（韶关市曲江长青环保热电有限公司512100）
摘要：热电厂电气系统是电力系统中重要的组成部分，是变换电压等级、汇集配送电能、控制电流的流向和调整电压的电力设施，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。而热电厂电气系统设计是电力系统建设中重要的技术环节，文章从现代城网建设和改造中，对热电厂电气自动化的系统设计的系统选型、电气设计原则等方面了探讨。
关键词：热电厂电气系统；电气自动化；系统设计
1.引言
随着科学技术的不断发展以及计算机技术在电力系统的应用，各地区电网都在建设和实现无人值班热电厂电气系统，我国城乡电网改造与建设中不仅中低压热电厂电气系统采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压热电厂电气系统建设中也大量采用自动化新技术，并已获得成功。在热电厂电气系统自动化系统的具体实施过程中，目前有不同的方法：一种主张站内监控以远动（RTU）为数据采集和控制的基础，相应的设备以电网调度自动化为基础，保护相对独立；另一种则主张站内监控以保护（微机保护）为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起。从我国目前的电力系统运行体制、人员配备、专业分工来看，前者占有较大优势。因为无论从规划设计、科研制造、安装调试、运行维护等各方面，控制与保护都是相互独立的两个不同专业，因此前者更符合我国国情，而后者因难以提供较清楚的事故分析和处理的界面而一时还不易被运行部门接受。但从发展趋势、技术合理性及减少设备重复配置、简化维护工作量等方面考虑，后者又有其优越性。
2.继电保护的发展现状
2.1继电保护的现状
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。几十年来，随着我国电力系统向高电压、大机组、大电网发展，继电保护技术及其装置应用水平获得很大提高。在20世纪50年代以前，继电保护是用电磁型的机械元件构成的。随着半导体器件的发展，利用整流二极管构成的整流型元件和由半导体分立元件组成的保护装置得到了推广利用。20世纪70年代以后，利用集成电路构成的装置在电力系统继电保护中得到广泛应用。到80年代后，计算机技术发展很快，利用计算机强大的计算分析能力来分析电力系统的有关电量，判定系统是否发生故障。目前，在电力系统中，微机型继电保护及自动装置得到了广泛应用，它与传统保护相比有明显的优越性，如：综合判断能力强；性能稳定，可靠性高；体积小，功能全；灵活性强；易于解决常规保护难于解决的问题，使保护功能得到改善；运行维护工作量小，现场调试方便等。
继电保护技术与其他技术不同的是，新技术不能完全取代老技术。电力系统中运行的继电保护可以说是“四世同堂”。由于计算机网络的发展和其在电力系统中的大量采用，给微机保护提供了无可估量的发展空间，微机硬件和软件功能的空前强大，热电厂电气系统综合自动化的提高，电力系统光纤通信网络的逐步形成，使得微机保护不再是一个孤立的、任务单一的、消极待命的装置，而是积极参与、共同维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动控制系统的基本组成单元，进入20世纪90年代以来，它在我国已得到了广泛应用，受到电力系统运行人员的欢迎，已经成为继电保护装置的主要形式，从而使得继电保护成为电力科学中最活跃的分支。电力系统的快速发展又给继电保护技术提出了艰巨的任务，电子技术、计算机技术、通信技术又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。
2.2继电保护技术的发展趋势
继电保护技术的未来趋势是向微机化、网络化、一体化的方向发展。电力系统对继电保护的要求不断提高，除了实现基本功能外，还应具有故障信息和数据的存储、对数据的快速处理、与其他继电保护联网、共享信息和网络资源等能力。因此，继电保护的微机化是保护技术的必然发展趋势。
保证系统安全稳定运行，就要求各个继电保护共享全系统的运行和故障信息的数据，各个继电保护在分析这些信息和故障的基础上协调动作，才能确保系统的安全稳定运行。实现这种功能的基本条件是将全系统的继电保护全部用计算机网络连接起来，实现继电保护的网络化。计算机网络作为信息和数据的通信工具，已成为当前的技术支柱，那么实现继电保护的网络化，在当前的技术条件下是完全可能的。
如果实现了继电保护的微机化和网络化，继电保护可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将自身所获得的信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，各个继电保护不但可完成本身基本功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，即实现了保护、控制、测量、数据通信一体化。
3.电气设计原则
在一次系统设计里面，变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响，一次系统接线方式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。变配电站采用计算机监测与控制后，应发挥计算机的图形显示功能，模拟盘可以简化或取消；可以实现无人或少人值班，值班室面积可以减小，分散值班可以集中于一处值班。而对于二次系统来说，设计方案有以下几种：1）开关柜内的继电保护，计量，信号与控制回路设计不变，值班室的继电保护屏与中央信号系统（信号屏、计量屏与控制屏）保持原设计不变，再设计一套重复的计量、信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。2）开关柜内的继电保护，计量，信号与控制回路设计不变，值班室的中央信号系统（信号屏、计量屏与控制量）取消，集中保护的继电保护屏应保留，再将计量，信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。3）开关柜内的继电保护、计量、信号与控制回路设计不变，值班室的中央信号系统（信号屏、计量屏与控制屏）只包括电源进线与母线联络开关柜，所有出线开关柜均不进入中央信号系统。电源进线，母线联络开关柜及所有出线开关柜的中央信号系统（信号、计量与控制）全部进入计算机监测与控制系统。二次系统设计原则是：变配电站采用计算机监测与控制后值班室原有的中央信号系统（信号屏，计量屏与控制）应取消，采用集中保护的继电保护屏应保留，应优先选用第二方案。对于有特殊要求的单位或地区，可以选用第三方案，第一方案一般不宜设计选用。
4.热电厂电气系统的继电保护综合自动化系统
热电厂电气系统综合自动化系统是以一个配电间隔为单元，由一台电力监控器完成信号测量、继电保护与控制。测量为交流采样，直接从电流互感器或电压互感器取0A-5A电流信号、0V-100V电压信号，380/220V低压系统直接取交流0V-220V或0V-380V电压信号。所有电力监控器通过通信电缆引到计算机系统。
4.1热电厂电气系统综合自动化系统外部电缆设计
热电厂电气系统综合自动化系统的外电缆设计非常简单，只有一根通信电缆与一根交流220V电源线。通信电缆一般选用屏蔽电缆，线芯为两对两芯0.5m铜芯线，使用一对，备用一对。也可以选用双芯屏蔽双绞线。大型热电厂电气系统也可以考虑使用光缆。电力监控器应由专用电源集中供电，以保证供电可靠性，增加抗干扰能力。有些电力监控器可以用220V直流电源供电，此时可以由直流屏集中供电。热电厂电气系统数量少时，可以不设现场控制站，电力监控器的通信电缆可以直接引到中央控制站。供电电源可由热电厂电气系统内单独提供，距离中央控制站近时，也可以由中央控制站供电。通信距离可达3km。热电厂电气系统内开关柜数量少时，可以几个热电厂电气系统合用一个现场控制站，每个现场控制站可带数个电力监控器。电力监控器到现场控制站及现场控制站之间的最远距离均为5km。
4.2热电厂电气系统综合自动化系统的选用
热电厂电气系统综合自动化系统的成套设备生产厂商有很多，例如国内的鲁能、南瑞、南自、许继、思达、四通，国外的SIMENS、ABB等公司。应该根据实际设计要求与系统的功能，综合考虑选用，一般的热电厂电气系统综合自动化系统应该具有以下功能：SCADA功能、数据库系统、高级专家功能、运行管理功能、网络互联功能。选用的基本原则是：在满足要求的情况下，系统运行的可靠性好、性能价格比高。
4.3热电厂电气系统综合自动化系统的二次接线图设计
热电厂电气系统综合自动化系统的二次接线图设计按所选用的电力监控器种类分为只有监控功能与带保护功能两种。10kV及以下电压等级的供电系统一般应选用只有监控功能的电力监控器，其二次接线图见有关产品设计项或手册。
结语
在整个电力系统中占据重要地位的变电站系统运行的稳定安全能够直接影响着整个电网的运行情况。而综合自动化和继电保护系统则在变电站内部发挥着其中流砥柱的作用，将两大系统的调试一体化处理不仅能够改善整个电力系统运行的安全稳定性，更加能够确保故障发生后处理解决的及时性和有效性，从而使供电的质量得到大大提高，促进电网的良性发展。
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