在现代化电力生产中，提升自动化水平是实现发电厂安全、稳定、经济运行的核心手段。针对150MW及以下机组的中小型火力发电厂，叁仟能源在多年积累的变电站综合自动化技术基础上，成功开发出一套成熟、可靠、功能全面的发电厂综合自动化系统（以下简称“电厂综自系统”）。该系统不仅集成了公司在微机保护、监控和综合自动化领域的技术精华，更通过创新的分层分布式架构和先进的计算机及通信技术平台，为中小型火电厂提供了一个高度集成化、智能化的电气监控、保护与管理综合解决方案。
一、 系统定位与技术优势
该电厂综自系统主要面向150MW以下火电机组项目。其核心设计理念是解决中小型电厂在电气系统管理中面临的挑战，如系统规模相对适中但对安全可靠性要求高、设备类型多样但需统一监控、保护功能需完备且响应迅速、并网与厂用电可靠性需有力保障等。
核心优势体现在：
1. 技术成熟，继承性强： 依托叁仟能源在变电站自动化领域深厚的技术积淀，核心的微机保护、监控平台、通信架构等均经过大量工程验证，可靠性高。
2. 分层分布式架构： 采用国际主流的分层（间隔层-通信管理层-站控层）、分布式（功能分散，危险分散）结构，清晰划分功能边界，大幅提升系统的稳定性、可靠性和可扩展性。某环节故障不影响全局运行。
3. 强大的计算机与通信平台： 基于先进的工业级计算机硬件（如服务器、工作站）和高速可靠的通信网络（特别是工业以太网和成熟现场总线），为海量数据的实时采集、处理、传输和共享提供坚实底座。
4. 高度集成与功能全面： 系统范围覆盖发电厂核心电气环节，包括发电机组本体、主变压器、厂用电系统（中压、低压）、网控部分（送出线路）、厂用公用系统（直流、UPS、电能计量等），实现了对这些关键区域的监测（SCADA）、控制、调节、保护和远动（向调度中心传输信息） 五大关键功能。
二、 专业化的配置方案（安全基石）
电厂综自系统的功能实现，依赖于对各电气间隔配置专业化的智能装置（IED），构成强大的间隔层。其典型配置方案如下：
1. 发电机本体保护： 作为电厂的核心动力源，发电机配置纵差保护作为主保护，用于快速切除定子绕组内部相间短路故障。同时配备复合电压闭锁过电流保护等作为完善的后备保护。此外，还不可或缺地配置了定子单相接地保护和转子一点接地保护，有效防范威胁发电机安全的接地故障。
2. 同期并网系统： 为保障机组安全、平稳接入电网，系统提供双重保障：常规的手动准同期装置和先进的微机自动准同期装置。后者具备自动调频、调压功能，精确捕捉并网时机，显著提升并网效率和安全性。
3. 微机励磁调节系统： 现代新建项目普遍选用技术先进的微机静态励磁装置，采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为功率核心器件。该装置响应速度快、控制精度高、运行可靠，是维持发电机端电压稳定、调节无功输出和提升电力系统稳定性的关键设备。
4. 主变压器保护： 连接发电机与电网的主变压器，其安全至关重要。配置纵差保护作为主保护，确保变压器本体故障被快速切除。高压侧和低压侧分别配置电流电压保护（如复压过流、零序过流等）作为后备保护。
5. 送出联络线路保护： 根据电厂接入电压等级（多为110kV或35kV），针对双回或多回送出线路，当前主流方案是采用光纤纵差保护作为主保护（利用光纤通道实现线路两端电气量的高速同步比较，速动性和选择性极佳），并辅以电流电压保护作为可靠的后备保护。
6. 中压（6kV/10kV）厂用电系统：
o 保护配置： 对拖动辅机的重要电动机回路和其他馈出线回路（如备用电源、检修电源等），主要配置电流速断、过流、过负荷保护（即电流电压保护）以及必要的零序保护（用于检测接地故障），确保厂用负荷安全。
o 关键装置： 配备专用的厂用电中压系统保护测控装置。
7. 低压（400V）厂用电系统及配变：
o 配变保护： 连接厂用中压与低压的厂用变压器（厂变、备变），配置电流速断、过流保护（电流电压保护）。
o 低压系统保护： 对400V馈线、电动机回路等，主要配置过流（熔断器或断路器脱扣器）、热过载（用于电机）保护（电流保护）。
o 核心功能 – 备自投（BZT）： 在厂变与备变（或分段开关）之间配置厂用电源快速切换装置（针对中压） 和低压备用电源自投装置。这是保证厂用电不间断供电的生命线，在主供电源失电时能快速、可靠地自动投入备用电源。
8. 辅助系统与公用设备：
o 智能电度表： 用于全厂电能计量与管理。
o 微机小电流接地选线装置： 在中性点非有效接地系统（如厂用电系统可能采用）中，准确检测和选出发生单相接地的馈线。
o 微机消谐装置： 在PT（电压互感器）回路中监测并快速消除可能引起PT铁磁谐振的过电压，防止设备损坏。
o 微机直流系统监控装置： 保障全厂控制、保护电源的可靠性和状态监测。
o UPS（不间断电源系统）： 为关键监控设备和控制系统提供纯净、不间断的交流电源。
o 自动准同期控制装置： 如前所述，实现自动并网。
三、 先进的分层系统架构（信息脉络）
该电厂综自系统的强大能力源于其清晰、高效的三层架构设计：
1. 第一层：间隔层（执行层）
o 构成： 由安装在就地开关柜、保护屏上的各种智能化、数字化的专用功能装置（IED） 构成。
o 功能： 作为系统的基础执行单元，直接面向一次设备（发电机、变压器、线路、开关、电动机等），承担核心的就地保护、测量、控制（操作箱功能）和状态监测任务。
o 典型装置：
厂用中压（6kV/10kV）保护测控装置（用于线路、电动机、馈线、电容器、厂/备变等保护测控）。
厂用低压（400V）智能控制器（如框架式断路器控制器）及测控装置（用于馈线、电动机保护控制）。
厂用电源快速切换装置（中压系统）。
低压备用电源自投装置。
自动准同期控制装置。
小电流接地选线装置。
（部分项目也可将发电机保护、专用主变保护等视为重要的间隔层设备）。
2. 第二层：通信管理层（网络枢纽）
o 构成： 通信网络（骨干网采用高速、可靠的工业以太网；底层设备接入可根据需要采用如CAN、RS485、以太网、Profibus-DP等现场总线或直接以太网接入） + 通信管理装置（如通信服务器、规约转换器）。
o 功能：
数据汇聚： 收集所有间隔层装置上送的保护动作信息、告警信号、测量数据（遥测）、开关状态（遥信）、控制执行结果等实时信息。
协议转换： 解决不同厂家、不同类型IED采用不同通信接口标准（如RS485, CAN, Ethernet） 和不同通信规约（如Modbus-RTU/TCP, IEC 60870-5-101/103/104, IEC 61850 GOOSE/MMS） 的互联互通问题，实现数据的标准化封装。
信息路由与分发： 将经过处理的、统一规约的信息（通常转换为IEC 104或以太网报文）可靠传输给站控层（SCADA）系统、电厂DCS系统（通常作为全厂监控主站，通过标准接口接收电气数据）或SIS（厂级监控信息系统）。
跨系统互联： 负责与电厂内其他智能设备（如独立的发电机保护装置、励磁调节装置等高级后台）或系统（如MIS管理信息系统）的通信接口。
o 意义： 通信管理层是信息畅通无阻的关键环节，保障全厂电气信息的“无缝”传输和共享。
3. 第三层：站控层（监控决策层）
o 构成： 硬件平台：高性能服务器（历史/事件库服务器、应用服务器等）、操作员工作站（HMI）、工程师站、网络设备（交换机、防火墙）。软件系统：核心SCADA（数据采集与监视控制）平台 + 各类应用软件。
o 功能：
核心SCADA功能： 提供全厂电气系统全面的人机交互界面（HMI），实现：
实时数据采集、处理和显示（主接线图、潮流分布、设备状态）。
遥控、遥调操作（断路器分合闸、有载调压变压器档位调节、VQC无功电压控制）。
告警管理（实时弹出、分级过滤、历史查询）。
事件顺序记录（SOE）分析，精确追溯故障时序。
实时/历史数据曲线、报表自动生成。
用户权限管理。
基础应用软件：
厂用电抄表与电能计量管理。
故障录波数据的接入、显示与分析（有时需配合独立录波分析软件）。
高级应用软件 (可选/拓展)：
电动机故障诊断专家系统：基于电流、振动等特征参数进行故障预警。
厂用电能质量监测与分析。
操作票管理。
五防逻辑闭锁。
后台系统接口： 提供与电厂管理信息系统（MIS）、厂级监控信息系统（SIS）的标准通信接口软件（如OPC、WebService等），将电气运行数据、性能指标、告警事件等推送至上层管理平台，支撑电厂数字化管理。
o 高可靠性设计： 后台监控系统采用双机热备配置（服务器冗余），并结合多媒体技术（如大屏幕显示、视频集成、语音报警）提升监控效率和体验，确保监控系统不间断运行。
四、 方案价值与意义
叁仟能源的这套发电厂综合自动化系统解决方案，为中小型火力发电厂带来了显著的效益：
• 提升安全性： 专业的、可靠的多重保护配置和完善的闭锁逻辑，为电厂电气核心设备构建了坚固的安全防线。备自投装置确保厂用电不中断。
• 增强可靠性： 分层分布式架构、双机热备设计、工业级通信网络和高质量装置，大大减少了系统故障风险，保障长期稳定运行。
• 实现运行高效化： 统一的SCADA监控平台提供了“一览无余”的全局视图，便捷的远方控制操作大幅减少现场人工操作频次，提高运行效率和准确性。微机励磁和自动准同期装置提升了机组调节性能和并网速度。
• 降低维护成本： 模块化设计、自诊断功能和远程维护能力简化了维护工作。高级应用如电动机故障诊断可提前发现隐患，减少非计划停机。
• 促进信息融合： 基于标准的通信接口，实现了电气系统与DCS、SIS、MIS等其他电厂关键系统的有效互联互通，消除信息孤岛，为企业级决策提供更全面的数据支撑。
• 助力精益管理： 详尽的运行数据记录、统计报表、电能计量等为电厂开展设备性能分析、经济调度、能耗管理和成本核算提供坚实的数据基础。
结论
综上所述，该发电厂综合自动化系统以“平台化、网络化、智能化”为核心理念，通过分层分布式架构将强大的保护测控功能、高速的通信网络整合能力以及丰富高效的后台监控应用完美结合。它不仅成功解决了中小型火力发电厂电气系统监控保护一体化的基础需求，其强大的通信管理能力和开放的高级应用接口，更进一步将电气数据价值延伸至电厂生产管理的各个环节，成为助力中小型火电厂迈向安全可靠、高效经济、智能运维目标的不可或缺的技术平台。随着技术的持续迭代，该解决方案将持续为发电企业的现代化、数字化转型升级提供强劲的支撑动力。
