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浅谈发电厂电气自动化系统监控技术发展趋势摘要]文章分析发电厂用电系统的特点，探讨用电电气自动化的技术现状和组态模式，归纳其中的关键技术，最后对技术发展作展望。
[关键词]发电厂；电气自动化；监控技术；发展趋势一、厂用电系统的特点在布置方式和数量上，厂用电设备分散安装于各配电室和电动机控制中心，元件数量众多，运行管理信息量大，检修维护工作复杂。与热工系统相比较，电气设备操作频率低，有的系统或设备运行正常时，几个月或更长时间才操作一次；电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快，比如保护动作速度要求在40ms以内完成。
在电气设备本身构造上，其具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点。在控制方式上，厂用电系统的主要设备监控需要接入DCS系统，但在两台机组共用一台起/备变的情况时，由于一台机组的检修不能影响另一台机组的正常运行，因此需要考虑两台机组DCS电气控制的模式，确保对其控制权的唯一性。
总结以上特点，在构建ECS时，其系统结构、与DCS的联网方式是确保系统高可靠性的关键。既要实现正常起停和运行操作外，又要实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统在最安全合理的工况下工作。
二、集中模式（一）原理集中模式也就是传统的硬接线方式，将强电信号转变为弱电信号，采用空接点方式和4~20mA标准直流信号，通过电缆硬接线将电气模拟量和开关量信号一对一接至DCS的I/O模件柜，进入DCS进行组态，实现对电气设备的监控。这种模式又分为直接I/O接入方式和远程I/O接入方式两种，前者是将电缆接至电子间集中组屏，后者是在数据较集中且离主控室较远的电气设备现场设立远程I/O采集柜，然后通过通信方式与DCS控制主机相连，两者具有相同的实现技术，本质上没有区别。
（二）优点电气量的采集集中组屏，便于管理，设备运行环境好；硬接线方式成熟，响应速度快。（三）缺点1.电缆数量大，电缆安装工程量大，长距离电缆引进的干扰也可能影响DCS的可靠性。
2.DCS系统按“点”收费，不仅投资大，而且只有重要的电气量才能进入DCS，系统监测的电气信息不完整。3.所有信息量均要集中汇总至DCS系统，风险集中，影响系统可靠性。
4.由于DCS调试一般是最后进行，采用集中模式通常难以满足倒送厂用电的要求。5.没有独立的电气监控主站系统，无法完成较复杂的电气运行管理工作（如防误、事故追忆、继电保护运行与故障信息自动化管理、录波分析等高级应用功能），不能实现电气的“综合自动化”。
三、分层分布式模式（一）原理分层分布式模式从逻辑上将ECS划分为三层，即站级监控层、通信层和间隔层（间隔单元）。间隔层由终端保护测控单元组成，利用面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计，将测控单元和保护单元就地分布安装在各个开关柜或其他一次设备附近。
网络层由通信管理机、光纤或电缆网络构成，利用现场总线技术，实现数据汇总、规约转换、转送数据和传控制命令的功能。站级监控层通过通信网络，对间隔层进行管理和交换信息。
（二）优点1.间隔层测控终端就地安装，减少占用面积，各装置功能独立，组态灵活，可靠性高。2.模拟量采用交流采样，节省二次电缆，降低了成本，抗干扰能力增强，系统采集的数据精度大大提高。
3.系统采集的数据量提高，监控信息完整，能实现在远方对保护定值的修改及信号复归，运行维护方便。4.分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块（部件）正常运行。
5.设置独立的电气监控主站，便于分步调试和投运，满足倒送电的要求。同时有利于厂用电系统的运行、维护和检修。
（三）关键技术1.间隔层终端测控保护单元。分层分布式系统的最大特点就是以间隔层一次设备为单位，现场配置测控保护单元。
该单元是保障厂用电系统安全、稳定运行最重要、最有效的技术手段，对其可靠性、灵敏性、速动性和选择性都有很高的要求，因此不宜由DCS来实现保护功能，而应该采用专用保护装置来实现。厂用电系统保护主要有线路、厂用变、电动机综合保护测控装置等，实现微机化保护、实时数据采集、远方及就地控制以及记录故障数据等功能。
2.通信网络。ECS系统安装工作于高电压、大电场的环境，工作环境恶劣、电磁干扰大，因而通信网络是ECS系统的关键组成部分，通信网络的性能直接影响着自动化监控系统的整体性能。
目前较为流行的采用电缆现场总线网络方式，光纤通信亦开始被用户逐步接受。通信管理层是间隔层和站控层之间的桥梁，方案中一般采用双冗余的设计思想，按照通信管理机双机热备用或双通道备用原则配置，当数据通信网络中出现问题时，系统能自动切换至冗余装置或通道，以提高系统可靠性。
3.监控主站。监控主站安置在站级监控层，实现厂用电电气系统监控和管理，主站配置的设备和规模需要根据发电机机组的容量和运行管理要求进行设计，即可以配置成单机、双机或多机系统，标准的设备主要有数据库服务器、应用和Web服务器、操作员站、工程师站，以及其他网络设备。
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摘要：电气自动化在水电站中的应用主要体现在水电站的自动化方面，本文在此基础上阐述了水电站自动化的作用和内容，并进一步分析了设备选型及自动化设计。
关键词：电气自动化 水电站 应用
一、引言
随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展，电气自动化在水电站中也得到了广泛应用，这又主要体现在水电站的自动化方面。水电站的自动化是实现水轮发电机组自动化的关键部分，是利用计算对整个水电生产过程监控的“耳目”“手脚”，它担负自动监测机组和辅助设备的状态，发出拟定的报警信号、执行自动操作任务。水电站自动化的程度取决于电站的规模，电站的型式及主要机电设备的性能。
水电站自动化就是要使水电站生产过程的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。水电站自动化程度是水电站现代化水平的重要标志，同时，自动化技术又是水电站安全经济运行必不可少的技术手段。水电站自动化具有提高工作的可靠性、提高运行的经济性、保证电能质量、提高劳动生产率、改善劳动条件等作用。
二、水电站自动化的内容
水电站自动化的内容，与水电站的规模及其在电力系统中的地位和重要性、水电站的型式和运行方式、电气主接线和主要机电设备的型式和布置方式等有关。总的来说，水电站自动化包括完成对水轮发电机组运行方式的自动控制、完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视、完成对辅助设备的自动控制、完成对主要电气设备的控制、完成对水工建筑物运行工况的控制和监视几个方面。
（一）完成对水轮发电机组运行方式的自动控制
一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化，使得上述各项操作按设定的程序自动完成；另一方面，自动维持水轮发电机组的经济运行，根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动调节机组的有功和无功功率等。此外，在工作机组发生事故或电力系统频率降低时，可自动起动并投入备用机组；系统频率过高时，则可自动切除部分机组。
（二）完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视
如对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组润滑和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。出现不正常工作状态或发生事故时。迅速而自动地采取相应的保护措施，如发出信号或紧急停机。
（三）完成对辅助设备的自动控制
包括对各种油泵、水泵和空压机等的控制，并发生事故时自动地投入备用的辅助设备。
（四）完成对主要电气设备（如变压器、母线及输电线路等）的控制、监视和保护。
（五）完成对水工建筑物运行工况的控制和监视
如闸门工作状态的控制和监视，拦污栅是否堵塞的监视，上下游水位的测量监视，引水压力管的保护（指引水式电站）等。中心
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电气工程及其自动化的触角伸向各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。
本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作，是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。
据估计，随着国外大企业的进入，在这一专业领域将出现很大缺口，那时很可能出现人才供不应求的现象。 电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。
已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用 控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。
电气工程及其自动化专业对广大考生有很强的吸引力，属于热门专业，高考录取分数线往往要比其他专业方向高许多，造成这一情况的主要原因有：①就业容易，工作环境好，收入高；②名称好听，专业内容对学生有吸引力； 社会宣传和舆论导向对其有利。该专业方向有着非常好的发展前景，研究成果较容易向现实产品转换，而且效益相当可观。
他创造性的研究思路吸引着众多考生，这里的确是展示他们才能的好地方。但是鉴于国内现在的形式，考生在报考该专业的时候应该注意以下两点： （1）充分考虑自己的兴趣。
也许自己本来并不对该方向感兴趣，但是许多人都说好，于是自己就“感兴趣”了。这对以后的发展是很不利的，毕竟兴趣是最好的老师。
（2）衡量自己的综合素质。电气工程及自动化专业需要具有扎实的数学、物理基础，较强的外语综合能力，为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。
该专业方向的人才需求虽然大，但可供选择的人也很多，如果没有非常强的综合素质，很难在众人之中脱颖而出，取得突出成绩。也许这对许多胸怀远大志向的考生来说是不能接受的。
当然，这里所说的两点是否可行也和学生个人的追求有关，如果一个人追求仅限于一份较好的工作，该专业的确是一个不错的选择。但是，如果想在科技创新方面做出突破性的贡献还是要建立在个人实力以及刻苦努力的基础上，馅饼是决不会无缘无故从天上掉下来的。
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通常情况下，学生毕业后可以选择国有的质量技术监督部门、研究所、工矿企业等；也可以是一些外资、私营企业，待遇当然是相当可观的。如果学生能力足够强，又在学习期间积累了比较好的研究成果，完全可以自己创业，闯出一片属于自己的天空。
需要指出的是，由于国外在该专业方向的研究要领先于我们，因此如果想要有进一步的发展，确立自己在国内该方向的领先地位，出国深造是一个不错的选择。 本专业产生于70年代，首先在英国的牛津大学，首次实现的是直流电的控制方式，那时候执行元件的驱动电压是直流的，控制电压也是直流的，自动化系统的工作方式是很简单、粗糙的，精度也很低。
但直流的控制方式由于其历史的久远而被人们所熟知，自然而然的人们想到了用直流电去控制交流执行元件。随着晶体管、大功率晶体管、场效应管等大功率的电子器件的出现和成熟、以及建立在场的理论上、以现代数学、矩阵代数为理论依据的弱电强电控制系统更使电子技术与自动化达到新的历史高度。
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