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1、分类号 : 学校代码： 10079 密级 : 华北电力大学 程硕士学位论文 题 目：火电厂电气综合自动化系统的研究 英文 题目 ： Research on the thermal plant integrated electric automation system 研究生姓名：苏茂均 专业：电气工程 研究方向：电力系统继电保护 指导教师（学校 )： 王増平 职称：教授 指导教师（企业 ）： 钟锡铃 职称：高级工程师 论文提交日期：二零零三年十二月三十日 1 华 北 电 力 大 学 _ 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 _ 摘 要 本文在广泛调研的基础上分析了目前火电厂电气系统的现状和存在的问
2、题，针对目 前电气系统 （ 包括发变组保护部分、厂用电部分、励磁系统等 ） 的自动化水平相对 比较落后的情况，运用先进的网络技术和测控技术，研制、开发了基于网络的火电厂 电气分层分布式的电气自动化系统，该系统集保护、测控、通信和管理功能于一体，可 完成火电厂包括发变组、厂用电、直流系统、励磁系统等的实时信息监视、保护信息管 理、历史信息管理、故障录波、电能管理、备用电源自投、 GPS标准对时等功能，并为 火电厂电气系统的运行管理和故障分析提供了充分的资源，通过通信接口与 DCS系统、 各级调度进行通信，实现数据共享，这样既可减少 DCS改造中大量的电缆接线，又大大 提高了火电厂电气系统的自动化
3、运行水平。该系统已在许昌火电厂的技改项目中成功运 用，实现了火电厂电气部分的自动化运行和管理，并取得了良好的效果。 关键词：火电厂，分层分布，测控技术，自动化 ABSTRACT Based on extensive survey, this paper analyzes the current actuality and problems of electric automation in thermal plant. By combining the requirement of electric automation on the spot and using advanced netwo
4、rk technology and test and control technology, the layer distributing electric automation system based on network of thermal plant has been researched and developed. This system integrates the protection, test, control, communication and management functions as a whole. It can accomplish the functio
5、ns of real time information monitoring, protection information management, history information management, fault record, electric energy management, auxiliary power supply and GPS timing of generator and transformer, auxiliary power, DC system, excitation in thermal plant. It also can supply suffici
6、ent resources for operation management and fault analysis of electric system. The data sharing had realized by communicating with DCS system and dispatching through communication interface, which not only can reduce a great deal of cable wiring but also can improve the automation level of electric s
7、ystem in thermal plant. This system had been used successfully in the technology reform program in Xuchang thermal plant. It also has partly realized the automation operation and management of electric system in thermal plant and has made a good result. Su Mao-jun(electrical engineering) Directed by
8、 prof. Wang Zeng-ping Zhong Xi-ling KEY WORDS: thermal plant; layer distributing; automation; test and control technology l 华北电力大学工程硕士学位论文目录 目 录 中文摘要 英文摘要 n-m it it . i 1.1研究本课题的意义 . 1 1. 2本课题的现状、存在的问题 . 1 1. 2. 1经过调研的系统情况介绍 . 1 1.2.2目前系统的现状及问题 . 1 1. 3本文所要做的主要工作 . 2 第二章火电厂电气自动化系统的设计思想 . 3 2. 1弓信 .
9、3 2. 2对火电厂电气自动化系统的基本要求 . 3 2. 2. 1系统应具备的基本功能 . 3 2. 2. 2系统应具备的高级应用功能 . 3 2. 3火电厂电气自动化系统涉及的技术 . 4 2.3.1网络通信技术 . 4 2.3.2分层分布技术 . 6 2.4火电厂自动化系统的几种典型应用方案 . 7 2. 5火电厂自动化系统功能的方案 . 7 2. 5. 1火电厂自动化系统的应用范围 . 7 2. 5. 2系统的功能 . 8 2.6 /J、 . 9 第三章火电厂电气自动化系统的组成 . 10 3. 1引言 . 10 3. 2火电厂电气自动化系统的构成 . 10 3. 2. 1间隔层 .
10、11 3. 2. 2网络层 . 12 3. 2. 3站控层 . 12 3. 3火电厂电气自动化系统介绍 . 13 _ 华北电力大学工程硕士学位论文目录 _ 3.3.1间隔层的装置 . 13 3. 3. 2重要的保护装置原理介绍 . 18 3.3.3站控层系统的构成 . 26 3.4小结 . 27 第四章 火电厂电气综合自动化系统实例介绍 . 29 4. 1引言 . 29 4.2改造后的许昌火电厂电气自动化系统 . 29 4. 2. 1许昌火电厂系统概况 . 29 4.2.2系统解决方案 . 29 4. 3改造后所能实现的功能 . 30 4. 3.1 改 造 方 案 的 总 体 描 述30 4.
11、 3. 2改造后的电气自动化系统 . 32 4. 3.3 改 造 后 实 现 的 功 能33 4. 3. 4主要功能介绍 . 33 4. 4小结 . 37 第五章结论 . 38 . 40 Ik i射 . 42 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1. 1研究本课题的意义 自从我国大中型火电厂自 90年代中、后期引进 DCS系统技术并在单元机组的 机、炉控制中应用以来，极大地提高了热力系统的自动化水平，同时也取得了显著 的经济与社会效益。相比之下，火电厂电气系统（以下简称 ECS系统）的自动化水 平相对比较落后，多为常规的保护设备、操作把手、显示仪表。采用常规的保护控 制装置的机组有许多缺
12、点，如故障几率高、维护量大、自动化水平低等。热力控制 与电气控制之间越来越不协调。随着电力市场的发展，要求运行人员必须具有对电 气系统参数集中监控手段，特别是对 ECS系统的运行管理，并与电气防误操作相结 合，提高电气控制的安全性和可靠性。 1. 2本课题的现状、存在的问题 1. 2. 1经过调研的系统情况介绍 下面是我们对几个典型的火电厂进行的调研和问题分析： 1. 2. 1. 1焦作电厂 3#机 DCS系统为上海新华控制工程公司的 XDPS-400系统，发变组保护、启备变保 护为许继公司的 WFB-100、 WBH-100装置，厂用辅机保护为许继公司的 WCB-110 系列厂用变压器、电动
13、机保护。许继公司的上述保护装置虽然为微机装置，但并没 有通过网络实现智能化管理，保护信息是通过空节点利用硬接线接到 DCS系统的 DI回路，辅机保护只有动作总信号，而没有 保护类型、动作时标，厂用电系统的模 拟量（电流、电压、功率 ） 通过变送器变为 4-20MA的信号接到 DCS系统的 AI回 路，厂用电系统的上述解决方案解决了诸如部分电气控制的软手操、运行画面监视 等问题。 1. 2. 1. 2沙角 A电厂 发变组保护及厂用电系统为进口美国西屋公司的 MP-3000系列装置，通过网络 单独设立监控系统，实现了电气系统的信息如电流、电压、功率、电能、保护信息 的管理。但该系统与 DCS系统没
14、有实现数据通信、资源共享，存在部分资源的浪费。 1. 2. 2目前系统的现状及问题 目前改造或新建火电厂电气系统的所有数据采集、控制、保护动作与告警信息 都是通过硬接线的方式接入 DCS系统，虽然解决了诸如部分电气控制的软手操、运 行画面监视等问题，但由于机组电气间隔层设备多为分散布置、集中控制方式，这 种丰吴式存在以下弊端： 所有电气模拟量（电流、电压 ） 都是经过相应的变送器变成直流信号（电压 或电流 ） 后进入 DCS系统，需要配置大量变送器。 华北电力大学工程硕士学位论文 主控室到设备之间需铺设大量电缆，施工工作量大、改造周期长、费用高。 DCS系统 不能实现对电气量（尤其是交流 ）
15、的故障录波，无法对故障及异 常运行进行深入分析和处理。 目前电气二次保护、控制设备及自动装置基本都实现微机化， DCS不能与 这些设备实现通信、数据共享。 系统中不包含电度计量功能。 DCS系统与机组各电气间隔层保护测控单元没有通信联系，不能实现对保 护测控装置的智能化管理，也大大减少了监控的信息量的采集，从而降低了系统的 自动化运行水平。 造成这种现状的主要原因是现在做 DCS系统的厂家都还没有涉足保护领域，像 发变组保护、励磁机系统的控制保护、厂用电系统的控制保护等的市场门槛也比较 高，目前被国内少数几个大公司垄断。但随着电力市场的改革，厂网分开的逐步推进， 电厂为适应竞价上网的要求，客观
16、上也需要对 ECS系统运行参数进行集中监控，提 高电气控制的安全性和可靠性 ,整个控制系统共享机、电、炉的全局数据进而通过加 入软件模块实现高级的管理功能，这样才能最大限度地满足发电厂安全、经济运行 的需要。 从全国的电力市场来看：九十年代后期新建的大、中型电厂热力控制系统全部 采了 DCS控制系统，其产品主要有贝利公司的 INFI-90、 西屋公司的 WDPF-2及新 华控制工程公司的 XDPS-400系统。且目前对老机组的 DCS改造工作进展非常快， 预计未来五年内，100MW以上新老机组将全部实现 DCS控制，目前已进行过 DCS 改造的电厂，相应的 ECS系统仍多为常规设备。近几年，一
17、些新建电厂和进行 DCS 改造过的老机组已经提出并实施将ECS进行系统自动化改造并接入 DCS系统的需 要。 1. 3本文所要做的主要工作 我们将充分考虑火电厂电气系统的特殊性，突出电气故障及事故分析功能，利 用电气设备分布相对集中的有利条件，采用冗余现场数据总线系统代替大量的控制 电缆；其次，电气系统单独设立监控系统，便于对电气系统尤其是厂用电系统的运 行管理，符合电气运行人员的习惯；还有， ECS系统可以按照通讯规约与监控对象 (如发变组保护装置、励磁系统、快切装置）进行双向数据通信，实现定值管理、 故障录波、电能管理等功能，从而大大提高设备的管理水平。 华北电力大学工程硕士学位论文 第二
18、章火电厂电气自动化系统的设计思想 2. 1引言 整个火电厂的自动化部分是采用把火电厂电气系统的微机保护、测控、备投及 其他智能装置通过局域网联网实现智能化管理，并通过通信方式实现与 DCS系统、 调度的信息交换。这样不仅大大提高火电厂电气系统运行的安全性、可靠性、经济 性和自动化水平，也为故障定位、故障分析提供了充分的资源。 2. 2对火电厂电气综合自动化系统的基本要求 火电厂电气自动化系统的应用，提高了火电厂电气系统的自动化水平及运行管 理水平。系统综合应用计算机、保护、测量、分层分布控制及通信技术的最新成果， 是火电厂电气系统的运行、保护、控制、故障信息管理 、故障诊断、电气性能优化 等功
19、能的综合自动化在线监控管理系统。充分利用电气系统联网后信息全面的优 势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作。从而实现与发电厂 MIS和 SIS的无缝连接。 2. 2. 1系统应具备的基本功能 1) 潮流监视：以主接线图、棒图、曲线等形式显示测量数据和设备的状态信 息。 2) 信号告警：中央信号告警、开关动作告警、潮流越限告警、保护动作事件 告警、网络通讯故障告警、智能设备异常状态告警和通信通道故障告警。 3) 事件报告：事件顺序记录报告、保护动作报告、人工操作报告、潮流越限 报告。 4) 报表功能：潮流日报表、潮流月报表、电量日报表、电量月报表、开关动 作次数统计报表、设备检修
20、报表。 5) 图形接口：操作运行设备、修改报表数据、检索统计信息。 2. 2. 2系统应具备的高级应用功能 1) 自动抄表功能 目前，厂用电的抄表基本上由人工完成，有些电厂购买专门的抄表系统。我们 利用测控装置本身的计量功能或转接电度表的脉冲信号，在主站进行电量的在线统 计生成报表，可实现专用的厂用电抄表系统的所有功能。同时，有了各点的实时潮 流信息，对分析电厂的能耗，改进电厂运行，有重要的意义。 2) 发电机运行状态监视 实时显示可视化发电机运行状态图，为发电机运行提供指导。 3) 电气设备管理 包括保护和自动装置的台帐、档案、维修记录等。更为重要的是，电气主站系 华北电力大学工程硕士学位论
21、文 统可以实现在线设备管理，如统计设备动作情况，运行情况等。这部分信息可以传 送至 MIS系统，补充 MIS系统的数据。 4) 定值管理 定值的远方修改及在线自动效核。未来电气主站系统还可以扩展为可视化火电 厂继电保护整定计算与定值管理系统。 5) 故障信息管理 包括动作及一般事件信息 SOE、 事件追忆、事故重演、录波分析等功能。事故 重演及录波分析，对于分析事故原因进而实现事故防范有重要意义。 6) 故障诊断及电动机状态检修 通过电动机启动时的波形可以分析鼠笼断条等故障，并根据电动机启动及运行 状态的在线分析，实现电动机的状态检修。 7) 小电流接地选线 形成电气自动化网络后，此项功能大大
22、优于目前的小电流接地选线装置，因联 网后每路 CPU间可并行采集计算，电气主站系统进行综合计算判断要优于由单片机 作综合运算。 2. 3火电厂电气自动化系统涉及的技术 2. 3. 1网络通讯技术 2. 3. 1. 1通信技术的发展过程及趋势 在电力系统厂站自动化系统十多年的发展历程中，其通信技术的发展大致可分 为两个阶段，即简单的串行通信技术和现场总线技术。在早期的厂站自动化系统中， 由于当时技术条件的限制，广泛采用简单串行通信技术来实现通信网络，在实践中 暴露出以下问题： (1) 通信速率低，一般不超过 9. 6kbps， 在需实时传输大量数据时力不从心。 (2) 在采用星型拓扑结构时系统站
23、点和功能的扩展困难。 (3) 若使用总线式拓扑结构，由于不能实现平衡传输，只能运行 polling规 约，传输速率和效率均不能令人满意，在大规模的厂站中情况更为严重。 (4) 不能在通信网中设置一个以上的主机，因而不能享有多主机技术带来的 各种优越性能。 (5) 由于性能低下，要实现完整的功能，通信网的规模和复杂性令人生畏。 随着用户对厂站自动化系统的功能和性能不断提出新的要求，上述问题日益显 得突出，各厂商便把目光转向在工业控制中使用的现场总线技术。 由于基于网络技术的现场总线无论在通信速率和实时性，还是在可靠性和组网 的灵活性上均远高于简单的串行通信技术，在很短时间内便成为厂站自动化系统主
24、 流通信技术，同时也使厂站自动化系统的整个结构发生了本质的变化，对本世纪末 华北电力大学工程硕士学位论文 厂站自动化技术在中国的迅速普及功不可没。 当大家正在为现场总线带来的各种优越性能而欣喜时，对厂站自动化系统的功 能和性能要求也在迅速提高，现场总线技术的诸多局限性逐渐暴露出来，通信技术 又一次成为厂站自动化系统发展的瓶颈。 现场总线是专为小数据量工业控制领域的通信设计的廉价网络，当作为厂站自 动化的主干网时，总体性能随节点数的增长迅速下降。由于强调专用性而牺牲了 通 用性，长期缺乏统一的国际标准。在通信节点多，通信数据量大的变电站中，大家 不得不忍受其以下不足： (1) 电站通信节点超过一
25、定数量后，响应速率迅速下降到不能接受的水平， 不能适应大型厂站对通信的要求。 (2) 有限的带宽使录波等大量数据的传输延迟大到不能令人满意。 (3) 总线型拓扑结构在网络的任一点故障时均可能导致整个系统崩溃，且难 以诊断故障点。 (4) 由于标准的不统一，许多网络设备和软件需专门设计，很难使厂站自动 化的通信网络标准、开放。 现场总线的成功和不足让我们认识到，厂站自动化通信系统需要网络技术，更 需要宽带、通用和符合国际标准的网络技术。在带宽、可扩展性、可靠性、经济性、 通用性等方面的综合评估中，以太网具备压倒性的优势，成为厂站自动化系统中通 信技术发展的趋势。 以太网经过二十年的发展，以其优越
26、的综合性能成为网络连接标准，在全球占 有90%以上的份额，并已大量使用于工业控制领域。 2. 3. 1. 2站内使用以太网的优越性 (1) 网络的通信带宽 以太网的带宽高达 10Mbps以上， 100M以太网也广泛使用，即使用于超大规模 电厂或变电站也游刃有余。以太网的一个突出域中可支持 1024个节点，节点数小 于 100时 10M的以太网即使负载达到 50% (500kB/s)响应时间也小于 0 01秒。由 于用交换式集线器能把一个以太网分为数个冲突域，可以把节点数大于 100的厂站 分为若干个节点数小于1的子网来保证响应速率。在可见的将来，厂站自动化系 统的通信节点数不会超过200个，数
27、据流量的峰值最多能达到 100Kb/s,以太网完 全能满足实时性的要求。 (2) 网络的通信媒介 以太网可使用同轴电缆、双绞线、光纤等通信介质，甚至能在一个网络中混合 使用，可根据需要灵活选用。 (3) 网络的拓扑结构 华北电力大学工程硕士学位论文 网络拓扑结构可为总线型或环型，同样也可两者混用。 基于集线器的总线型拓扑结构和结构化布线技术使以太网的可靠性达到很高的 标准，任何节点的故障因被集线器隔离而不会扩散。值得指出的是集线器是高可靠 性设备， MTBF大于 20年，不会降低网络的可靠性，以太网即使使用双绞线也有很 高的电磁兼容性能，在 4级快速瞬变干扰试验中误码率仍保持在小于 ICii的
28、低水平， 在超强电磁污染场合还可使用光纤介质彻底解决抗干扰问题。 集线器的运用使网络的性能提高，而且站点扩展可通过集线器的升级或堆叠来 完成，灵活方便。 环形以太网在城域网中应用非常广泛，单环自愈环网以太网即可做到任一点故 障不影响系统的通讯，其可靠性等同于双总线网，可准确定位故障点，维护非常方 便，而网络布线则可大大简化，如采用双光纤自愈环网以太网，那么，系统的可靠 性足以让人高枕无忧了。 (4)网络的资源支持 更重要的是 IEEE802. 3以太网标准在 1985年即被 ISO接受为国际标准，使得采 用以太网的通信系统可成为真正的开放型系统。由于大量的使用，以太网的成本变 得相当低廉，数不
29、清的网络工具和网络设备任我们尽情选用，各种高层规约都对以 太网提供充分支持。而且每天都有巨大的人力和物力资源用于以太网的研究，我们 可不断从以太网的技术进步中收获喜悦。 2. 3 ction 9 Optical communication 光纤通 iX Optical communication IBAUS i 1 ! Hr-,-丨 1 J _ _ _ :- ! -I Protection relays继保 光计通你 _ 图 2. 3. 1集中控制与分层分布控制的对比图 我们由上图可以形象的得到如下结论： 分层分布技术的特征 ： 1) 综合 IED (Intelligent Electroni
30、c Devices)装于开关设备上或离开关设 备较近的地方。 .2分层分布技木 以下是厂站集中控制技术与分层分布技术的一个直观的图例。 perating room 操控室 Relay aricillaries room 继保室 Remote 多 control/ n 三 E J& SMI IBUOPeAUOo华北电力大学工程硕士学位论文 2) IED与通讯网相连。 3) 分散的数据采集 (一般为交流采样）和输入输出功能。 4) RTU 主要承担规约转换 （ 不承担数据采集和输入输出）。 分层分布技术的特征优点： 1) 大大减少二次电缆。 2) 取消光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，减少屏柜，节
31、省占地空间。 3) 大大减少硬件重复设置（一处采集全网共享）。 4) 减少设计、安装、调试和维护工作量（系统简洁、有层次、标准化）。 5) 系统实时性、可靠性高，灵活性好。 6) 性能 /价格比高。 2. 4火电厂电气自动化系统的几种典型应用方案 大型单元机组系统：对于大中机组，可以把单元机组的发变组、母线、高压线 路、厂用电系统的保护测控及其他 IED装置联网实现计算机监控；可以把其中的一 部分做成自动化系统，如 6kV厂用电系统。 中小火电厂全厂电气化系统可以为整个电厂的电气系统提供集中监控。此方案 也可应用于冶金、化工、轻纺等厂用电系统。 2. 5火电厂电气自动化系统功能的方案 我们认为
32、解决目前火电厂电气系统现状的有效途径就是使电厂主控室炉、机、 电控制水平协调一致，便于集控管理。实现了机、电、炉的全局数据共享，减少了 自动化孤岛及系统数据交换的瓶颈，减少系统维护人员的工作量。将电气部分纳入 DCS范围还可以通过加入高级算法模块，实现设备管理和状态检修功能，实现设备 寿命管理，并可加入实时成本计算模块，作为实时竟价的决策依据，满足将来电力 市场的实时竟价的要求。 2. 5. 1电气自动化系统的应用范围 火电厂电气自动化应包括：发电机一变压器组的监控，发电机励磁系统的监控，高 压厂用电系统 的监控，低压厂用电系统的监控，启 /备变电源自动投切的监控，柴油发电 机和保安电源的监控
33、，直流系统和 UPS系统的监控，发电机同期系统的监控。为了真 正地实现火电厂电气系统自动化，实现电气设备的有效管理和继电保护信息的需求，需 要将发电机变压器组保护、发电机励磁系统、厂用电系统等电气各部分通过现场总线的 方式联网通讯，并通过通信管理单元与 DCS系统进行信息交换，这种方式既能满足电 华北电力大学工程硕士学位论文 厂运行人员的习惯，又能实现电气和热控的有机融合，从而实现电厂全面的自动化，以 适应竟价上网的要求。基于这种思路，我们设想开发了一套集保护、测控、通信和管理 功能于一体的火电厂电气自动化系统，该系统可完成火电厂包括发变组、厂用电、直流 系统、励磁系统等的实时信息监视、保护信
34、息管理、历史信息管理、故障录波、电能管 理、备用电源自投、 GPS标准对时等功能应用高可靠性、高性能的现场总线和网络通信 技术，为火电厂电气系统的运行管理和故障分析提供了充分的资源，并可通过通信接口 与DCS系统、各级调度进行通信，实现数据共 享，这样既可减少 DCS改造中大量的电缆 接线，又大大提高了火电厂电气系统的自动化运行水平。 2. 5. 2系统的主要功能 发电厂电气自动化应实现对发变组及高低压电气设备电气参数实时监测和安全 监控，有效地提高电厂运行安全性和可靠性，保证供电电能质量；减少值班人员， 改善运行人员的工作条件。根据调度指令实现机组功率的经济分配，提高电厂经济 效益，满足电厂
35、综合运行管理功能。主要功能如下： 1) 实时数据采集 通过间隔层装置对各元件的模拟量、开关量、脉冲量等实时数据进行采集并存 入数据库。 2) 数据处理与记录 记录日报、月报、年报并可自由设置报表。 3) 画面显示 监控画面应包括：电气主接线图、发电机接线图、励磁系统接线图、启备变接 线图、 6KV厂用电系统图、 380KV厂用电系统图、直流电源系统图、 UPS电源系统 图等，并有电压棒图、负荷曲线显示。 4) 控制闭锁功能 跳合开关、投退软压板，具有断路器、隔离开关、接地刀闸之间的操作闭锁， 设置操作员密码，以适应各级管理。 5) 打印功能 打印运行参数、画面、报表、棒图、曲线、实时数据库等。
36、 6) 自诊断与自恢复功能。 7) 故障录波功能 对故障进行录波，并对故障数据进行在线分析。如谐波分析、不对称运行分析 等。 8) 定值管理，可查询与修改保护定值。 9) 电气试验特性 具备对发电机、变压器特性试验，励磁系统特性试验等的自动记录及曲线打印。 10) 发电机的 AVR、 自动准同期、厂用电快速切换有专用的装置实现，并应配 _ 华北电力大学工程硕士学位论文 _ 置测控装置来实现监控功能。 11) 应有相应的软件，实现发电机顺控并网、顺控解列、厂用电源切换的控制。 12) 可通过网络与 DCS系统相连，实现数据资源的共享。 2. 6小结 信息技术的日新月异为电力装备的智能化和网络化提
37、供了成熟的技术条件。把 火电厂电气系统的发变组、母线、厂用电的 6kV、 380V电动机、低厂变、备用分支 的微机保护、测控、备投及其他智能装置通过局域网联网实现智能化管理，并通过 通信方式实现与 DCS系统、调度的信息交换，不仅大大提高火电厂电气系统运行的 安全性、可靠性、经济性和自动化水平，也为故障定位、故障分析提供了充分的资 源。 华北电力大学工程硕士学位论文 第三章火电厂电气自动化系统的组成 3. 1引言 按照第二章火电厂电气自动化系统的设计思想，并按系统结构遵循分层、分布式 思想，把这套系统分为站控层、间隔层和通信层。该系统将充分考虑火电厂 ECS系 统的特殊性，突出电气故障及事故分
38、析功能，利用电气设备分布相对集中的有利条 件，采用冗余现场总线代替大量的控制电缆，具有巨大的经济效益和市场前景；其 次， ECS系统单独设立监控系统，便于对厂用电系统的运行管理，符合电气运行管 理的习惯，尤其对于新建电厂的厂用电受电时，不需 DCS系统先受电才能操作电气 设备，可避免许多临时措施和工序，节省施工工期；系统还可以根据需要 与其它厂 家的智能保护控制装置（如发变组保护装置、励磁系统、快切装置、同期装置等 ） 进行通信，实现智能化管理，从而大大提高火力发电厂电气设备的自动化运行水平 和管理水平。 3. 2火电厂电气自动化系统的构成 系统结构图如下： 站控层： -10- 华北电力大学工
39、程硕士学位论文 图 3. 1. 1典型配置 发变组、励磁系统、直流系统的保护测控可集中组屏，放在主控室，厂用电系 统的保护测控单元采用一体化设计 ，可运用分层分布技术直接安装在开关柜上，以 简化设计、方便施工。各单元独立完成本间隔的保护、测量和控制功能，间隔层单 元直接通过 Ethernet网接入主站系统。系统设计遵循 IEC 60870-5-103、 IEC 60870-5-104传输规约，安全可靠性和开放性都得到了极大地提高。微机自动准同 期、厂用电快速切换装置等智能装置可通过 RS232、 RS485、 Lonworks等接口接入， 通过网关实现规约和接口的转换，从而实现和主站系统的通信
40、。 3. 2. 1间隔层 间隔层装置应采用新一体化的保护测控装置，并针对发电厂的控制对象开发灵 活配置的测控装置、过程控制单元，网络接口应为冗余配置。包括：发变组保护、 电动机保护、厂用变保护、馈线保护、测控装置，自动准同期、厂用电快速切换等。 厂站间隔层主要特点 1) 机箱结构采用国际标准 6U机箱，增强型设计。 2) 采用机箱插件后插拔接线方式，整体面板，全封闭设计，减少了大量的接 口回路的多次转接，装置可靠性高，提高了抗干扰能力。 3) 采用多层印制板电路和 SMT表面贴装技术，电路强弱电分离，装置的抗干 扰性能强。 4) 采用 32位高性能 DSP浮点型数字信号处理器，运算处理能力强。
41、 5) 采用 16位 AD转换芯片，采样精度高。 6) 采用大规模可编程逻辑芯片，电路简单清晰，可靠性高，设计灵活。 7) 大容量存储器设计，便于功能扩展。 8) 采用大屏幕彩色液晶显示器，真正图形化桌面操作，生动形象，全汉化显 示，操作方便。 9) 功能强大的 PC支持工具，具有完善灵活的分析软件，便于事故分析。 10) 采用国际上成熟的 RTOS实时多任务操作系统，装置的实时性、可靠性得 到了最大的保证，软件升级更加方便，保证用户的最大需求。 11) 充足的设计裕量，保证系统升级的需要。 12) 支持 RS232/RS485/RS422、 Lonworks、 Enthernet 等多种通讯接口。 13) 支持 DL/T667-1999(IEC-60870-5-103)、 IEC-60870-5-104 等标准规约。 14) 测量回路精度软件校准，有效缩短调试周期。 15) 更强的电磁兼容能力，满足就地分散式安装的要求。 16) 中低压设备集保护、测控功能于一体，可就地安装在开关柜上，减少大量 的二次接线，节省投资。 -11 - 华北电力大学工程硕士学位论文