火力发电厂电气监控管理系统的应用现状简述

摘 要：当前火力发电厂电气设备已采用了计算机控制，完全取代了原来的控制屏（台）的强电一对一手操模式。随着电厂自动化管理水平的不断提高和电气智能化设备的功能完善，电气系统计算机控制也由最初的DCS硬接线逐步向现场总线技术发展。现对火力发电厂电气监控管理系统的应用状况和技术发展进行了介绍和对比论述。

关键词：电气监控管理系统；现场总线；技术

1 前言

九十年代中后期，为提高电气系统控制水平，解决电气与热工控制水平不协调的矛盾，电气系统开始纳入DCS控制。电气系统输入/输出数据的采集方式与热工设备一致，采用I/O硬接线连接。从2000年初期开始，当现场总线技术在变电站取得成熟运行经验后，开始应用于火力发电厂电气控制系统，经过近十年来发展与完善。以现场总线技术为基础的电气计算机控制系统已成为当前电厂设计的主流方案。

2 基于现场总线技术的机组电气监控管理系统（ECMS）常规设计方案

在国内的火力发电工程中，热控专业大都是采用全厂DCS控制系统，针对DCS系统，电气监控系统常规设计采用如下三种方案：

（1）单元机组电气系统采用硬接线与通信相结合的方式进入DCS监控。

每台机组设置电气监控管理系统（ECMS），将机组电气系统的发电机变压器组、单元机组厂用电系统和公用厂用电系统纳入该系统进行数据采集及管理，电气系统与控制逻辑有关的信号采用硬接线接入DCS，其他监测信号由ECMS通过通信方式上传给DCS，在DCS操作员站实现对电气系统的监控，电气监控系统另设工程师站，对电气系统设备进行维护管理。

（2）机组电气系统进DCS监控，信号采集采用硬接线，电气监控管理系统在站控层除工程师站外还设置了监视管理站，对电气设备进行监视和管理。

本方案为解决与DCS通信的问题，在控制室设置电气系统监视管理站，这样电气系统的控制在DCS中完成，与此有关的信息全部采用硬接线；而用于电气设备监视管理的信息则全部以通信方式送到电气系统监视管理站，由其实现电气设备的正常运行监视及诸如事故分析、电量统计、保护定值整定等一系列运行管理功能（其他管理及维护功能仍由工程师站完成），监视管理站与DCS间不再需要数据通信传输。

（3）电气监控管理系统（ECMS）设置单独操作员站对电气设备进行监控。

在方案二的基础上，本方案站控层除工程师站外，还设置了独立的电气操作员站，完成整个机组电气系统的监控，并取消ECMS与DCS的通信接口。电气计算机控制系统的操作員工作站与DCS操作员站一起布置于集中控制室，DCS不再为电气系统专设操作员站。

对于发变组，其与DCS的联锁和联系信号采用硬接线，其它电气监控信号经测控装置以通信方式送入电气监控管理系统；对于高、低压厂用电源系统等，所有电气量全部采用现场总线方式接入电气监控管理系统，取消所有硬接线；对机炉电动机，由于与机组热工系统联系紧密且需要在DCS中实现监控，因此与机、炉逻辑有关的信息采用硬接线接入DCS监控，其它电气管理信息则通过现场总线接入ECMS。

方案一是目前国内应用最多的控制方案，该方案是基于电气系统进DCS监控并最大程度保证电气系统正常监控的可靠性而设计的，有着比较成熟的设计及运行经验。但这个方案在几年的实施过程中也暴露出了一些问题，最主要的一个就是与DCS间的通信问题：由于DCS系统结构在设计之初就是按不开放的系统进行考虑的，其对外的通信接口仅仅作为特殊情况下进行少量通信之用，所以当通信信息量较大时，根本无法保证系统的可靠性和实时性；同时由于许多DCS系统对于通信信息只能作画面显示，不能参与逻辑组态，造成了部分电气设备控制逻辑不甚完善。调查目前投运电厂的运行情况，电气监控系统与DCS的通信是制约整个电气设备通信速率及响应时间的一个重要因素。为了解决ECMS与DCS的通信问题，同时满足部分业主要求电气系统进DCS控制的需要，设计出现了方案二。

方案二将DCS监控所需信号采用硬接线接入DCS，另在控制室设置了专供电气设备运行监视及管理用的监视站；应该说模式二仅仅是一个过渡性方案。

为了更好的处理ECMS和DCS的接口问题，并更加提高电厂电气系统控制管理水平，有业主提出采用电气监控系统单独设置操作员站，取消与DCS的通信接口的方案，即方案三。方案二、三的共同之处在于都不与DCS通信，不同之处在于方案二中的电气设备控制在DCS中实现，而方案三中的电气设备控制在ECMS中实现。

方案三除解决与DCS的通信问题外，由于基本取消了电气电源系统的硬接线，使控制系统接线更加简单，能最大程度地节省控制电缆，进一步减小施工、安装、调试、检修和维护工作量；同时由于采集信息量的扩大，使更多的电气管理功能得以实现。该方案目前存在的问题是对ECMS集成商能力要求较高，且因电气操作员站与DCS操作员站的操作平台不同，当电厂采用全员值班员时，对运行人员提出的要求会较高。

3 结束语

电气现场总线控制系统在电厂已取得了非常多的运行业绩，除早期应用出现了一些问题外，近几年投运的电厂大多运行比较稳定。在电气设计人员和广大用户的共同推动下，现场总线技术得到了飞速的发展，设计方案和电气智能产品也逐步成熟和完善。

目前采用现场总线控制系统实现基本的监控功能已无太大问题，关键是如何提高电厂自动化运行及管理水平，这就需要设计方案的不断提高和自动化产品软硬件功能的进一步完善。目前现场总线已成为国内外计算机监控发展的方向，各电气制造商为适应现场总线的发展趋势，也推出了各种智能化的电气控制产品，并已积累了成熟的运行经验。随着计算机控制系统软、硬件的发展，设备制造商产品的进一步完善，产品成本的进一步降低，今后可能的发展方向是采用一套标准完成整个电厂的控制系统及设备集成，采用以现场总线技术为基础的全通信控制，各系统间实现无缝连接，统一控制平台，并最大程度降低工程造价。今后，我们也将根据新产品、新技术的应用，不断完善电气控制系统的设计。

作者简介：汪毅（1980-），男，硕士，工程师，主要从事电气二次方面工作。