王立妍，張洪亮

華電內蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司生產技術部，內蒙 古包頭 014013

0 引言

基于現(xiàn)場總線模式的發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮電氣保護測控設備在電廠自動化監(jiān)控中的功能。電氣監(jiān)控系統(tǒng)采用的分層分布式結構，可保證系統(tǒng)的實時性和可靠性。電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS后臺軟件所具有的強大功能，不僅能保證電廠正常運行時采用的DCS為主的操作模式，而且給電廠運行維護人員提供了豐富的控制操作、數(shù)據分析、在線故障查找、報表統(tǒng)計、歷史曲線等功能，完全可以作為DCS在出現(xiàn)故障或檢修調試時的一種安全運行手段[1]。

1 電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵點

由于電氣監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網以及接入DCS可能帶來的問題，在設計一個高效合理的發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)之前，應先了解ECS系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵點，主要為[2]：

1）總線協(xié)議，即總線標準。一種類型的總線，只要其總線協(xié)議一經確定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數(shù)字化通信傳輸為基本依據。但由于各種原困，各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。

2）ECS系統(tǒng)的基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置。數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是ECS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎，ECS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動控制裝置與現(xiàn)場裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。如果現(xiàn)場裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，不具備數(shù)字通信功能，那么所謂的雙向數(shù)字通信只是一句空話，也不能稱之為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。再者，現(xiàn)場總線的一大特點就是要增加現(xiàn)場一級的控制功能。

3）電氣聯(lián)鎖問題。發(fā)電廠中存在很多聯(lián)鎖回路，盡管聯(lián)鎖的邏輯比較簡單，但是電氣設備本身操作復雜，以鍵基于RS-485／RS-232的通信并不十分穩(wěn)定，容易出現(xiàn)通信中斷，從而造成聯(lián)鎖失效，因此在聯(lián)鎖實現(xiàn)上是采用硬接線還是采用通訊也是一個關鍵問題。

4）功能問題。電氣系統(tǒng)聯(lián)網后，如果只在DCS中有監(jiān)視、測量、動作等簡單功能，并不能在深層次上提高電氣系統(tǒng)的運行維護管理水平，也無法體現(xiàn)出電氣系統(tǒng)接入DCS實現(xiàn)聯(lián)網自動純的優(yōu)越性。

2 電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的組網方案及功能

2.1 系統(tǒng)結構

結合上述存在問題和實施要點，一個完善的ECS系統(tǒng)，其設計思想為：系統(tǒng)采用分散式就地的集保護、測量、控制、通信于一體的只能前端設備，用現(xiàn)場總線把這些設備的通信接口連接起來構成電氣監(jiān)控網絡；通過以太網連接設備將數(shù)據庫服務器、電氣運行工作站、維護工程師站、遠東工作站等組網構成電氣監(jiān)控管理上位機系統(tǒng)；通過通信管理機連接DCS系統(tǒng)；通過服務組件與電廠的MIS，SIS等互聯(lián)。廠用電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)(ECS)應采用分層分布式的系統(tǒng)結構。系統(tǒng)結構主要分為上位機系統(tǒng)監(jiān)控層、通訊管理層、現(xiàn)場保護測控單元層三層。

2.2 組網方案

電氣監(jiān)控系統(tǒng)可以理解為DCS系統(tǒng)的一個獨立子系統(tǒng)，因此，ECS一般是獨立組網，然后與DCS聯(lián)網實現(xiàn)信息共享。組網方案的優(yōu)劣，直接關系到電廠運行的可靠性、實時性和安全性。

根據ECS與DCS的聯(lián)絡方式進行分類，可分為：硬接線和現(xiàn)場總線相結合的方式和完全現(xiàn)場總線方式；根據FECS組網的方式分類，又可分為：面向對象的組網模式和面向過程的組網模式。

2.2.1 硬接線和現(xiàn)場總線相結合的方式

大型火力發(fā)電廠的現(xiàn)場保護測控單元層的裝置數(shù)量眾多，為了保證系統(tǒng)的實時性和可靠性，需將這些裝置分為若干組，再通過現(xiàn)場總線分別組網至對應的通訊主控單元，通訊主控單元通過100m以太網和ECS系統(tǒng)自身的上位機系統(tǒng)監(jiān)控層進行通訊。在這種方式下，每個主控單元均提供與DCS的通訊接口，該通訊接口可以是串行接口，也可以是以太網。ECS和DCS之間的數(shù)據交換可通過通訊主控單元與DCS的DPU直接通訊完成，或者由ECS監(jiān)控層與DCS監(jiān)控層經過網橋通訊完成。

2.2.2 完全現(xiàn)場總線方式

本方案的系統(tǒng)結構與上一方案基本相同。不同之處在于將上述保留的硬接線也取消，全部采用通訊方式完成。此時，ECS往往根據DCS系統(tǒng)DPU的配置情況配備通訊主控單元，即把與熱工生產流程密切相關的電動機等負載保護、測控設器按DPU分組，接入通訊主控單元，通訊主控單元與DPU一一對應，實現(xiàn)通訊主控單元與DPU進行一對一通訊。通訊接口可以是串行接口(RS232／422／485)，也可以是以太網。

2.2.3 面向對象的組網模式

根據廠用電原理接線的分段對現(xiàn)場保護測控層設備進行分組，按段通過現(xiàn)場總線分別組網至對應的通信管理層主控革元，發(fā)交組保護，起/備變保護、勵磁調節(jié)等智能設備成組接入通信管理機，再由主控單元通過以太網與上位桃系統(tǒng)監(jiān)控層進行通訊。

在完全現(xiàn)場總線方式下，面向對象的組網模式不便于DCS過程控制，而在硬接線和現(xiàn)場總線相結合的方式下，可通過硬接線方式將實時性要求高參與邏輯控制的工藝流程信息與DCS系統(tǒng)DPU對應，解決此問題。因此面向對象的組網模式多采用硬接線與現(xiàn)場總線相結合的方式。

2.2.4 面向過程的組網模式

根據發(fā)電廠的控制流程，把與熱工控制流程相關的廠用電動機保護測控設備等按DCS的DPU分組的方式分組，并接入響應的通信管理機與DCS的分布式處理單元DPU對應通信，廠用電源保護測控設備成組接入通信管理機，發(fā)變組保護、起／備變保護、勵磁調節(jié)等智能設備成維接入通信管理機，再由主控單元通過以太網與上位機系統(tǒng)監(jiān)控層進行通信。

3 結論

面向對象和面向過程的發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)，具有通用性好、可維護性強、易操作性強、實用性強等特點和優(yōu)點。本文從電氣系統(tǒng)自身所具有的特點出發(fā)，介紹了ECS的發(fā)展狀況，并著重討論了ECS系統(tǒng)的系統(tǒng)結構、組網模式和所具備的功能。

[1]楊中，章建民.RCS-9000電氣監(jiān)控系統(tǒng)在燃機電廠的應用[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28（7）.

[2]師法民，吳偉，張克惠，等.電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)組網模式及其與分散控制系統(tǒng)接入方式的研究[J].電網技術，2008，32（11）.