火电厂电气监控系统使用DCS监控的分析

2016-08-19林青

大科技 2016年7期

关键词：实时性火电厂接线

林青

（张家港沙洲电力有限公司 215624）

火电厂电气监控系统使用DCS监控的分析

林青

（张家港沙洲电力有限公司 215624）

火力发电厂的自动化程度在一定程度上也代表了电厂的运行管理能力。电气监控系统（ECS）在电厂的运行管理中存在很多漏洞，将DCS引入到ECS中可以很好的填补漏洞，提高电厂的运行管理水平。

自动化；电气监控系统；运行管理

引言

集散控制（DCS）从1980年就开始运用到300MW以上的火电厂中，起初只是运用到了锅炉和汽机上，并且效果明显，极大的提高了机炉的控制水平。但是由于电气系统和热工之间存在很大的兼容问题，直到上个世纪九十年代中期才将DCS引入到电气系统中，但是引入的方式是硬接线，并没有将其与网络系统连接。现在随着通信技术及自动化技术的发展怎么样将电气系统和热工的自动化系统很好的融合是现在火电厂自动化进程中的最大问题之一。目前火电厂主要有硬接线、硬接线和通信相结合以及全通信的三种方式，将ECS引入到DCS中。

1 硬接线方式

利用硬接线方式将电气系统引入DCS中，通过这种方式实现电气系统中各种装置的运行调控。这种接线方式最主要的优点是可以实现电气量模块的整体控制，反应速度增快、可靠性增强、维护时的工作量降低、使故障发生的概率大大下降。使用硬接线方式引入DCS有一次性投资比较大的缺点，但是在没有其他引入方式代替的前提下，硬接线方式得到了大部分火电厂的认可。所以在对自动化、可靠性要求越来越高的前提下，硬接线方式仍然占有很大的市场空间。硬接线方式在火电厂的实际应用中也存在很多问题：

（1）DCS所传递的信息容量有限，无法满足大数据的快速处理，并且使用时需要大量的变送器，I/O卡件等十分繁杂配套设备，造成DCS可靠性降低。

（2）DCS不具备自动抄表、数据记忆的功能，也无法完成数据的自动记录及传输。如果出现事故不利于事故原因的排查及自动保护，整体观察引入DCS系统的自动化水平无法完全达到实际要求。

（3）火电厂的电气系统中引入DCS需要处理大量相关的电压、电流、功率等数据，使用硬接线方式，DCS在工作时需要配置很多重复的硬件设施来保证最终结果的可靠性及实时性。这种方式就造成了巨大的硬件资源的浪费。为了能够将DCS的功能发挥到最大，目前提出了一种将硬接线和通信方式相结合的办法来引入DCS。特别是最近几年，以网络通信为代表的新技术逐步在火电厂得到运用，并且为硬接线和通信相结合的方式接入DCS创造了条件。

2 硬接线加通信方式

硬接线和通信相结合的方式接入DCS，接入的ECS则采用站控层、通信层、间隔层三层结构，组成分层的结构体系搭建网络，每一层都有其特定的控制功能。站控层可以相对独立的完成对于电气系统的监控工作，可以最大限度的为DCS工作时提供备用控制方案，并且还肩负着很多基础信息的处理、维护、管理等工作，在ECS的通信管理系统中占有举足轻重的地位，可以实现信息的有效传达。通信层具体工作时可以利用100Mbit/S的以太网直接连接到ECS的站控层实现整个电气系统的联网，这种接入方式能将励磁系统、直流系统、快切装置等第三方的智能设备有效的连接起来实现对大数据的联网处理，极大的提高了系统的处理速度。但是由于DCS本身的限制，DCS不能无限制的处理信息，在特殊要求时需要利用专门的软件模块来增大DCS的开放性减少其限制。间隔层则主要包括电气系统的保护装置、电机控制装置、快切装置等智能化的电场设备，通过这些设备实现对工作中的电气系统的信息收集、保护、传输等功能。

ECS用硬接线和通信相结合的方式引入DCS，实现了火电厂在电气系统方面的网络化，第一次将电压、电流、设备运行状况及相关信息以通信方式实现DCS的接入，仅仅热工联锁相关的装置未实现网络化仍然是硬接线方式。硬接线和通信相结合的方式引入DCS所具备的优缺点主要是：

（1）利用这种接入方式减少了大量的变送器，I/O卡件等设备的浪费，节约成本，处理信息的速度和数量也大大增加。

（2）实现高精度电气系统的运行控制，并且具备记忆、记录、分析、自动维护等功能，大大加强了火电厂的自动化进程。

最近几年、火电厂的自动化进程都大大加强，特别是新建的300MW以上火电厂都基本实现了网络化操作，但是这样也带来了很多问题：硬接线和通信相结合的方式不能实现全方位的通信连接，在可靠性方面和硬接线方式有一定距离。对维护工作造成了巨大的难度，同时也对网络系统提出了更高的要求。为了解决以上问题全通信系统的接入方式也逐步的进入了人们的视野。

3 全通信方式

ECS产生的主要作用就是实现电气系统的自动化，提高火电厂的自动化进程，但是怎么样实现ECS与DCS的无缝对接一直是困扰业界的问题，虽然硬接线、硬接线和通信相结合的方式能在一定程度上实现ECS与DCS的无缝对接，但是仍然无法满足客户的需要。近些年国内一些ECS公司与火电厂逐步加强合作，为ECS全通信方式接入DCS积累了很多经验。全通信方式接入DCS，可以最大限度的减少配套装备的电动机数量，提高通信网络的实时性监控，完全可以满足客户的技术要求。但是在实施这种接入方式时也面临了很多问题：

（1）全通信接入方式实现之后可以通过网络实现火电厂运行的实时控制，但是控制的网络结构只在3层以内，然而传统的控制网络会达到4层，外加DCS自身开放程度的局限性，都会对火电厂自动化通信网络的控制产生很大制约。这样的局限性造成很多客户对这种接入方式的的望而却步。

（2）使用全通信接入方式时与其相配套的通信管理机的配备设备也要增加，这样在无形中就增加了这种接入方式的投资成本。

（3）通信网络的维护难度升级，控制和非控制系统信息混合，通信系统负荷增加。

只要能够将控制信息与非控制信息合理的分配，使用不同的处理方式处理，必定在实现全通信网络监控火电厂运行控制的前提下，增强相关信息处理的实时性与可靠性，极大的减少了相关通信设施的负荷量，打破DCS自身局限性的限制，成为满足广大客户要求的接入方式。从以上三种接入方式也能明显的看出全通信接入方式是火电厂自动化发展的必然趋势。