火力發電廠電氣控制系統中現場總線技術的應用及故障排除探索

胡超志

(山西漳電大唐塔山發電公司，大同 037001)

0 引 言

在火電廠發展速度日益提高的當下，電廠也呈現出了較過去更為理想的自動化水平，基于此，火電廠紛紛加入信息化管理的陣營，希望能夠通過對信息系統加以建立的方式，確保自身價值能夠得到應有實現，這也是對現場總線技術加以應用的設想被提出的背景。事實證明，酌情引入相關技術，可推動電廠設備朝著更加智能的方向前進，通過信息互通的方式，使一體化管控的設想成為現實，本文所探索課題的現實意義有目共睹。

1 現場總線技術介紹

總線控制是以電子自動化為最終目標的智能系統，通過可續管控變壓機組、發電機組及其他電網設備的方式，在推動電氣行業朝著自動化方向前進的基礎上，確保其安全性和可靠性能夠得到顯著提高的技術。

現有研究及所得結論表明，總線控制系統具有較廣的管控范圍，可以通過敷設線路信號的方式，確保勵磁系統及變壓器始終處于理想運行環境下，此外，該系統還可被用來對單元機組進行監控，例如，照明變壓器、公共變壓器等。事實證明，對其加以應用，一方面能夠使電源、電路得到有效保護，另一方面可以通過協調變壓器的方式，盡快解決突發情況，避免更嚴重后果的出現[1]。

2 現場總線技術應用價值

現場總線系統和傳統系統的區別，通常體現在分散性、開放性與投資成本上，在上述方面，現場總線系統均表現出了無法比擬的優勢，這也是該系統得到大力推廣的原因所在。

2.1 系統分散

現場總線系統所包含控制器節點的布置范圍相對分散，這樣做的目的是對大系統進行分割，使其成為多個小系統，通過化繁為簡的方式，降低管控及后續工作的難度。簡單來說，就是通過分散布置的方式，賦予系統更為突出的靈活性，相關人員可根據實際需求，對系統進行擴建或是重組，確保其作用能夠得到應有發揮。

2.2 開放性強

研究表明，現場總線控制所依托框架為分布式結構，通過分散布置控制器節點的方式，確保智能設備得到實時管控，隨著拓撲結構的形成，主機工作得到分擔，不僅其使用壽命可以得到延長，管控效率也更加接近預期。

本文所研究系統與常規系統的區別極為明顯，該系統具有極強的開放性，通過不設限的方式，增加了可選設備的類型，與此同時，該系統還能夠兼容不同通信介質，火電廠可結合自身情況，對光纖電纜(如圖1所示)、雙絞線或是同軸電纜加以應用，確保信息得到有效傳輸。而利用封閉結構控制單元機組的常規系統，并不具備對多家智能設備進行同時應用的條件，這也是制約其作用得到發揮的原因。

圖1 光纖電纜

2.3 價格低廉

現階段，對線路進行管控的側重點為造價，但在實際工作中，可被用來對系統質量加以衡量的依據并非只有造價，除特殊情況外，計費控制和系統成本均與整體計算存在密切聯系。由此可見，針對成本預算所開展管控工作，其最終目的主要是縮短開發周期，而相關技術的出現，使原有運輸方式發生了更改，早期的一對一傳輸被一對多傳輸所取代，在確保模擬系統能夠得到全面控制的前提下，使后期布線與維護所需成本得到大幅降低[2]。除此之外，隨著設備調試與校驗系統被投入應用，火電廠無需聘請大量維修人員，這樣做既能夠節約人力資源，又可減少勞動成本。綜上，無論是從生產過程，還是使用周期來看，對現場總線技術加以應用，均有降低成本的效果。

3 現場總線技術故障排除探究

對火電廠進行管控所用系統，主要為EFCS系統和ECMS系統，在開展現場管理工作時，對不同系統加以使用，通常能夠帶來不同的影響與連鎖反應，只有以作用基礎為落腳點，才能使系統得到全面管控。

3.1 系統構成

首先是管理網絡通訊的通訊層。這里的通訊，主要指的是控制設備與通訊設備，還有基于互聯網所建立的信息通道，其中，信息通道的作用是對控制系統進行連接，使遠程操作具有實現途徑。此外，相關人員還要明確一點，通訊既包括系統對設備的控制，同時還包括人員通訊和交流。

其次是構成系統所不可缺少的間隔層，而間隔層的另外一個“身份”，是確保通訊層能夠發揮出應有功能的基礎層。由此可見，間隔層建設成果，通常會給其他層能否得到高效建設帶來直觀且巨大的影響，只有順利完成建設間隔層的工作，才能使火電廠現有智能設備盡數投入使用，例如，采集參數的設備、切換電源的設備，還有上文提到的通訊設備等。

最后是圍繞計算機所建立的站控層。其作用主要是為專業軟件提供運行載體，通過分析總線控制系統所采集數據的方式，為設備監管工作提供參考。目前，多數火電廠對站控層進行建設并投入運行所依托軟件，均為故障診斷軟件和錄波分析軟件，這點需要尤為注意。

3.2 常見故障

其一，對現有電力系統而言，通過整合不同控制方案所得ECMS系統，具有突出的使用價值，相關人員可借助現場總線技術，在對應用方案加以確定的前提下，經由系統通信達到全面管控總線體系的目的。結合總線體系所展現出特征與訴求可知，對ECMS系統進行應用，可使火電廠現有機組得到有效控制，基于此所建立應用體系，其普適性與有效性自然不言而喻。但要注意一點，由于該系統往往獨立于其他系統而存在，因此，現有技術并不支持ECMS與DCS進行無縫對接，這也是資源配比始終無法達到理想水平的主要原因[3]。另外，獨立管理大大增加了外界故障出現的幾率，日后所開展工作也會受到影響。

其二，由ECMS系統衍生出的EFCS系統，對ECMS的不足進行了彌補。該系統強調以互聯網體系為依托，通過連接DCS系統展開實時通訊的方式，使ECMS所面臨問題得到了規避與解決。與此同時，該系統能夠最大程度滿足常規電動機所提出需求，但對大型電動機而言，EFCS系統并不適用，這是因為常規電動機與大型電動機所采用的接線方式往往有顯著差異存在，在對系統進行更新時，如果系統后臺存在漏洞，電動機出現故障的幾率將大幅提升。

3.3 排除方法

DCS系統及其他常規控制系統不僅規模有限，還較易被外界因素所影響，導致自身價值無法實現。而利用現場總線技術對常規系統加以優化所形成ECMS系統，既具有極大的信息容量，還可被用來對系統設備進行實時監督與管理。除此之外，即便使用環境有所改變，智能裝置的存在，同樣能夠確保系統固有監控作用得到應有實現。無論是控制系統信息，還是對電器電壓裝置加以使用，引入智能安全裝置，均可使其實用性得到顯著提升，集中管理的設想也能夠成為現實。而從強調隨機調節的控制室的視角來看，上述做法所帶來的積極影響，通常體現在兩個方面，分別是：其一，通過系統控制的方式，保證智能裝置能夠長期處于正常運行狀態；其二，在降低日常維護與診斷工作難度的基礎上，賦予監管環節更為理想的穩定性[4]。

3.4 注意事項

受自身規模制約，DCS系統僅能對少量電氣I/O進行引入，而擁有極大信息容量的ECMS，可將電氣智能裝置等原有系統無法管控的設備納入監測范圍，確保相關人員能夠對現場信息有更加全面的了解。另外，以現場總線為依托，將電氣遙測信號向DCS進行傳入的通信方式，由于只需要記錄開關位置與控制命令，通常不會出現記錄錯誤。在模擬采樣等環節，ECMS也有極為明顯的優勢，具體表現在僅需憑借專用電纜，就可將采集信號盡數傳入相應系統，在確保工作效率的前提下降低接入成本。

由于現場總線控制需要應用到大量電氣設備，而被引入我國時間較短的自動化產品，目前尚未形成統一質量標準，要想避免不必要問題出現，火電廠應與能力強、信譽良好的集成供應商達成合作關系，只有這樣才能保證設備協調，現場總線控制優勢自然能夠得到應有發揮。除此之外，對上述技術加以應用時，相關人員應對系統特點加以考慮，總線長短與通信速率的關系為負相關，也就是說，對現場總線進行延長會導致通信速率變慢，基于此，在對節點進行布置時，支路節點數量是需要尤其注意的部分，應做到視情況縮短輻射距離并避開可能給信號帶來干擾的物體，確保通訊及時并且順暢。

4 結束語

由上文所敘述內容可知，基于現場總線技術對火電廠設備進行科學管理很有必要，這樣做所帶來積極影響主要體現在三個方面，其一，推動電網朝著更加穩定的方向前進，其二，使成本及線纜維護工作擁有更為理想的環境，隨著智能識別元件被投入應用，在業務擴展方面，火電廠也具備了相應依據，其三，通過深化信息處理的方式，為相關體系的構建助力，并為持續發展目標的達成做鋪墊。