控制、保护信息管理、实现AGC和AVC的功能及仿真培训等高级应用于一体。

（三）机组保护装置

机组保护装置是针对单台发电机或者发电机变压器组设计开发的保护测控系列装置。能够完成单台发电机或者发变组的保护、测量、控制和联网通信功能，具备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。装置核心部分采用高性能控制器，具有抗干扰性能强、运行稳定可靠等优点。

每套保护分别由两层相互独立的装置构成，并按继电保护《规程》要求合理分配这两层装置的保护功能（详见保护配置章），使每套保护中的主、后备保护不但品种齐全，且相互独立，真正起到主保护和后备保护所应起的作用，单套保护可实现《反措》要求的独立运行，可靠性达到N1。机组保护主要包括：发电机保护、发变组保护、主变压器保护、高厂变保护、励磁变保护、启备变保护等,此外还包括自动/手动准同期设备、故障录波器、高压出线保护等。

（四）电气设备状态监测

电气主设备在线监测系统是在电气设备处于正常运行状况下，连续采集反映电力设备实际运行状态的信息参量，根据其数值大小及变化趋势，对设备的现状进行实时诊断，对剩余寿命做出预测，并根据诊断结果提出检修方案，为状态检修提供依据。由后台专家分析系统和智能在线监测装置组成，采用分层分布式结构。后台专家分析系统：采用了先进的诊断模型并构造了相应的诊断算法，建立了完善的数据仓库，综合运用智能技术提取征兆，具备强大的数据分析功能，能够根据监测数据自动筛选出参数异常的电气设备，自动生成包括参数变化趋势图在内的相关监测信息，显著提高了设备维护的科学化和智能化水平。智能在线监测装置包括变压器、断路器、避雷器、容性设备、绝缘子、电缆、环境等在线监测单元，各监测单元在功能上相互独立，直接在被检测设备附近就地安装，通过高速网络与后台专家分析系统进行数据通讯。主要包括以下几个部分：

1、电气接点在线测温

数字式温度在线监测系统由一个或多个数字温度检测器及当地主机成，结合远程主机可组成电气接点的温度在线监控系统，其中数字温度检测器与地主机采用无线方式传输数据，当地主机与远程主机采用RS485/CAN2.0B/以太网进行组网通讯。能完成n+1点（电气设备度+环境温度）的温度、温升测量，并依据整定的温度、温升值及时发出预警和警信号。同时具备温升故障分析及追忆功能。 数字式温度在线监测系统具有抗干扰强、实时性高、隔离好等优点。备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。同时数字温检测器体积小，便于安装，并且对电气设备性能指标毫无影响。

2、电缆负荷与火警监测

在电厂与变电站电缆桥架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井、开关设备、变压器、电阻排等电力设备在长期的高压中发热而老化引起火灾。对于高压电缆测温系统，最大的循环电流负载的确定是以确保电缆的绝缘层温度不超过它的安全工作界限为根据。但是无法预料的不利热状况，像地热活动、同一地面下其它服务设施的安装、季节变化、建筑工作等可能导致安全负载低于理论的设计值。采用分布式光纤测温系统(DTS)对安装电缆和它的环境进行实时温度监控，结合历史数据，是排除不确定因素并达到最适宜的、安全的负载的关键。

3、绝缘子智能监测

通过监测厂内的绝缘子由于绝缘损坏或老化等引起的泄漏电流，同时与污秽监测单元监测的站内温度、湿度等参数进行对比，能够有助于对现场运行的高压设备的绝缘情况作出综合判断。

4、避雷器智能监测

通过在线的监测避雷器的容性电流来在线监测避雷器的绝缘特性。能够为避雷器的绝缘情况作出综合判断。

5、变压器智能监测

主要包括变压器油色谱、套管、铁芯/夹件、绕组测温、局放等智能组件。油色谱监测单元可以在线分析绝缘油的七种组份及微水；套管监测单元可在线监测变压器套管的绝缘情况；铁芯/夹件监测单元可以在线监测变压器内部的绝缘状况；局放监测单元可以及时发现变压器内部的局放绝缘缺陷。

6、容性设备智能监测

监测电容式电流互感器（CT）、电容式电压互感器（CVT）、电容式套管和耦合电容器（OY）等容性设备等绝缘特性参数，有助于对现场运行的上述容性设备的绝缘情况作出综合判断。

7、发电机安全状态监测

对与发电机安全状态相关的各项参数实时监测和记录，包括：发电机定子绝缘、发电机转子绝缘等的绝缘监测；发电机定子绕组端部振动、机组振动等的监测；发电机各部分的温度监测、气体湿度、露点温度监测；漏氢漏水监测、油色谱监测；发电机运行状况电气监测；系统故障监测等。