火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS方式探究

張經(jīng)龍（廣西方元電力檢修有限責(zé)任公司，廣西 百色 533615）

伴隨著科技的進(jìn)步，信息技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于人類生活的方方面面，而計(jì)算機(jī)控制也逐漸進(jìn)入到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中并迅速占據(jù)主導(dǎo)地位。到目前為止，自動(dòng)化控制已經(jīng)成為工業(yè)的主流和發(fā)展趨勢(shì)。在火力發(fā)電廠的電器設(shè)備全面步入到DCS監(jiān)控時(shí)代之后，怎樣才能合理利用現(xiàn)代信息的高速監(jiān)控手段就成為了火電廠監(jiān)控系統(tǒng)的核心研究?jī)?nèi)容。

一、DCS系統(tǒng)的基本概況

（一）DCS系統(tǒng)的主要功能

1 通信管理功能層

本層的主要作用是將DCS對(duì)由電氣后臺(tái)工作站發(fā)出的修改定值指令或者測(cè)控保護(hù)功能層的控制指令等命令傳遞到各相關(guān)裝置中，同時(shí)將各個(gè)裝置中的信息傳遞到DCS系統(tǒng)或者電氣后臺(tái)的工作站里。

2 上位機(jī)系統(tǒng)功能層

本層主要包括電氣后臺(tái)工作站系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。其中的電氣后臺(tái)工作站系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)和管理、計(jì)算電能電量、故障錄波以及保護(hù)定值等修改，同時(shí)還兼具下達(dá)指令的功能。它們都是由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的顯示、打印、事件記錄、生成報(bào)表以及報(bào)警等工作內(nèi)容。

3 H測(cè)控保護(hù)功能層

本層是由一定數(shù)量的自動(dòng)裝置與保護(hù)裝置組成，主要由分散安裝于就地開關(guān)柜的智能終端裝置、發(fā)變組保護(hù)等裝置構(gòu)成。它的保護(hù)功能是獨(dú)立的，可以利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、光纖以及屏蔽雙絞線與通信管理功能層實(shí)現(xiàn)連接，從而達(dá)到分散監(jiān)控這些裝置的目的。

（二）組成DCS系統(tǒng)的方式

通常而言，現(xiàn)場(chǎng)總線和10kV、6kV以及400V智能終端設(shè)備分別進(jìn)行連接，同時(shí)經(jīng)由通信管理功能層和上位機(jī)系統(tǒng)功能層進(jìn)行連接。這種方式的結(jié)構(gòu)成分比較清晰，能夠進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)換，還可以分階段地進(jìn)行實(shí)施，其擴(kuò)充也比較容易。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，它一方面能夠由通迅管理功能層直接和DCS進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，另一方面還能夠直接經(jīng)由以太網(wǎng)和DCS進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

二、常見(jiàn)電氣系統(tǒng)控制接入方式

（一）硬接線接入

1 定義

這種接入方式是讓電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的電氣信息經(jīng)由直流信號(hào)和空節(jié)點(diǎn)接入到DCS系統(tǒng)之中，通常包括了DI、DO以及AI等接入信息，它們分別代表著開關(guān)量的輸入以及輸出和模擬量的輸入情況。

2 優(yōu)勢(shì)

（1）當(dāng)完成連接電纜敷設(shè)之后，很少會(huì)發(fā)生使用故障，由此大大減少了維護(hù)的工作量。

（2）電氣量的輸入和輸出模件柜，大多采用了集中布置的模式，方便于進(jìn)行管理，各個(gè)電氣設(shè)備能夠保持著良好的運(yùn)行環(huán)境。

（3）可以大大減少信號(hào)傳遞的中轉(zhuǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高信號(hào)的傳輸速度。

3 缺陷

（1）由于電氣監(jiān)控系統(tǒng)在接入DCS的時(shí)候，其信息量相對(duì)有限，因此常常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的擴(kuò)展性能降低。

（2）因?yàn)樵趯?shí)際接入DCS的操作中需要配置數(shù)目較多的輸出和輸入卡件、變送器以及電纜等設(shè)備零件，所以讓施工過(guò)程變得趨于復(fù)雜，投入的成本也比較高。

（3）由于在實(shí)際運(yùn)行中需要和獨(dú)立的電能表搭配使用，卻因?yàn)槟撤N特殊原因?qū)е缕潆y以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化抄表性能的發(fā)揮。

（4）存在著比較嚴(yán)重的硬件配置重疊現(xiàn)象，對(duì)資源是一種浪費(fèi)。

4 改進(jìn)辦法

為了能夠盡量避免這種接入方式的某些劣勢(shì)，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)以通信方式取代這種接線方式。伴隨著最近幾年來(lái)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)都在電系統(tǒng)中被大量地使用，給電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DC奠定了基礎(chǔ)。

（二）通信方式和硬接線搭配接入

1 定義

該方式用的是分層結(jié)構(gòu)的體系，包括了間隔層、站控層以及通信層。它的本質(zhì)是把現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與電氣系統(tǒng)相融合，讓DCS中的電氣信息產(chǎn)生質(zhì)變，為電力企業(yè)提供方便。

2 優(yōu)勢(shì)

（1）不需要配置過(guò)多的組件，投入成本低廉。

（2）有著豐富全面的信息，同時(shí)其信息的數(shù)量和投資不產(chǎn)生任何聯(lián)系。

（3）能夠進(jìn)行高精度的計(jì)量，采用自動(dòng)抄表功能就能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作。

（4）進(jìn)一步提高了電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化能力水平。

3 缺陷

（1）通信實(shí)時(shí)性比較差。

（2）存在過(guò)多的信息中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。

（3）節(jié)點(diǎn)的分散性比較強(qiáng)。

4 改進(jìn)方法

為了大規(guī)模地推廣這種雙軌并行模式的接入方式，應(yīng)該由生產(chǎn)廠家和電力企業(yè)進(jìn)行有效的配合，才能更好地?fù)P長(zhǎng)避短，促進(jìn)此種接入方式越來(lái)越普及。

（三）全通信接入

1 定義

在這種方式下，通信管理機(jī)能夠根據(jù)電廠的制作工藝過(guò)程進(jìn)行配置，讓所有參與聯(lián)鎖控制的通信管理機(jī)和它們對(duì)應(yīng)的CPU進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。

2 優(yōu)勢(shì)

能夠讓通信具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制這個(gè)目的。

3 缺陷

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大于4層，將會(huì)影響到系統(tǒng)之間連接的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性以及緊密性。

（2）通信管理機(jī)通常要根據(jù)工藝過(guò)程搭配，對(duì)數(shù)量有要求，因此加大了投資成本。

4 改進(jìn)方式

通過(guò)在全通信方式中依據(jù)DCS的各種需求，對(duì)控制信息和非控制信息進(jìn)行區(qū)別，同時(shí)把參與工藝聯(lián)鎖的裝置經(jīng)由通信接口與通信管理機(jī)進(jìn)行接入，提高DCS信息的可靠性。

結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)信息化的進(jìn)程逐步加快，“科學(xué)是第一生產(chǎn)力”得到了廣泛認(rèn)可。特別是在中國(guó)電力事業(yè)迅猛發(fā)展的今天，DCS系統(tǒng)的投入使用符合機(jī)爐電一體化協(xié)調(diào)控制的要求，也將極大地滿足電廠對(duì)安全生產(chǎn)和節(jié)能省力的調(diào)控運(yùn)行要求，其現(xiàn)實(shí)意義十分巨大。

[1]閆天軍，郭偉，趙樹春.火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS方式的分析.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006（06）：86-89.

[2]佘丹寧.火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS監(jiān)控的應(yīng)用分析.低壓電器，2012（10）：55-58.

[3]崔世超，楊鵬飛.電力企業(yè)電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入 DCS 方式的研究. 硅谷，2012（03）：100-101.