探討現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

張士全

摘 要:隨著社會的不斷發(fā)展,人們對電網(wǎng)的要求日益提高,特別是對電網(wǎng)的性能更是重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)問題,這就要求電廠電力自動化技術(shù)必須與之相適應(yīng)。本文就現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用這一課題與同行進(jìn)行探討,旨在相互溝通交流,不斷提高現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用水平,以促進(jìn)我國電力事業(yè)實(shí)現(xiàn)更好更快的發(fā)展。本文分析了現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,論述了如何把握電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特點(diǎn),夯實(shí)應(yīng)用基礎(chǔ),探討了掌握現(xiàn)場總線的電廠自動化系統(tǒng)構(gòu)成情況,確保應(yīng)用的實(shí)效性的具體措施,論述了應(yīng)用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù),提高應(yīng)用水平的方法和意義。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線電廠自動化

中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0068-01

當(dāng)前,在自動化領(lǐng)域中,現(xiàn)場總線(FCS)技術(shù)是熱門話題之一,被稱為計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,信息技術(shù)也得到了非?？斓陌l(fā)展。信息技術(shù)的發(fā)展,給各個領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),也引起了很多領(lǐng)域的變革。其中,自動化系統(tǒng)也發(fā)生了一系列變化。隨著社會的發(fā)展,工業(yè)電網(wǎng)也越來越復(fù)雜,電網(wǎng)的安全性顯得越來越重要。FCS具有開放的系統(tǒng),其系統(tǒng)的互用性非常強(qiáng),現(xiàn)場設(shè)備具有較高的智能化水平和較強(qiáng)的功能自治能力。FCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所具有的分散性非常強(qiáng),有較強(qiáng)的適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的優(yōu)勢。從近幾年已投入運(yùn)行的電廠來看,效果良好,優(yōu)勢明顯,發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,得到了廣大用戶青睞。由此可見,FCS現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成為電廠電氣設(shè)備中的主流。

1把握電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特點(diǎn),夯實(shí)應(yīng)用基礎(chǔ)

1.1 摸清電氣參數(shù)變化特點(diǎn),配備采樣速度合適的監(jiān)控系統(tǒng)

電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中,電氣模擬量的參數(shù)主要包括有:電流參數(shù)、電壓參數(shù)、功率參數(shù)和頻率參數(shù)。其數(shù)字量主要有開關(guān)狀態(tài)信號、保護(hù)動作信號等。無論是電力模擬量的參數(shù)變化,還是數(shù)字量的參數(shù)變化,都具非?？?這就要求必須有與之相匹配的采樣速度,需要具有高速度采樣性能的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 摸清電氣設(shè)備的智能化程度,提高其智能化應(yīng)用水平

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的電氣設(shè)備,其設(shè)備的智能化程度非常高。其自動裝置、廠用電切換裝置等都屬于微機(jī)型裝置。這些設(shè)備的均采用了微機(jī)綜合保護(hù)措施,其保護(hù)設(shè)備為6kV開關(guān)站。380V開關(guān)站所采用的開關(guān)為智能型開關(guān),其所采用的控制器為微機(jī)型電動控制方式。由此可以看出,這些電氣設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了智能化管理,可以利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對其實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控,可以實(shí)現(xiàn)雙向通信。

1.3 弄清電氣設(shè)備控制特點(diǎn),夯實(shí)應(yīng)用基礎(chǔ)

一是從控制邏輯方面來看,這種電氣設(shè)備的控制一般采用的是開關(guān)量控制,其控制邏輯是非常簡單的。在一般情況下,不需要進(jìn)行調(diào)節(jié),亦沒有其它控制方面的要求。二是從控制頻度來看,是比較低的。一般只需要在機(jī)組進(jìn)行起、停時,有少數(shù)電氣設(shè)備需要進(jìn)行倒閘操作或切換操作,而當(dāng)機(jī)組處于正常運(yùn)行的情況下,這些電氣設(shè)備一般都不用操作。當(dāng)發(fā)生是事故時,繼電保護(hù)等自動裝置能夠及時切除故障,或者將其用廠用電源進(jìn)行切換。三是這些電氣設(shè)備的可控性非常優(yōu)良。因?yàn)?這些電氣的控制對象主要是空氣開關(guān)、斷路器等,其操作非常靈活,其動作的安全可靠性非常高,。這與其它受控設(shè)備比較而言,其可控性具有明顯的優(yōu)勢。四是基于現(xiàn)場總線技術(shù)餓電氣設(shè)備,其擁有較好的安裝環(huán)境較好,且分布的集中性強(qiáng)。一般而言,電氣設(shè)備主要安裝在專用的電氣繼電器室,具有高度的集中性,設(shè)備布置相對比較集中。在這樣的安裝環(huán)境中,空氣干燥,不容易受到水汽、粉塵等方面的污染,是否有利于控制設(shè)備采取就地布置的方式。

2掌握現(xiàn)場總線的電廠自動化系統(tǒng)構(gòu)成情況,確保應(yīng)用的實(shí)效性

在電廠的熱工控制系統(tǒng)中,一般而言,其所使用的是不同的儀表設(shè)備,不同的連接方式和不同的通信協(xié)議,因此,在該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、兼容性等需要進(jìn)行維護(hù)時,就存在較大的麻煩。為了確保現(xiàn)場總線的開放性,方便用戶對不同產(chǎn)品的,我們按照國際標(biāo)準(zhǔn),提出構(gòu)建基于現(xiàn)場總線的電廠綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要分為三層,按照從低到高的順序,第一層是現(xiàn)場控制層,由現(xiàn)場設(shè)備和控制網(wǎng)段組成。第二層是監(jiān)控層,主要由高速以太網(wǎng)(H2總線)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站組成。第三層是企業(yè)管理層,主要由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成。

3應(yīng)用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù),提高應(yīng)用水平

LonWorks是一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場總線技術(shù)。它是由美國Echelon公司推出并由它們與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo),于l990年正式公布而形成的,它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議,采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法,這是以往的現(xiàn)場總線所不支持的。具體就是通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置,其通訊速率從300bps至1.5Mbps不等。直接通信距離可達(dá)到2700m(78kbps,雙絞線),支持雙絞線、光纖、等多種通信介質(zhì)。

近年來,隨著電力生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大發(fā)展,35kV級輸電網(wǎng)已成為主要的輸配電網(wǎng)架,各級35kV變電站也成為各礦井生產(chǎn)供配電的樞紐環(huán)節(jié)。由于35kV變電站的建設(shè)跨年代較長,自動化裝備已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足技術(shù)管理的需求,裝備落后,信息通道不完整,將嚴(yán)重地影響到電力網(wǎng)的安全運(yùn)行和對突發(fā)事件的快速反應(yīng)與決策。下面是對某35kV變電站電力自動化進(jìn)行的一次改造,其中35kV變電站的間隔層通訊網(wǎng)絡(luò)全部采用現(xiàn)場總線技術(shù)。國內(nèi)數(shù)家公司將LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng),并將基于微處理器的間隔層設(shè)備直接并入Lon-Works現(xiàn)場總線,以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力,大大提高了通信系統(tǒng)的信息吞吐和數(shù)據(jù)處理能力,從而解決了應(yīng)用低速串口通信采樣數(shù)據(jù)時經(jīng)常產(chǎn)生的瓶頸現(xiàn)象。LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的抗干擾、抗震動性,適用于較大的溫度范圍,適合于變電站較惡劣的工業(yè)環(huán)境。其傳輸速率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)對信息傳輸速度的要求。

總而言之,從現(xiàn)狀來看,現(xiàn)場總線(FCS)技術(shù)具有無可比擬優(yōu)勢,它的應(yīng)用給電力自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇,同時,也帶來一系列挑戰(zhàn)。從未來的發(fā)展趨勢來看,現(xiàn)場總線(FCS)技術(shù)在電廠、變電站等電力系統(tǒng)中,所具有的應(yīng)用前景非常廣闊。特別是非常適應(yīng)于新建項(xiàng)目,能夠大大提高可靠性和精度等。電力系統(tǒng)的自動化程度關(guān)系著電力事業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展,我們應(yīng)該充分應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù),加強(qiáng)與現(xiàn)場總線廠家、設(shè)計(jì)部門等方面的聯(lián)系,必將能逐漸代替現(xiàn)有的非常分散的控制系統(tǒng)。因此,我們應(yīng)該充分認(rèn)識到現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中應(yīng)用的重要作用,不斷探究創(chuàng)新現(xiàn)場總線技術(shù),提升其在電廠中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)

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