摘要:本文首先分析了現(xiàn)行發(fā)電廠廠用電氣監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)與硬件發(fā)展狀況，然后，對系統(tǒng)功能的解決方案做了簡要的介紹。最后，分析該系統(tǒng)的優(yōu)點并展望未來的系統(tǒng)發(fā)展。

關(guān)鍵詞: 發(fā)電廠 廠用電氣 監(jiān)控系統(tǒng)

自上世紀90年代以來，伴隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)廠站自動化水平得以迅速提高，具體表現(xiàn)在火電機組的熱工控制全面采用分散控制系統(tǒng)(DCS)，水電機組的全盤自動化技術(shù)日趨成熟，變電站自動化發(fā)展更快，以分層分布為主要特征的綜合自動化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。與此不相協(xié)調(diào)的是發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動化水平發(fā)展緩慢，除部分繼電保護和自動裝置實現(xiàn)微機化并具備通訊功能外，大部分電氣監(jiān)控仍然停留在控制屏臺上一對一的硬手操和常規(guī)儀表、光字牌的水平，控制邏輯一般由控制開關(guān)、繼電器和開關(guān)的輔助接點通過硬接線實現(xiàn)。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)電機組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，隨之而來的監(jiān)測任務(wù)增多，控制任務(wù)愈加復(fù)雜。常規(guī)的監(jiān)控方式給日常的運行和維護帶來不便，安全性和可靠性也不高。近年來，以現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在變電站綜合自動化系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使得發(fā)電廠廠用電氣監(jiān)控系統(tǒng)(Electric Control System，ECS)應(yīng)運而生，ECS的現(xiàn)行解決方案可歸結(jié)如下三類:硬接線方式 (原有DCS系統(tǒng)的擴展)、硬接線+通信方式、全通信方式。

1、硬接線方式 (原有DCS系統(tǒng)的擴展)

硬接線方式電氣信息通過硬接線接入DCS(見下圖)。接入信息主要包括開關(guān)量輸入(DI)、開關(guān)量輸出(DO)和模擬量輸入(AI)，接入方式為空接點和4mA-20mA直流信號。

硬接線方式結(jié)構(gòu)

采用硬接線方式后，通過DCS的CRT實現(xiàn)了電氣相關(guān)信息的顯示報警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)，有效提高了整個電氣控制的安全性和可靠性，同時擴大了DCS的控制范圍，實現(xiàn)了機爐電系統(tǒng)的一體化運行和監(jiān)控。

硬接線方式的優(yōu)點是:電氣量的I0模件柜集中布置，便于管理，設(shè)備運行環(huán)境好;信號傳輸中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少，對現(xiàn)場信號的反應(yīng)快速、可靠，連接電纜一次敷設(shè)正確后，發(fā)生故障的概率較低，維護工作量小。

2、硬接線+通信方式

硬接線+通信方式的ECS克服硬接線方式的不足，特別是對于接入DCS用于監(jiān)測功能的信息，考慮采用通信方式部分取代硬接線，以現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)。一般采用分層分布體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為站控層、通信層和間隔層 。

站控層一般采用客戶服務(wù)器的分布式結(jié)構(gòu)，由服務(wù)器、操作員工作站、維護工作站和通信網(wǎng)關(guān)等組成，構(gòu)成電氣系統(tǒng)監(jiān)控、管理和與DCS、管理信息系統(tǒng)(MIS)、監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)等自動化系統(tǒng)互聯(lián)的中心。

通信層一般以通信管理機為核心，對信息起到分組和上傳下達的作用，通過1OOMbit/S以太網(wǎng)接入站控層的實時主干網(wǎng)，廠用電綜保裝置通過RS-485或現(xiàn)場總線接入通信管理機，對于除廠用電綜保裝置外的第三方智能電氣設(shè)備，例如發(fā)變組保護、啟備變保護等，一般通過通信管理機實現(xiàn)通信接口和協(xié)議格式的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)完整的電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

間隔層包括分散安裝的廠用電綜保裝置(例如電動機保護測控裝置、低壓變壓器保護測控裝置等)、380V電動機控制器、發(fā)變組保護、廠用電快切裝置等智能電氣設(shè)備，完成對電氣系統(tǒng)現(xiàn)場信息的采集、保護、控制和數(shù)據(jù)通信等功能。

3、全通信方式

在這種方式中，通信管理機按電廠工藝過程配置，參與工藝聯(lián)鎖控制的通信管理機與相應(yīng)的DPU一對一進行通信，由于每個工藝過程的電動機綜保裝置數(shù)量較少，因而通信實時性較高，完全可以滿足電廠工藝聯(lián)鎖控制的要求。對于不參與工藝聯(lián)鎖的電氣信息，通過ECS站控層的通信網(wǎng)關(guān)接入DCS。

在發(fā)電廠廠用電氣監(jiān)控系統(tǒng)(ECS)實施綜合自動化，其最終目標是運行人員憑借綜合自動化系統(tǒng)，通過操作員工作站的顯示器、鼠標和鍵盤對全廠電氣設(shè)備進行監(jiān)控和管理。實現(xiàn)綜合自動化以后，不僅是電氣系統(tǒng)的控制模式將發(fā)生根本改變，發(fā)電廠的自動化水平和經(jīng)濟效益也將得到很大程度的提高。其優(yōu)越性體現(xiàn)在以下諸多方面:

1、電氣設(shè)備進入廠用電氣監(jiān)控系統(tǒng)(ECS)后，取消了常規(guī)的強電控制屏臺，取消了大量的常規(guī)表計和光字牌，所有斷路器的控制操作均可在操作員工作站上實現(xiàn)軟手操，降低了勞動強度且節(jié)省投資。

2、發(fā)電機系統(tǒng)可實現(xiàn)由零起升速、升壓到并網(wǎng)帶初始負荷的程序控制和軟手操控制。

3、廠用電系統(tǒng)按啟動/停機階段和正常運行階段的要求實現(xiàn)程序控制和軟手操控制。

4、易于實現(xiàn)發(fā)電廠電氣系統(tǒng)防誤閉鎖功能，減少誤操作。

5、系統(tǒng)軟件為電氣各子系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)清晰的系統(tǒng)圖，如發(fā)變組系統(tǒng)圖、廠用電系統(tǒng)圖、廠用電公用部分系統(tǒng)圖和升壓站系統(tǒng)圖等。

6、實現(xiàn)對所有電氣設(shè)備的測量、保護、控制、監(jiān)視和信息管理。

隨著ECS系統(tǒng)的日趨穩(wěn)定和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，通信速度和系統(tǒng)可靠性將完全得到保證，實質(zhì)性地實現(xiàn)控制邏輯、提高電氣控制水平及系統(tǒng)運行管理水平，廠用電氣系統(tǒng)的控制完全由全通信方式實現(xiàn)，徹底取代硬接線形式，這樣也將真正得到用戶的廣泛接受和應(yīng)用。

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作者簡介:

王喆:1975年12月17日出生所在單位:中電投電力工程有限公司煙臺分公司 所在部門:安全質(zhì)保部 職務(wù):電氣工程師