火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)使用DCS監(jiān)控的分析

林青

（張家港沙洲電力有限公司 215624）

火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)使用DCS監(jiān)控的分析

林青

（張家港沙洲電力有限公司 215624）

火力發(fā)電廠的自動(dòng)化程度在一定程度上也代表了電廠的運(yùn)行管理能力。電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）在電廠的運(yùn)行管理中存在很多漏洞，將DCS引入到ECS中可以很好的填補(bǔ)漏洞，提高電廠的運(yùn)行管理水平。

自動(dòng)化；電氣監(jiān)控系統(tǒng)；運(yùn)行管理

引言

集散控制（DCS）從1980年就開(kāi)始運(yùn)用到300MW以上的火電廠中，起初只是運(yùn)用到了鍋爐和汽機(jī)上，并且效果明顯，極大的提高了機(jī)爐的控制水平。但是由于電氣系統(tǒng)和熱工之間存在很大的兼容問(wèn)題，直到上個(gè)世紀(jì)九十年代中期才將DCS引入到電氣系統(tǒng)中，但是引入的方式是硬接線，并沒(méi)有將其與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接?，F(xiàn)在隨著通信技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展怎么樣將電氣系統(tǒng)和熱工的自動(dòng)化系統(tǒng)很好的融合是現(xiàn)在火電廠自動(dòng)化進(jìn)程中的最大問(wèn)題之一。目前火電廠主要有硬接線、硬接線和通信相結(jié)合以及全通信的三種方式，將ECS引入到DCS中。

1 硬接線方式

利用硬接線方式將電氣系統(tǒng)引入DCS中，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)中各種裝置的運(yùn)行調(diào)控。這種接線方式最主要的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)電氣量模塊的整體控制，反應(yīng)速度增快、可靠性增強(qiáng)、維護(hù)時(shí)的工作量降低、使故障發(fā)生的概率大大下降。使用硬接線方式引入DCS有一次性投資比較大的缺點(diǎn)，但是在沒(méi)有其他引入方式代替的前提下，硬接線方式得到了大部分火電廠的認(rèn)可。所以在對(duì)自動(dòng)化、可靠性要求越來(lái)越高的前提下，硬接線方式仍然占有很大的市場(chǎng)空間。硬接線方式在火電廠的實(shí)際應(yīng)用中也存在很多問(wèn)題：

（1）DCS所傳遞的信息容量有限，無(wú)法滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)的快速處理，并且使用時(shí)需要大量的變送器，I/O卡件等十分繁雜配套設(shè)備，造成DCS可靠性降低。

（2）DCS不具備自動(dòng)抄表、數(shù)據(jù)記憶的功能，也無(wú)法完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄及傳輸。如果出現(xiàn)事故不利于事故原因的排查及自動(dòng)保護(hù)，整體觀察引入DCS系統(tǒng)的自動(dòng)化水平無(wú)法完全達(dá)到實(shí)際要求。

（3）火電廠的電氣系統(tǒng)中引入DCS需要處理大量相關(guān)的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，使用硬接線方式，DCS在工作時(shí)需要配置很多重復(fù)的硬件設(shè)施來(lái)保證最終結(jié)果的可靠性及實(shí)時(shí)性。這種方式就造成了巨大的硬件資源的浪費(fèi)。為了能夠?qū)CS的功能發(fā)揮到最大，目前提出了一種將硬接線和通信方式相結(jié)合的辦法來(lái)引入DCS。特別是最近幾年，以網(wǎng)絡(luò)通信為代表的新技術(shù)逐步在火電廠得到運(yùn)用，并且為硬接線和通信相結(jié)合的方式接入DCS創(chuàng)造了條件。

2 硬接線加通信方式

硬接線和通信相結(jié)合的方式接入DCS，接入的ECS則采用站控層、通信層、間隔層三層結(jié)構(gòu)，組成分層的結(jié)構(gòu)體系搭建網(wǎng)絡(luò)，每一層都有其特定的控制功能。站控層可以相對(duì)獨(dú)立的完成對(duì)于電氣系統(tǒng)的監(jiān)控工作，可以最大限度的為DCS工作時(shí)提供備用控制方案，并且還肩負(fù)著很多基礎(chǔ)信息的處理、維護(hù)、管理等工作，在ECS的通信管理系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，可以實(shí)現(xiàn)信息的有效傳達(dá)。通信層具體工作時(shí)可以利用100Mbit/S的以太網(wǎng)直接連接到ECS的站控層實(shí)現(xiàn)整個(gè)電氣系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，這種接入方式能將勵(lì)磁系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、快切裝置等第三方的智能設(shè)備有效的連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)處理，極大的提高了系統(tǒng)的處理速度。但是由于DCS本身的限制，DCS不能無(wú)限制的處理信息，在特殊要求時(shí)需要利用專(zhuān)門(mén)的軟件模塊來(lái)增大DCS的開(kāi)放性減少其限制。間隔層則主要包括電氣系統(tǒng)的保護(hù)裝置、電機(jī)控制裝置、快切裝置等智能化的電場(chǎng)設(shè)備，通過(guò)這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)工作中的電氣系統(tǒng)的信息收集、保護(hù)、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

ECS用硬接線和通信相結(jié)合的方式引入DCS，實(shí)現(xiàn)了火電廠在電氣系統(tǒng)方面的網(wǎng)絡(luò)化，第一次將電壓、電流、設(shè)備運(yùn)行狀況及相關(guān)信息以通信方式實(shí)現(xiàn)DCS的接入，僅僅熱工聯(lián)鎖相關(guān)的裝置未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化仍然是硬接線方式。硬接線和通信相結(jié)合的方式引入DCS所具備的優(yōu)缺點(diǎn)主要是：

（1）利用這種接入方式減少了大量的變送器，I/O卡件等設(shè)備的浪費(fèi)，節(jié)約成本，處理信息的速度和數(shù)量也大大增加。

（2）實(shí)現(xiàn)高精度電氣系統(tǒng)的運(yùn)行控制，并且具備記憶、記錄、分析、自動(dòng)維護(hù)等功能，大大加強(qiáng)了火電廠的自動(dòng)化進(jìn)程。

最近幾年、火電廠的自動(dòng)化進(jìn)程都大大加強(qiáng)，特別是新建的300MW以上火電廠都基本實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化操作，但是這樣也帶來(lái)了很多問(wèn)題：硬接線和通信相結(jié)合的方式不能實(shí)現(xiàn)全方位的通信連接，在可靠性方面和硬接線方式有一定距離。對(duì)維護(hù)工作造成了巨大的難度，同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出了更高的要求。為了解決以上問(wèn)題全通信系統(tǒng)的接入方式也逐步的進(jìn)入了人們的視野。

3 全通信方式

ECS產(chǎn)生的主要作用就是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化，提高火電廠的自動(dòng)化進(jìn)程，但是怎么樣實(shí)現(xiàn)ECS與DCS的無(wú)縫對(duì)接一直是困擾業(yè)界的問(wèn)題，雖然硬接線、硬接線和通信相結(jié)合的方式能在一定程度上實(shí)現(xiàn)ECS與DCS的無(wú)縫對(duì)接，但是仍然無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。近些年國(guó)內(nèi)一些ECS公司與火電廠逐步加強(qiáng)合作，為ECS全通信方式接入DCS積累了很多經(jīng)驗(yàn)。全通信方式接入DCS，可以最大限度的減少配套裝備的電動(dòng)機(jī)數(shù)量，提高通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性監(jiān)控，完全可以滿(mǎn)足客戶(hù)的技術(shù)要求。但是在實(shí)施這種接入方式時(shí)也面臨了很多問(wèn)題：

（1）全通信接入方式實(shí)現(xiàn)之后可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)火電廠運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制，但是控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)只在3層以?xún)?nèi)，然而傳統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)會(huì)達(dá)到4層，外加DCS自身開(kāi)放程度的局限性，都會(huì)對(duì)火電廠自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)的控制產(chǎn)生很大制約。這樣的局限性造成很多客戶(hù)對(duì)這種接入方式的的望而卻步。

（2）使用全通信接入方式時(shí)與其相配套的通信管理機(jī)的配備設(shè)備也要增加，這樣在無(wú)形中就增加了這種接入方式的投資成本。

（3）通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)難度升級(jí)，控制和非控制系統(tǒng)信息混合，通信系統(tǒng)負(fù)荷增加。

只要能夠?qū)⒖刂菩畔⑴c非控制信息合理的分配，使用不同的處理方式處理，必定在實(shí)現(xiàn)全通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控火電廠運(yùn)行控制的前提下，增強(qiáng)相關(guān)信息處理的實(shí)時(shí)性與可靠性，極大的減少了相關(guān)通信設(shè)施的負(fù)荷量，打破DCS自身局限性的限制，成為滿(mǎn)足廣大客戶(hù)要求的接入方式。從以上三種接入方式也能明顯的看出全通信接入方式是火電廠自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

近些年、我國(guó)電力水平有極大的發(fā)展，對(duì)于大容量的火電廠的投資力度越來(lái)越大，對(duì)于ECS接入DCS的要求也是越來(lái)越高。為了滿(mǎn)足火電廠對(duì)自動(dòng)化進(jìn)程的要求，必須加快ECS接入DCS的研究，探索出實(shí)時(shí)性、可靠性等方面全部滿(mǎn)足客戶(hù)要求的全通信接入方式。

TM764

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1004-7344（2016）07-0093-01

2016-2-20