淺析國內(nèi)火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的應用和發(fā)展方向

1、    淺析國內(nèi)火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的應用和發(fā)展方向    【摘要】通過對國內(nèi)火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ecs）的產(chǎn)生發(fā)展分析，以及電氣系統(tǒng)接入集散控制系統(tǒng)（dcs）不同模式應用中的問題，確定了“硬接線+通信”方式是解決以上問題的最佳方案。隨著科技的進步，電氣系統(tǒng)接入dcs應用中存在的問題一定能夠得到妥善解決，將會出現(xiàn)新的技術代替“硬接線+通信”方式?！娟P鍵詞】電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ecs）；硬接線全球通信集散控制系統(tǒng)（dcs）一、前言隨著科學技術的進步，電子技術和信息技術的應用越來越廣泛，我國的火電廠已經(jīng)將電子技術和信息技術應用到了火電廠的自動化管理系統(tǒng)中，火電廠采用

2、自動化管理系統(tǒng)可以提高電廠的機組發(fā)電效率，降低管理生產(chǎn)成本，實現(xiàn)更加規(guī)范的管理。在火電廠中使用集散控制系統(tǒng)（dcs）、電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ecs）、管理信息系統(tǒng)（mis）以及一些輔助系統(tǒng)，讓火電廠的運行和管理進入到了網(wǎng)絡化、數(shù)字化狀態(tài)，這些新技術的應用將使火電廠在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位，尤其是火電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ecs）可以為火電廠實現(xiàn)機爐電一體化運行提供了完整解決方案1。二、ecs的產(chǎn)生上世紀八十年代，在我國單機容量超過300mw的火電機組中都開始采用dcs，應用初期dcs的功能是對汽機和鍋爐進行管理，實現(xiàn)機爐自動化操作，但是這種最開始的dcs應用中電氣的控制還沒完全實現(xiàn)自動化，仍然需要手工操作

3、。九十年代中后期，這種情況隨著發(fā)變組、廠用電系統(tǒng)和其他裝置的微機化才得到改觀，電氣系統(tǒng)開始嘗試接入到dcs中，接入到dcs的主要系統(tǒng)有：發(fā)變組系統(tǒng)，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，高壓廠用電源系統(tǒng)，低壓廠用電源系統(tǒng)和400v pc，高壓啟/備變電源系統(tǒng)，柴油發(fā)電機組和保安電源，直流系統(tǒng)和ups系統(tǒng)，自動同期系統(tǒng)，廠用電快切系統(tǒng)等。這種方式是電氣信息通過硬接線接入dcs中（如圖1所示），接入的信息包括開關量輸入（di）、開關量輸出（do）、模擬量輸入（ai），接入方式為空接點和4-20ma直流信號。通過這種方式的連接，dcs可以對電氣系統(tǒng)的信息進行顯示和報警，提高了火電廠電氣設備的安全性和可靠性，同時諸多系統(tǒng)接

4、入dcs，可以讓dcs實行更加全面的控制，更有利于機電設備的運行和維護。采用這種方式可以將電氣量的i/o模件柜集中布置，為設備管理和運行提供一個好的環(huán)境，硬接線方式傳輸信號可以更快的將信息傳遞到位，降低設備的故障率和維修效率，雖然前期設備的投資較大，但是從安全性方面和可靠性方面來考慮，將電氣信息接入dcs是最佳方案。在通信方式逐漸應用的情況下，硬接線的方式依然在使用。但是硬接線在實際應用中還是存在很多的缺點的，具體問題如下：第一dcs需要配備的變送器、io卡件、機柜和連接電纜的數(shù)量龐大，而且在實際施工過程中工序較多，施工技術要求較高，所需要的投入也較大。第二，dcs只能接入部分的信息，不能大規(guī)

5、模的接入信息，而且這種弊端還不能通過系統(tǒng)擴展的方式來解決，因為系統(tǒng)擴展的性能很差，根本不足以讓更多的信息接入。第三，電廠用電回路需要配備單獨的電度表，但是電度表又不能實現(xiàn)自動抄表，還是要工作人員手工抄表，增加了工作人員的工作量。第四，還不能完成事故追憶、保護定值管理、操作票等復雜的維護和管理工作，所以電氣自動化的水平不高，還需要不斷的提升自動化水平。第五，在倒送廠用電的時候還沒有將dcs投入到運營，所以高壓啟/備變、高/低壓廠用電源的遠方操作還不能實現(xiàn)。第六，廠用電設備已經(jīng)采用了微機化的保護裝置，進行了間隔設計，這種及保護和監(jiān)控于一體的通信功能能夠通過網(wǎng)絡接口傳送大量的信息給dcs，在準確度和

6、精度方面已經(jīng)達到了相應的標準，所以采用硬接線的方式浪費了資源。硬接線的這些應用問題，特別是對于接入dcs用于監(jiān)測功能的信息，需要采用另外一種方式來完善，而通信方式代替硬接線就可以很好的解決這一問題，近幾年來網(wǎng)絡通信技術在發(fā)電廠的自動化控制中得到了廣泛應用，而且在應用中逐漸的發(fā)展完善，為火電廠電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)接入dcs提供了豐富的經(jīng)驗，為了提高火電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)自動化水平，很多的生產(chǎn)者都在不斷的進行電氣監(jiān)控系統(tǒng)的研究，火電廠的電氣信息接入dcs的方式變成了“硬接線+通信”的方式，很多的電廠中都以通信代替了硬接線技術，“硬接線+通信”方式已經(jīng)成為了當前火電廠電氣系統(tǒng)接入dcs的主流解決方案。三、“硬

7、接線+通信”方式的ecs的構成“硬接線+通信”方式的ecs一般采用的是分層分體系的結構，系統(tǒng)分為站控層、通信層、間隔層三部分，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖2所示。站控層一般采用的是客戶機/服務器的分布式結構，站控層由服務器、操作員工作站等組成，構成一個自動化控制中心，現(xiàn)在的電氣系統(tǒng)信息基本上都是通過通信方式接入到dcs中，但是這些信息的接入只是用作監(jiān)控功能，dcs還沒有開發(fā)針對電氣的軟件，通過ecs站控層可以實現(xiàn)電氣監(jiān)控，而且也能克服硬接線中不能事故追憶等的缺陷，更好的進行電氣系統(tǒng)的管理和維護，保證電氣系統(tǒng)的正常運行。通信層主要是管理信息，通過信息的搜集和分析完成職能。通信層是通過網(wǎng)絡接入到站控層的主干網(wǎng)

8、，一般通過通信管理機實現(xiàn)通信接口和格式的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，通信管理的接口可以和dcs處理單元相聯(lián)，達到信息共享?，F(xiàn)在ecs和dcs通信可以通過站控層通信網(wǎng)關和通信層的通信管理機制兩種方式進行，通信網(wǎng)關需要一個強大的網(wǎng)絡系統(tǒng)和網(wǎng)絡環(huán)境保障，它的優(yōu)點是可以接納大量的信息，dcs則需要專門的軟件模塊，受到dcs開放性的限制。間隔層是由很多的智能電器設備組成的，主要是完成電氣系統(tǒng)的現(xiàn)場信息采集、保護、控制和數(shù)據(jù)通訊功能。四、“硬接線+通信”方式的ecs應用中的問題“硬接線+通信”方式的ecs是首次在火電廠電氣系統(tǒng)中應用網(wǎng)絡，“硬接線+通信”方式的應用改變了dcs在電氣信息接入的模式，很多的信息

9、都是通過通信方式接入到dcs中，只用保留和工藝聯(lián)鎖控制相關的開關量輸入/輸出設備的硬接線，其余部分都實現(xiàn)了通信聯(lián)接2。將“硬接線+通信”方式應用到火電廠系統(tǒng)中，方便企業(yè)采用新的管理模式和維護方式，而且本身還具備很多的優(yōu)點。但是ecs在實施的過程中還存在很多的困難和問題，比如：dcs取消了很懂的變送器和io卡件，很多的人不能接受；進口dcs設備的通信開放性受限；通信方式的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多不具備很好的實時性；ecs站控層和通信層較復雜建設成本高。要解決這些問題，一方面需要ecs廠家根據(jù)用戶的實際需要提供更加先進、可靠的產(chǎn)品和服務，提高通信的實時性，提供更加完善的電氣完善管理功能；另一方面，需要電廠對ec

10、s充滿信心，做好ecs和dcs的互連規(guī)劃工作，更好提升進口設備的開放性和靈活性。五、全球通信方式的ecs的發(fā)展展望ecs從產(chǎn)生起都受到了用戶的熱烈追捧，更是在提高電氣自動化過程中不斷發(fā)展以達到和ds的無縫連接的目的，但是就目前的情況而言還只能進行監(jiān)控，不能實現(xiàn)全球通信方式，當前的全球通信方式研究結果如圖3所示，這種方式下的通信實時性較高，完全可以滿足電廠工藝聯(lián)鎖控制的需求。在未來的發(fā)展中如果參與工藝聯(lián)鎖的綜保裝置能夠根據(jù)ecs和dcs相關要求將控制信息和非控制信息分開，通過獨立接口接入dpu和ecs通信管理機，信息的實時性和可靠性方面將得到提升，但是負荷增加將會對技術提出更高的要求，所以在未來的發(fā)展中需要dcs廠家、ecs廠家和電廠相互合作才能更好的實現(xiàn)全球通信方式的ecs。六、結語隨著我國電力實業(yè)的發(fā)展，電氣監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛應用，就現(xiàn)階段而言，“硬接線+通信”是最好解決ecs接入dcs實現(xiàn)機爐電一體化控制難題的方式，但是隨著技術的進步，在未來全球通信方式也將