摘要：电厂电气综合自动化系统是进一步提高电厂自动化水平，特别是电气运行管理水平的必然趋势，新建和改造电厂DCS系统时电气系统采用综合自动化技术将节省可观的投资。微机型的保护和自动装置及成熟的通信和现场总线技术是实现电厂电气综合自动化系统的必要技术保障，与DCS的连接方式、现场总线的标准及通信网络的构架等问题需要进一步研究和实践。
关键词：发电厂；现场总线；DCS；综合自动化1电厂电气系统综合自动化技术应用现状
目前，微机综合自动化系统普遍采用分散分布式技术，保护和测控装置就地安装于开关柜，通过现场总线连接起来，经通信管理机接至后台机。这种模式与集中式相比，具有结构简单灵活，可靠性高，安装维护方便，节省电缆等优点，将这种模式应用于发电厂的电气系统是完全可行且必要的。大部分电厂都具有DCS系统，完成基本的运行、控制等功能，但火力发电厂的DCS侧重于机炉，对电气系统考虑较少。一般情况下，DCS上只有发电机变压器组、励磁系统、厂用电系统等电厂电气一次系统画面，显示各有关电气设备的有功、无功、电压、电流等基本电气量，只能实现开关控制及励磁增减调整等简单的功能。
而电气系统的主要保护、安全自动装置，如发—变组保护、高厂变保护、故障录波装置、AVR（自动励磁调节装置）、ATS（厂用电源快速切换装置）、同期装置、直流系统、UPS、柴油机保安系统等基本独立运行，与DCS系统间通过硬接点（开关量）方式进行有限的控制和信号交换；与辅机有关的其它电气设备，如6kV、400V电动机等，其基本控制由DCS系统完成，保护由相关装置独立完成，但电气运行维护人员关心的这些设备的测量、保护动作、整定、事故追忆等信息在DCS系统却无法反应，如广泛应用于6kV、400V电动机的“MP-3000电动机保护”，有如下保护功能：I2t热过载保护、锁定转子保护、极限脱扣电流、负序/相不平衡保护、瞬间过流保护、接地故障保护、装设URTD模快实现RTD脱扣及报警、低负载脱扣、每次起动次数限制、堵转或长延时起动保护、人工或自动复位、故障安全或无故障安全两种跳闸模式、报警功能、远程控制、事件及历史记录功能等等，但当以上功能发挥时，DCS上只知电动机已跳闸，至于是何种保护动作、事件及历史记录、复位等必须到现场方能查到，从而延长了事故分析及处理的时间，不利于机组的安全运行。
对电气系统的设备和装置进行有效的监控和管理，将直接提高机组和整个电厂运行的安全经济性，增强电厂在发电市场上的竞争能力。电气系统接入DCS系统已毋容置辩，但怎样接入值得探讨。目前电气系统接入DCS系统一般采用所谓的“硬连接”方式，接入量主要有三种，即DI、DO和模拟量。DI和DO即开关量形式的输入输出量，一般采用空接点方式，模拟量由变送器将交流量或其它量变换成4~20mA标准信号后送至DCS系统。
硬连接方式存在的主要缺点：
（1）DCS系统的投资随着接入量的数量而增加。每增加一个量，不管是DI、DO还是模拟量，在DCS系统中即增加一个“点”，DCS系统按“点”收费，且模拟量需另加变送器；
（2）浪费大量电缆，每增加一个量，都要额外增加一路电缆，将该量与DCS系统直接相连；
（3）无法完成较为复杂的电气运行管理工作，实现电气的“综合自动化”。
2可行性
电气综合自动化技术在变电领域已得到了普遍应用和发展，功能技术水平也已日臻完善。分散分布式的变电站综合自动化技术同样可应用于发电厂电气系统。当前传统的电磁型、晶体管型和集成电路型电气保护和安全自动装置已完全让位于微机型装置，为适应电厂自动化水平的提高，实现“软手操”，国内一些生产厂家已开发出了系列化的产品。目前，微机型电厂电气系统的保护和自动装置主要有:发电机保护，主变压器保护，高厂变、高备变保护，自动励磁调节装置（AVR），厂用电源自动快速切换装置（ATS），发电机自动准同期装置，厂用电源分支保护装置，厂用电源开关同期合闸装置，低压备用电源自投装置，高压电动机综合保护装置，厂用变压器综合保护装置，母线分段保护装置，厂用馈线保护装置以及400V系统的智能脱扣器等，这些保护和自动装置内部都有CPU、A（D）/D（A）转换，存储器等，具有基本的模拟量、开关量输入，开关量（出口、信号）输出等硬件电路，通过软件实现测量、判断、逻辑、执行、记忆、输出及人机界面等功能，完成各自的任务，并都有通信接口，可通过现场总线与上位机系统或相互间进行信息交换。现场总线技术在工业和民用领域近年来得到了广泛的应用，在通信速率、通信距离及抗干扰能力等方面技术不断提高，并已形成多种标准，如西门子公司采用的PROFIBUS，ABB公司采用的FF及MODIBUS、发源于汽车行业的CAN，及楼宇自动化的LONWORKS等。DCS系统除了通过DI、DO对外联系外，也可通过现场总线与下位系统相联，DCS系统的远程IO站与主机间就是通过现场总线相互交换信息和指令的。因此，从软、硬件上实现发电厂电气系统综合自动化在技术上是完全可行的。
3实施方案
通过现场总线，将上述众多的保护和自动装置连接起来，经通信管理装置，接至DCS系统和电气工作站，基本的控制仍由DCS系统完成，电气工作站实现监测、维护等功能，这样的方案应是能普遍接受的。如直流系统，可通过现场总线与上位机实现通讯功能，将系统的电压监控、充电装置及蓄电池运行状态、系统绝缘监视、报警及事件记录等信号反映至DCS中，以便能随时监视直流系统运行状态并在故障下实现快速的判断和处理。
需要解决的问题：
（1）现场总线标准问题，由于保护和自动装置是由不同的厂家生产，其支持的现场总线标准可能不同，不能简单地相连；
（2）通过现场总线交换哪些电气信息内容，对信息的量和速度的要求如何等。
对第一个问题，可以采用这样的方案：
首先，将电厂电气系统的所有装置分成几大块，如6kV系统一块，400V系统一块，发—变组保护一块，AVR一块等等，应要求同一块的装置支持同一种总线标准，如，6kV系统的电源分支、电动机、变压器保护及厂用电快切、同期、低压备自投等，支持同一种标准；400V系统的保护或智能脱扣器应有统一的标准；发电机变压器保护和AVR可有相同或不同的标准。与DCS系统和电气工作站相联时，可以将这几块分别与DCS系统和电气工作站相联，也可以将这几块由专门的通信管理装置相联后再统一接至DCS系统和电气工作站。
对第二个问题，可先由电厂电气运行、管理、维护部门提出对电气工作站的要求后，由保护和自动装置的生产厂家根据要求对现有装置进行改进，通过通信口提供所需的信息，最后由监控系统完成总线连接、信息传送、通信管理并建立电气工作站。
监控系统由电气工作站和若干通信管理装置构成，通信管理装置通过现场总线与保护和自动装置相连，完成信息汇总、转发、规约转换等功能，功能完备的可同时支持现场总线和以太网，预置并支持多种规约、支持双网、具有实时多任务操作系统等。电气工作站以工控机或工作站作为控制主机，可配备高分辨显示器、打印机，UPS、网络设备、通信设备，双机切换装置，并可根据用户要求配置成单机、双机、多机系统。它接收来自通信管理装置上传的所有信息，进行信息处理、分析、统计、显示、打印，它提供友善的图形界面使用户易于使用，是运行于WindowsNT平台上，集在线运行、离线生成，在线维护于一体的软件集成系统。
参考文献
[1]卢琪.新一代火电厂电气自动化技术[J].电气时代，2007（4）.
[2]陈锋.电气自动化在电力系统中的应用[J].建材与装饰（下旬刊），2007（10）.