火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展

鄭濱

摘 要：在概述火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),為進(jìn)一步研究電氣自動(dòng)化系統(tǒng)提供了相關(guān)依據(jù)。 關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;自動(dòng)化系統(tǒng);電氣 中圖分類(lèi)號(hào)TM文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2010)082-0016-01

火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以掌握主控室機(jī)、爐、電的控制水平協(xié)調(diào)一致,實(shí)現(xiàn)全局的數(shù)據(jù)共享,方便管理集控,減輕工作人員的工作量,完善自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。伴隨著電廠信息化技術(shù)與企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展與電力市場(chǎng)的推進(jìn),采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù),提高火電廠電氣自動(dòng)化運(yùn)行與管理水平,增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,節(jié)能降耗,已成為電力企業(yè)的熱門(mén)課題?；谶@些原因,本文對(duì)火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)的論述與分析。 1火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能

火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能是以監(jiān)視控制設(shè)備為主,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換信號(hào)反饋為輔助功能的系統(tǒng),在監(jiān)控設(shè)備過(guò)程中,以主接線圖、曲線等形式測(cè)量設(shè)備的數(shù)據(jù)信息與運(yùn)行狀態(tài),且可以及時(shí)上報(bào)設(shè)備的警告信號(hào),動(dòng)作事件異常等情況,這樣可以避免危險(xiǎn)情況與操作失誤的發(fā)生。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還需提供出潮流日?qǐng)?bào)表、設(shè)備啟停次數(shù)報(bào)表、電量日?qǐng)?bào)表和檢修報(bào)表等。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的高級(jí)功能還可以提供很多特殊的數(shù)據(jù)反饋,如定值的遠(yuǎn)方修改在線自動(dòng)校核,利用測(cè)控裝置本身的計(jì)量功能與脈沖信號(hào)進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì),故障診斷及電機(jī)狀態(tài)檢修與電氣主站系統(tǒng)的在線設(shè)備管理等。

1.2火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)相對(duì)其他系統(tǒng),設(shè)備數(shù)量與布置相對(duì)較多,且系統(tǒng)較為復(fù)雜,在設(shè)備安裝時(shí)需將各用電設(shè)備分散安裝在各個(gè)電機(jī)和配電室的主控中心,系統(tǒng)運(yùn)行中信息量大,安裝電氣元件較多,檢修維護(hù)復(fù)雜。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備操作頻率低,部分設(shè)備在很長(zhǎng)時(shí)間才操作一次,其保護(hù)自動(dòng)裝置要求性能卻很高,需要快速的對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作與反應(yīng)。電機(jī)設(shè)備自身構(gòu)造邏輯較簡(jiǎn)單,但操作機(jī)構(gòu)卻很復(fù)雜。從控制方式出發(fā),電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備的監(jiān)控主要接入DCS系統(tǒng),在兩臺(tái)機(jī)組用一個(gè)被變時(shí)要考慮到控制權(quán)的唯一性,所以,在運(yùn)行過(guò)程中,要做好兩臺(tái)機(jī)組DCS電氣的控制模式。在火電廠建立電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,既要實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行操作與啟停外,又要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示異常運(yùn)行與事故狀態(tài)下的各種狀態(tài)與數(shù)據(jù),并提供相應(yīng)的應(yīng)急處理措施與操作指導(dǎo),以保證電氣系統(tǒng)在最安全的合理工況下工作。

2火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,火力發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,電氣保護(hù)監(jiān)控裝置也可實(shí)現(xiàn)交流采樣的控制、測(cè)量、保護(hù)與通信,新型的計(jì)算機(jī)保護(hù)監(jiān)控可以很方便的利用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)組成網(wǎng)絡(luò),火力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)步也為信息通信,數(shù)據(jù)采集開(kāi)拓了新了技術(shù)革新。目前電廠的電氣監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)ECS也與其它系統(tǒng)相互交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)電廠的信息化管理。ECS系統(tǒng)主要以分布分層方式進(jìn)行監(jiān)視控制,其主要由站點(diǎn)控制層、通信層、間隔層組成,下層的功能實(shí)現(xiàn)不依靠上層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的功能,可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。站點(diǎn)控制層依靠上層主站系統(tǒng),主要完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視、控制,收集,整理,是ECS系統(tǒng)的核心。通信層主要完成間隔層和站點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)DPU的數(shù)據(jù)交換,并且對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行邏輯控制,所以通信層主要是以數(shù)據(jù)互訪和轉(zhuǎn)換為主,設(shè)備邏輯控制為輔。間隔層的組成是由保護(hù)監(jiān)控裝置和智能設(shè)備構(gòu)成的,保護(hù)監(jiān)控裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和接口等方式與上層的控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)互通。在火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際工作中,維護(hù)工程師在操作站操作系統(tǒng),系統(tǒng)服務(wù)器收集,整理,存儲(chǔ)數(shù)據(jù),維護(hù)工程師掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)并進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)與管理,ECS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如DCS、SIS、MIS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,并且電廠的主接線電氣分布分段對(duì)各種分組裝置進(jìn)行分配控制,智能設(shè)備通過(guò)RS485-232口與主控單元SCN-031E連接,DCS數(shù)據(jù)通過(guò)站控層的轉(zhuǎn)發(fā)工作站實(shí)現(xiàn),其它信息如有需要可通過(guò)硬接線方式與DCS連接。

3火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,ECS系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的控制操作,現(xiàn)今又由計(jì)算機(jī)控制逐步向智能控制和智能管理轉(zhuǎn)變,在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中主要表現(xiàn)在間隔層的保護(hù)和測(cè)控裝置的獨(dú)立上,系統(tǒng)控制單元向著測(cè)量控制一體化的,綜合智能網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,今后生產(chǎn)的系統(tǒng)控制單元將直接面向一次性設(shè)備或機(jī)組,除了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的監(jiān)視控制以外,還將實(shí)現(xiàn)站控層的互聯(lián)、誤操作的防護(hù)、狀態(tài)信息的記錄等功能。站控層將滿(mǎn)足SCADA功能,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的全面自動(dòng)化。主站將采用先時(shí)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并預(yù)測(cè)出近期的設(shè)備狀態(tài)。從功能上可分為內(nèi)外兩部分,對(duì)外的功能是指給DCS和SIS等其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化控制和優(yōu)化管理等綜合智能控制,對(duì)內(nèi)的功能是指間隔層裝置的監(jiān)控管理、自動(dòng)抄表、設(shè)備管理、定值管理、故障信息管理、設(shè)備在線診斷和小電流接地選線等功能于一體。

隨著國(guó)際電工委員會(huì)制定的EIC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定,電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)其基本的功能之外,還應(yīng)具備互操作性、可擴(kuò)展性和高可靠性等性能。由于現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的多樣性,難以統(tǒng)一,使其不能滿(mǎn)足以上性能要求,而以太網(wǎng)由于其傳輸速度快、容量大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活以及低成本等特點(diǎn),在商業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了大規(guī)模的應(yīng)用,該技術(shù)成為建立電氣自動(dòng)化中無(wú)縫通信的最好選擇。 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信已成大勢(shì)所趨。隨著以太網(wǎng)通信速率的提高,全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展,為以太網(wǎng)的通信確定性問(wèn)題的解決提供了技術(shù)基礎(chǔ),從而為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能,利用嵌入式軟硬件,在單片機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)又稱(chēng)為嵌入式以太網(wǎng),國(guó)外大的電力設(shè)備供應(yīng)商紛紛推出了基于嵌入式以太網(wǎng)的微機(jī)保護(hù)測(cè)控設(shè)備,國(guó)內(nèi)電力裝備制造商開(kāi)發(fā)的最新綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,也把嵌入式以太網(wǎng)成功應(yīng)用于二次保護(hù)控制設(shè)備。因而嵌入式以太網(wǎng)是電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)間隔層網(wǎng)絡(luò)通信的必然發(fā)展方向。

4結(jié)語(yǔ)

電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是進(jìn)一步提高電廠自動(dòng)化水平,特別是電氣運(yùn)行管理水平的必然趨勢(shì),新建和改造電廠DCS系統(tǒng)時(shí)電氣系統(tǒng)采用綜合自動(dòng)化技術(shù)將節(jié)省可觀的投資。微機(jī)型的保護(hù)和自動(dòng)裝置及成熟的通信和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的必要技術(shù)保障,與DCS的連接方式、現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)及通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架等問(wèn)題需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。