胡超志

(山西漳電大唐塔山發(fā)電公司，大同 037001)

0 引 言

在火電廠發(fā)展速度日益提高的當(dāng)下，電廠也呈現(xiàn)出了較過去更為理想的自動(dòng)化水平，基于此，火電廠紛紛加入信息化管理的陣營(yíng)，希望能夠通過對(duì)信息系統(tǒng)加以建立的方式，確保自身價(jià)值能夠得到應(yīng)有實(shí)現(xiàn)，這也是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)加以應(yīng)用的設(shè)想被提出的背景。事實(shí)證明，酌情引入相關(guān)技術(shù)，可推動(dòng)電廠設(shè)備朝著更加智能的方向前進(jìn)，通過信息互通的方式，使一體化管控的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，本文所探索課題的現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)介紹

總線控制是以電子自動(dòng)化為最終目標(biāo)的智能系統(tǒng)，通過可續(xù)管控變壓機(jī)組、發(fā)電機(jī)組及其他電網(wǎng)設(shè)備的方式，在推動(dòng)電氣行業(yè)朝著自動(dòng)化方向前進(jìn)的基礎(chǔ)上，確保其安全性和可靠性能夠得到顯著提高的技術(shù)。

現(xiàn)有研究及所得結(jié)論表明，總線控制系統(tǒng)具有較廣的管控范圍，可以通過敷設(shè)線路信號(hào)的方式，確保勵(lì)磁系統(tǒng)及變壓器始終處于理想運(yùn)行環(huán)境下，此外，該系統(tǒng)還可被用來對(duì)單元機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控，例如，照明變壓器、公共變壓器等。事實(shí)證明，對(duì)其加以應(yīng)用，一方面能夠使電源、電路得到有效保護(hù)，另一方面可以通過協(xié)調(diào)變壓器的方式，盡快解決突發(fā)情況，避免更嚴(yán)重后果的出現(xiàn)[1]。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)的區(qū)別，通常體現(xiàn)在分散性、開放性與投資成本上，在上述方面，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)均表現(xiàn)出了無法比擬的優(yōu)勢(shì)，這也是該系統(tǒng)得到大力推廣的原因所在。

2.1 系統(tǒng)分散

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)所包含控制器節(jié)點(diǎn)的布置范圍相對(duì)分散，這樣做的目的是對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行分割，使其成為多個(gè)小系統(tǒng)，通過化繁為簡(jiǎn)的方式，降低管控及后續(xù)工作的難度。簡(jiǎn)單來說，就是通過分散布置的方式，賦予系統(tǒng)更為突出的靈活性，相關(guān)人員可根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)建或是重組，確保其作用能夠得到應(yīng)有發(fā)揮。

2.2 開放性強(qiáng)

研究表明，現(xiàn)場(chǎng)總線控制所依托框架為分布式結(jié)構(gòu)，通過分散布置控制器節(jié)點(diǎn)的方式，確保智能設(shè)備得到實(shí)時(shí)管控，隨著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成，主機(jī)工作得到分擔(dān)，不僅其使用壽命可以得到延長(zhǎng)，管控效率也更加接近預(yù)期。

本文所研究系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的區(qū)別極為明顯，該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的開放性，通過不設(shè)限的方式，增加了可選設(shè)備的類型，與此同時(shí)，該系統(tǒng)還能夠兼容不同通信介質(zhì)，火電廠可結(jié)合自身情況，對(duì)光纖電纜(如圖1所示)、雙絞線或是同軸電纜加以應(yīng)用，確保信息得到有效傳輸。而利用封閉結(jié)構(gòu)控制單元機(jī)組的常規(guī)系統(tǒng)，并不具備對(duì)多家智能設(shè)備進(jìn)行同時(shí)應(yīng)用的條件，這也是制約其作用得到發(fā)揮的原因。

圖1 光纖電纜

2.3 價(jià)格低廉

現(xiàn)階段，對(duì)線路進(jìn)行管控的側(cè)重點(diǎn)為造價(jià)，但在實(shí)際工作中，可被用來對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量加以衡量的依據(jù)并非只有造價(jià)，除特殊情況外，計(jì)費(fèi)控制和系統(tǒng)成本均與整體計(jì)算存在密切聯(lián)系。由此可見，針對(duì)成本預(yù)算所開展管控工作，其最終目的主要是縮短開發(fā)周期，而相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)，使原有運(yùn)輸方式發(fā)生了更改，早期的一對(duì)一傳輸被一對(duì)多傳輸所取代，在確保模擬系統(tǒng)能夠得到全面控制的前提下，使后期布線與維護(hù)所需成本得到大幅降低[2]。除此之外，隨著設(shè)備調(diào)試與校驗(yàn)系統(tǒng)被投入應(yīng)用，火電廠無需聘請(qǐng)大量維修人員，這樣做既能夠節(jié)約人力資源，又可減少勞動(dòng)成本。綜上，無論是從生產(chǎn)過程，還是使用周期來看，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)加以應(yīng)用，均有降低成本的效果。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)故障排除探究

對(duì)火電廠進(jìn)行管控所用系統(tǒng)，主要為EFCS系統(tǒng)和ECMS系統(tǒng)，在開展現(xiàn)場(chǎng)管理工作時(shí)，對(duì)不同系統(tǒng)加以使用，通常能夠帶來不同的影響與連鎖反應(yīng)，只有以作用基礎(chǔ)為落腳點(diǎn)，才能使系統(tǒng)得到全面管控。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

首先是管理網(wǎng)絡(luò)通訊的通訊層。這里的通訊，主要指的是控制設(shè)備與通訊設(shè)備，還有基于互聯(lián)網(wǎng)所建立的信息通道，其中，信息通道的作用是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，使遠(yuǎn)程操作具有實(shí)現(xiàn)途徑。此外，相關(guān)人員還要明確一點(diǎn)，通訊既包括系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的控制，同時(shí)還包括人員通訊和交流。

其次是構(gòu)成系統(tǒng)所不可缺少的間隔層，而間隔層的另外一個(gè)“身份”，是確保通訊層能夠發(fā)揮出應(yīng)有功能的基礎(chǔ)層。由此可見，間隔層建設(shè)成果，通常會(huì)給其他層能否得到高效建設(shè)帶來直觀且巨大的影響，只有順利完成建設(shè)間隔層的工作，才能使火電廠現(xiàn)有智能設(shè)備盡數(shù)投入使用，例如，采集參數(shù)的設(shè)備、切換電源的設(shè)備，還有上文提到的通訊設(shè)備等。

最后是圍繞計(jì)算機(jī)所建立的站控層。其作用主要是為專業(yè)軟件提供運(yùn)行載體，通過分析總線控制系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的方式，為設(shè)備監(jiān)管工作提供參考。目前，多數(shù)火電廠對(duì)站控層進(jìn)行建設(shè)并投入運(yùn)行所依托軟件，均為故障診斷軟件和錄波分析軟件，這點(diǎn)需要尤為注意。

3.2 常見故障

其一，對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)而言，通過整合不同控制方案所得ECMS系統(tǒng)，具有突出的使用價(jià)值，相關(guān)人員可借助現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，在對(duì)應(yīng)用方案加以確定的前提下，經(jīng)由系統(tǒng)通信達(dá)到全面管控總線體系的目的。結(jié)合總線體系所展現(xiàn)出特征與訴求可知，對(duì)ECMS系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，可使火電廠現(xiàn)有機(jī)組得到有效控制，基于此所建立應(yīng)用體系，其普適性與有效性自然不言而喻。但要注意一點(diǎn)，由于該系統(tǒng)往往獨(dú)立于其他系統(tǒng)而存在，因此，現(xiàn)有技術(shù)并不支持ECMS與DCS進(jìn)行無縫對(duì)接，這也是資源配比始終無法達(dá)到理想水平的主要原因[3]。另外，獨(dú)立管理大大增加了外界故障出現(xiàn)的幾率，日后所開展工作也會(huì)受到影響。

其二，由ECMS系統(tǒng)衍生出的EFCS系統(tǒng)，對(duì)ECMS的不足進(jìn)行了彌補(bǔ)。該系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以互聯(lián)網(wǎng)體系為依托，通過連接DCS系統(tǒng)展開實(shí)時(shí)通訊的方式，使ECMS所面臨問題得到了規(guī)避與解決。與此同時(shí)，該系統(tǒng)能夠最大程度滿足常規(guī)電動(dòng)機(jī)所提出需求，但對(duì)大型電動(dòng)機(jī)而言，EFCS系統(tǒng)并不適用，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)電動(dòng)機(jī)與大型電動(dòng)機(jī)所采用的接線方式往往有顯著差異存在，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新時(shí)，如果系統(tǒng)后臺(tái)存在漏洞，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的幾率將大幅提升。

3.3 排除方法

DCS系統(tǒng)及其他常規(guī)控制系統(tǒng)不僅規(guī)模有限，還較易被外界因素所影響，導(dǎo)致自身價(jià)值無法實(shí)現(xiàn)。而利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)常規(guī)系統(tǒng)加以優(yōu)化所形成ECMS系統(tǒng)，既具有極大的信息容量，還可被用來對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與管理。除此之外，即便使用環(huán)境有所改變，智能裝置的存在，同樣能夠確保系統(tǒng)固有監(jiān)控作用得到應(yīng)有實(shí)現(xiàn)。無論是控制系統(tǒng)信息，還是對(duì)電器電壓裝置加以使用，引入智能安全裝置，均可使其實(shí)用性得到顯著提升，集中管理的設(shè)想也能夠成為現(xiàn)實(shí)。而從強(qiáng)調(diào)隨機(jī)調(diào)節(jié)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(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是：其一，通過系統(tǒng)控制的方式，保證智能裝置能夠長(zhǎng)期處于正常運(yùn)行狀態(tài)；其二，在降低日常維護(hù)與診斷工作難度的基礎(chǔ)上，賦予監(jiān)管環(huán)節(jié)更為理想的穩(wěn)定性[4]。

3.4 注意事項(xiàng)

受自身規(guī)模制約，DCS系統(tǒng)僅能對(duì)少量電氣I/O進(jìn)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(tǒng)無法管控的設(shè)備納入監(jiān)測(cè)范圍，確保相關(guān)人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)信息有更加全面的了解。另外，以現(xiàn)場(chǎng)總線為依托，將電氣遙測(cè)信號(hào)向DCS進(jìn)行傳入的通信方式，由于只需要記錄開關(guān)位置與控制命令，通常不會(huì)出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。在模擬采樣等環(huán)節(jié)，ECMS也有極為明顯的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在僅需憑借專用電纜，就可將采集信號(hào)盡數(shù)傳入相應(yīng)系統(tǒng)，在確保工作效率的前提下降低接入成本。

由于現(xiàn)場(chǎng)總線控制需要應(yīng)用到大量電氣設(shè)備，而被引入我國(guó)時(shí)間較短的自動(dòng)化產(chǎn)品，目前尚未形成統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要想避免不必要問題出現(xiàn)，火電廠應(yīng)與能力強(qiáng)、信譽(yù)良好的集成供應(yīng)商達(dá)成合作關(guān)系，只有這樣才能保證設(shè)備協(xié)調(diào)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制優(yōu)勢(shì)自然能夠得到應(yīng)有發(fā)揮。除此之外，對(duì)上述技術(shù)加以應(yīng)用時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)加以考慮，總線長(zhǎng)短與通信速率的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，也就是說，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致通信速率變慢，基于此，在對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置時(shí)，支路節(jié)點(diǎn)數(shù)量是需要尤其注意的部分，應(yīng)做到視情況縮短輻射距離并避開可能給信號(hào)帶來干擾的物體，確保通訊及時(shí)并且順暢。

4 結(jié)束語

由上文所敘述內(nèi)容可知，基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)火電廠設(shè)備進(jìn)行科學(xué)管理很有必要，這樣做所帶來積極影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，其一，推動(dòng)電網(wǎng)朝著更加穩(wěn)定的方向前進(jìn)，其二，使成本及線纜維護(hù)工作擁有更為理想的環(huán)境，隨著智能識(shí)別元件被投入應(yīng)用，在業(yè)務(wù)擴(kuò)展方面，火電廠也具備了相應(yīng)依據(jù)，其三，通過深化信息處理的方式，為相關(guān)體系的構(gòu)建助力，并為持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的達(dá)成做鋪墊。