拓普智能發電廠電氣自動化系統解決方案
smartgrid
珠海拓普智能電氣股份有限公司
一、概述
隨著我國經濟的持續高速增長和人民生活水平的不斷提高，我國電力工業發展迅速，發電量和裝機容量不斷攀升。發電機組向大容量、高參數發展，機組的安全、經濟運行、節能增效越來越成為關注的重點，對發電廠電氣自動化的要求也越來越高。
本解決方案是用先進的計算機技術、通信技術、測控技術、繼電保護技術，使用保護、測控、通信網絡、監控系統、設備狀態監測等設備實現電廠所有電氣設備的監測、控制、保護、故障分析和運行管理，它包括廠用電監控子系統、升壓變電站子系統、機組子系統和電氣設備狀態監測，通過網絡通信功能與機爐分散控制系統接口融合，最終實現發電廠爐、機、電的監控一體化，從而全面提升發電廠的自動化程度和安全生產運行水平。
二、系統組成
發電廠電氣自動化系統主要由以下四部分構成：
廠用電保護監控系統是針對電廠廠用電保護監控專門研發的基于現場總線的系統產品。它是在微機智能保護和測控裝置的基礎上，用高性能的網絡系統把發電廠所有用于電氣設備監測、控制、保護等智能裝置連接起來，通過強大的后臺監控系統進行管理和監控，實現分散安裝、集中監控、信息共享的一種新型自動化系統。系統采用分層分布式結構，分為站控層，通訊層，間隔層。產品性能卓越，配套齊全，與電廠DCS系統實現無縫接口，成為電廠數字化建設的應用首選。
主要包括：
1、ECMS系統:以WINDOWS及SQL Server數據庫為基礎，具備數據采集、數據轉發、畫面編輯、應用管理、定值管理、趨勢查詢、歷史記錄查詢、歷史事件查詢、報表管理、故障錄波等功能的監控軟件。
2、通訊服務器: 以嵌入式實時多任務Linux操作系統為基礎，全面采用網絡IP技術，廣泛支持多種通訊協議，是一種高可靠、高性能的通訊處理和協議轉換設備。
3、保護測控裝置：采用高性能控制器實現被保護對象的保護、測量、控制和聯網通信遠動功能。
（二）升壓站網控系統
升壓站網絡監控系統（NCS）作為全廠控制系統的一個子系統，與DCS等其它系統一起構成完整的電廠自動化系統，形成對全廠的生產管理與發電控制。TOP電廠升壓站網絡監控系統的設計遵循國際標準，統一支持集控站/廠站監控系統的各種應用，集SCADA、圖模庫一體化、一體化五防、操作票管理、程序化控制、保護信息管理、實現AGC和AVC的功能及仿真培訓等高級應用于一體。
（三）機組保護裝置
機組保護裝置是針對單臺發電機或者發電機變壓器組設計開發的保護測控系列裝置。能夠完成單臺發電機或者發變組的保護、測量、控制和聯網通信功能，具備最優的性能價格比，結構簡單、實用、功能強，運行安全可靠。裝置核心部分采用高性能控制器，具有抗干擾性能強、運行穩定可靠等優點。
每套保護分別由兩層相互獨立的裝置構成，并按繼電保護《規程》要求合理分配這兩層裝置的保護功能（詳見保護配置章），使每套保護中的主、后備保護不但品種齊全，且相互獨立，真正起到主保護和后備保護所應起的作用，單套保護可實現《反措》要求的獨立運行，可靠性達到N1。機組保護主要包括：發電機保護、發變組保護、主變壓器保護、高廠變保護、勵磁變保護、啟備變保護等,此外還包括自動/手動準同期設備、故障錄波器、高壓出線保護等。
（四）電氣設備狀態監測
電氣主設備在線監測系統是在電氣設備處于正常運行狀況下，連續采集反映電力設備實際運行狀態的信息參量，根據其數值大小及變化趨勢，對設備的現狀進行實時診斷，對剩余壽命做出預測，并根據診斷結果提出檢修方案，為狀態檢修提供依據。由后臺專家分析系統和智能在線監測裝置組成，采用分層分布式結構。后臺專家分析系統：采用了先進的診斷模型并構造了相應的診斷算法，建立了完善的數據倉庫，綜合運用智能技術提取征兆，具備強大的數據分析功能，能夠根據監測數據自動篩選出參數異常的電氣設備，自動生成包括參數變化趨勢圖在內的相關監測信息，顯著提高了設備維護的科學化和智能化水平。智能在線監測裝置包括變壓器、斷路器、避雷器、容性設備、絕緣子、電纜、環境等在線監測單元，各監測單元在功能上相互獨立，直接在被檢測設備附近就地安裝，通過高速網絡與后臺專家分析系統進行數據通訊。主要包括以下幾個部分：
1、電氣接點在線測溫
數字式溫度在線監測系統由一個或多個數字溫度檢測器及當地主機成，結合遠程主機可組成電氣接點的溫度在線監控系統，其中數字溫度檢測器與地主機采用無線方式傳輸數據，當地主機與遠程主機采用RS485/CAN2.0B/以太網進行組網通訊。能完成n+1點（電氣設備度+環境溫度）的溫度、溫升測量，并依據整定的溫度、溫升值及時發出預警和警信號。同時具備溫升故障分析及追憶功能。 數字式溫度在線監測系統具有抗干擾強、實時性高、隔離好等優點。備最優的性能價格比，結構簡單、實用、功能強，運行安全可靠。同時數字溫檢測器體積小，便于安裝，并且對電氣設備性能指標毫無影響。
2、電纜負荷與火警監測
在電廠與變電站電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關設備、變壓器、電阻排等電力設備在長期的高壓中發熱而老化引起火災。對于高壓電纜測溫系統，最大的循環電流負載的確定是以確保電纜的絕緣層溫度不超過它的安全工作界限為根據。但是無法預料的不利熱狀況，像地熱活動、同一地面下其它服務設施的安裝、季節變化、建筑工作等可能導致安全負載低于理論的設計值。采用分布式光纖測溫系統(DTS)對安裝電纜和它的環境進行實時溫度監控，結合歷史數據，是排除不確定因素并達到最適宜的、安全的負載的關鍵。
3、絕緣子智能監測
通過監測廠內的絕緣子由于絕緣損壞或老化等引起的泄漏電流，同時與污穢監測單元監測的站內溫度、濕度等參數進行對比，能夠有助于對現場運行的高壓設備的絕緣情況作出綜合判斷。
4、避雷器智能監測
通過在線的監測避雷器的容性電流來在線監測避雷器的絕緣特性。能夠為避雷器的絕緣情況作出綜合判斷。
5、變壓器智能監測
主要包括變壓器油色譜、套管、鐵芯/夾件、繞組測溫、局放等智能組件。油色譜監測單元可以在線分析絕緣油的七種組份及微水；套管監測單元可在線監測變壓器套管的絕緣情況；鐵芯/夾件監測單元可以在線監測變壓器內部的絕緣狀況；局放監測單元可以及時發現變壓器內部的局放絕緣缺陷。
6、容性設備智能監測
監測電容式電流互感器（CT）、電容式電壓互感器（CVT）、電容式套管和耦合電容器（OY）等容性設備等絕緣特性參數，有助于對現場運行的上述容性設備的絕緣情況作出綜合判斷。
7、發電機安全狀態監測
對與發電機安全狀態相關的各項參數實時監測和記錄，包括：發電機定子絕緣、發電機轉子絕緣等的絕緣監測；發電機定子繞組端部振動、機組振動等的監測；發電機各部分的溫度監測、氣體濕度、露點溫度監測；漏氫漏水監測、油色譜監測；發電機運行狀況電氣監測；系統故障監測等。
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