火電廠電氣監控系統使用DCS監控的分析

林青

（張家港沙洲電力有限公司 215624）

火電廠電氣監控系統使用DCS監控的分析

林青

（張家港沙洲電力有限公司 215624）

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

自動化；電氣監控系統；運行管理

引言

集散控制（DCS）從1980年就開始運用到300MW以上的火電廠中，起初只是運用到了鍋爐和汽機上，并且效果明顯，極大的提高了機爐的控制水平。但是由于電氣系統和熱工之間存在很大的兼容問題，直到上個世紀九十年代中期才將DCS引入到電氣系統中，但是引入的方式是硬接線，并沒有將其與網絡系統連接。現在隨著通信技術及自動化技術的發展怎么樣將電氣系統和熱工的自動化系統很好的融合是現在火電廠自動化進程中的最大問題之一。目前火電廠主要有硬接線、硬接線和通信相結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引入DCS中，通過這種方式實現電氣系統中各種裝置的運行調控。這種接線方式最主要的優點是可以實現電氣量模塊的整體控制，反應速度增快、可靠性增強、維護時的工作量降低、使故障發生的概率大大下降。使用硬接線方式引入DCS有一次性投資比較大的缺點，但是在沒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可。所以在對自動化、可靠性要求越來越高的前提下，硬接線方式仍然占有很大的市場空間。硬接線方式在火電廠的實際應用中也存在很多問題：

（1）DCS所傳遞的信息容量有限，無法滿足大數據的快速處理，并且使用時需要大量的變送器，I/O卡件等十分繁雜配套設備，造成DCS可靠性降低。

（2）DCS不具備自動抄表、數據記憶的功能，也無法完成數據的自動記錄及傳輸。如果出現事故不利于事故原因的排查及自動保護，整體觀察引入DCS系統的自動化水平無法完全達到實際要求。

（3）火電廠的電氣系統中引入DCS需要處理大量相關的電壓、電流、功率等數據，使用硬接線方式，DCS在工作時需要配置很多重復的硬件設施來保證最終結果的可靠性及實時性。這種方式就造成了巨大的硬件資源的浪費。為了能夠將DCS的功能發揮到最大，目前提出了一種將硬接線和通信方式相結合的辦法來引入DCS。特別是最近幾年，以網絡通信為代表的新技術逐步在火電廠得到運用，并且為硬接線和通信相結合的方式接入DCS創造了條件。

2 硬接線加通信方式

硬接線和通信相結合的方式接入DCS，接入的ECS則采用站控層、通信層、間隔層三層結構，組成分層的結構體系搭建網絡，每一層都有其特定的控制功能。站控層可以相對獨立的完成對于電氣系統的監控工作，可以最大限度的為DCS工作時提供備用控制方案，并且還肩負著很多基礎信息的處理、維護、管理等工作，在ECS的通信管理系統中占有舉足輕重的地位，可以實現信息的有效傳達。通信層具體工作時可以利用100Mbit/S的以太網直接連接到ECS的站控層實現整個電氣系統的聯網，這種接入方式能將勵磁系統、直流系統、快切裝置等第三方的智能設備有效的連接起來實現對大數據的聯網處理，極大的提高了系統的處理速度。但是由于DCS本身的限制，DCS不能無限制的處理信息，在特殊要求時需要利用專門的軟件模塊來增大DCS的開放性減少其限制。間隔層則主要包括電氣系統的保護裝置、電機控制裝置、快切裝置等智能化的電場設備，通過這些設備實現對工作中的電氣系統的信息收集、保護、傳輸等功能。

ECS用硬接線和通信相結合的方式引入DCS，實現了火電廠在電氣系統方面的網絡化，第一次將電壓、電流、設備運行狀況及相關信息以通信方式實現DCS的接入，僅僅熱工聯鎖相關的裝置未實現網絡化仍然是硬接線方式。硬接線和通信相結合的方式引入DCS所具備的優缺點主要是：

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

（2）實現高精度電氣系統的運行控制，并且具備記憶、記錄、分析、自動維護等功能，大大加強了火電廠的自動化進程。

最近幾年、火電廠的自動化進程都大大加強，特別是新建的300MW以上火電廠都基本實現了網絡化操作，但是這樣也帶來了很多問題：硬接線和通信相結合的方式不能實現全方位的通信連接，在可靠性方面和硬接線方式有一定距離。對維護工作造成了巨大的難度，同時也對網絡系統提出了更高的要求。為了解決以上問題全通信系統的接入方式也逐步的進入了人們的視野。

3 全通信方式

ECS產生的主要作用就是實現電氣系統的自動化，提高火電廠的自動化進程，但是怎么樣實現ECS與DCS的無縫對接一直是困擾業界的問題，雖然硬接線、硬接線和通信相結合的方式能在一定程度上實現ECS與DCS的無縫對接，但是仍然無法滿足客戶的需要。近些年國內一些ECS公司與火電廠逐步加強合作，為ECS全通信方式接入DCS積累了很多經驗。全通信方式接入DCS，可以最大限度的減少配套裝備的電動機數量，提高通信網絡的實時性監控，完全可以滿足客戶的技術要求。但是在實施這種接入方式時也面臨了很多問題：

（1）全通信接入方式實現之后可以通過網絡實現火電廠運行的實時控制，但是控制的網絡結構只在3層以內，然而傳統的控制網絡會達到4層，外加DCS自身開放程度的局限性，都會對火電廠自動化通信網絡的控制產生很大制約。這樣的局限性造成很多客戶對這種接入方式的的望而卻步。

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

（3）通信網絡的維護難度升級，控制和非控制系統信息混合，通信系統負荷增加。

只要能夠將控制信息與非控制信息合理的分配，使用不同的處理方式處理，必定在實現全通信網絡監控火電廠運行控制的前提下，增強相關信息處理的實時性與可靠性，極大的減少了相關通信設施的負荷量，打破DCS自身局限性的限制，成為滿足廣大客戶要求的接入方式。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化發展的必然趨勢。

4 結語

近些年、我國電力水平有極大的發展，對于大容量的火電廠的投資力度越來越大，對于ECS接入DCS的要求也是越來越高。為了滿足火電廠對自動化進程的要求，必須加快ECS接入DCS的研究，探索出實時性、可靠性等方面全部滿足客戶要求的全通信接入方式。

TM764

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1004-7344（2016）07-0093-01

2016-2-20