火力发电厂电气控制系统中现场总线技术的应用及故障排除探索

胡超志

(山西漳电大唐塔山发电公司，大同 037001)

0 引 言

在火电厂发展速度日益提高的当下，电厂也呈现出了较过去更为理想的自动化水平，基于此，火电厂纷纷加入信息化管理的阵营，希望能够通过对信息系统加以建立的方式，确保自身价值能够得到应有实现，这也是对现场总线技术加以应用的设想被提出的背景。事实证明，酌情引入相关技术，可推动电厂设备朝着更加智能的方向前进，通过信息互通的方式，使一体化管控的设想成为现实，本文所探索课题的现实意义有目共睹。

1 现场总线技术介绍

总线控制是以电子自动化为最终目标的智能系统，通过可续管控变压机组、发电机组及其他电网设备的方式，在推动电气行业朝着自动化方向前进的基础上，确保其安全性和可靠性能够得到显著提高的技术。

现有研究及所得结论表明，总线控制系统具有较广的管控范围，可以通过敷设线路信号的方式，确保励磁系统及变压器始终处于理想运行环境下，此外，该系统还可被用来对单元机组进行监控，例如，照明变压器、公共变压器等。事实证明，对其加以应用，一方面能够使电源、电路得到有效保护，另一方面可以通过协调变压器的方式，尽快解决突发情况，避免更严重后果的出现[1]。

2 现场总线技术应用价值

现场总线系统和传统系统的区别，通常体现在分散性、开放性与投资成本上，在上述方面，现场总线系统均表现出了无法比拟的优势，这也是该系统得到大力推广的原因所在。

2.1 系统分散

现场总线系统所包含控制器节点的布置范围相对分散，这样做的目的是对大系统进行分割，使其成为多个小系统，通过化繁为简的方式，降低管控及后续工作的难度。简单来说，就是通过分散布置的方式，赋予系统更为突出的灵活性，相关人员可根据实际需求，对系统进行扩建或是重组，确保其作用能够得到应有发挥。

2.2 开放性强

研究表明，现场总线控制所依托框架为分布式结构，通过分散布置控制器节点的方式，确保智能设备得到实时管控，随着拓扑结构的形成，主机工作得到分担，不仅其使用寿命可以得到延长，管控效率也更加接近预期。

本文所研究系统与常规系统的区别极为明显，该系统具有极强的开放性，通过不设限的方式，增加了可选设备的类型，与此同时，该系统还能够兼容不同通信介质，火电厂可结合自身情况，对光纤电缆(如图1所示)、双绞线或是同轴电缆加以应用，确保信息得到有效传输。而利用封闭结构控制单元机组的常规系统，并不具备对多家智能设备进行同时应用的条件，这也是制约其作用得到发挥的原因。

图1 光纤电缆

2.3 价格低廉

现阶段，对线路进行管控的侧重点为造价，但在实际工作中，可被用来对系统质量加以衡量的依据并非只有造价，除特殊情况外，计费控制和系统成本均与整体计算存在密切联系。由此可见，针对成本预算所开展管控工作，其最终目的主要是缩短开发周期，而相关技术的出现，使原有运输方式发生了更改，早期的一对一传输被一对多传输所取代，在确保模拟系统能够得到全面控制的前提下，使后期布线与维护所需成本得到大幅降低[2]。除此之外，随着设备调试与校验系统被投入应用，火电厂无需聘请大量维修人员，这样做既能够节约人力资源，又可减少劳动成本。综上，无论是从生产过程，还是使用周期来看，对现场总线技术加以应用，均有降低成本的效果。

3 现场总线技术故障排除探究

对火电厂进行管控所用系统，主要为EFCS系统和ECMS系统，在开展现场管理工作时，对不同系统加以使用，通常能够带来不同的影响与连锁反应，只有以作用基础为落脚点，才能使系统得到全面管控。

3.1 系统构成

首先是管理网络通讯的通讯层。这里的通讯，主要指的是控制设备与通讯设备，还有基于互联网所建立的信息通道，其中，信息通道的作用是对控制系统进行连接，使远程操作具有实现途径。此外，相关人员还要明确一点，通讯既包括系统对设备的控制，同时还包括人员通讯和交流。

其次是构成系统所不可缺少的间隔层，而间隔层的另外一个“身份”，是确保通讯层能够发挥出应有功能的基础层。由此可见，间隔层建设成果，通常会给其他层能否得到高效建设带来直观且巨大的影响，只有顺利完成建设间隔层的工作，才能使火电厂现有智能设备尽数投入使用，例如，采集参数的设备、切换电源的设备，还有上文提到的通讯设备等。

最后是围绕计算机所建立的站控层。其作用主要是为专业软件提供运行载体，通过分析总线控制系统所采集数据的方式，为设备监管工作提供参考。目前，多数火电厂对站控层进行建设并投入运行所依托软件，均为故障诊断软件和录波分析软件，这点需要尤为注意。

3.2 常见故障

其一，对现有电力系统而言，通过整合不同控制方案所得ECMS系统，具有突出的使用价值，相关人员可借助现场总线技术，在对应用方案加以确定的前提下，经由系统通信达到全面管控总线体系的目的。结合总线体系所展现出特征与诉求可知，对ECMS系统进行应用，可使火电厂现有机组得到有效控制，基于此所建立应用体系，其普适性与有效性自然不言而喻。但要注意一点，由于该系统往往独立于其他系统而存在，因此，现有技术并不支持ECMS与DCS进行无缝对接，这也是资源配比始终无法达到理想水平的主要原因[3]。另外，独立管理大大增加了外界故障出现的几率，日后所开展工作也会受到影响。

其二，由ECMS系统衍生出的EFCS系统，对ECMS的不足进行了弥补。该系统强调以互联网体系为依托，通过连接DCS系统展开实时通讯的方式，使ECMS所面临问题得到了规避与解决。与此同时，该系统能够最大程度满足常规电动机所提出需求，但对大型电动机而言，EFCS系统并不适用，这是因为常规电动机与大型电动机所采用的接线方式往往有显著差异存在，在对系统进行更新时，如果系统后台存在漏洞，电动机出现故障的几率将大幅提升。

3.3 排除方法

DCS系统及其他常规控制系统不仅规模有限，还较易被外界因素所影响，导致自身价值无法实现。而利用现场总线技术对常规系统加以优化所形成ECMS系统，既具有极大的信息容量，还可被用来对系统设备进行实时监督与管理。除此之外，即便使用环境有所改变，智能装置的存在，同样能够确保系统固有监控作用得到应有实现。无论是控制系统信息，还是对电器电压装置加以使用，引入智能安全装置，均可使其实用性得到显著提升，集中管理的设想也能够成为现实。而从强调随机调节的控制室的视角来看，上述做法所带来的积极影响，通常体现在两个方面，分别是：其一，通过系统控制的方式，保证智能装置能够长期处于正常运行状态；其二，在降低日常维护与诊断工作难度的基础上，赋予监管环节更为理想的稳定性[4]。

3.4 注意事项

受自身规模制约，DCS系统仅能对少量电气I/O进行引入，而拥有极大信息容量的ECMS，可将电气智能装置等原有系统无法管控的设备纳入监测范围，确保相关人员能够对现场信息有更加全面的了解。另外，以现场总线为依托，将电气遥测信号向DCS进行传入的通信方式，由于只需要记录开关位置与控制命令，通常不会出现记录错误。在模拟采样等环节，ECMS也有极为明显的优势，具体表现在仅需凭借专用电缆，就可将采集信号尽数传入相应系统，在确保工作效率的前提下降低接入成本。

由于现场总线控制需要应用到大量电气设备，而被引入我国时间较短的自动化产品，目前尚未形成统一质量标准，要想避免不必要问题出现，火电厂应与能力强、信誉良好的集成供应商达成合作关系，只有这样才能保证设备协调，现场总线控制优势自然能够得到应有发挥。除此之外，对上述技术加以应用时，相关人员应对系统特点加以考虑，总线长短与通信速率的关系为负相关，也就是说，对现场总线进行延长会导致通信速率变慢，基于此，在对节点进行布置时，支路节点数量是需要尤其注意的部分，应做到视情况缩短辐射距离并避开可能给信号带来干扰的物体，确保通讯及时并且顺畅。

4 结束语

由上文所叙述内容可知，基于现场总线技术对火电厂设备进行科学管理很有必要，这样做所带来积极影响主要体现在三个方面，其一，推动电网朝着更加稳定的方向前进，其二，使成本及线缆维护工作拥有更为理想的环境，随着智能识别元件被投入应用，在业务扩展方面，火电厂也具备了相应依据，其三，通过深化信息处理的方式，为相关体系的构建助力，并为持续发展目标的达成做铺垫。