數(shù)字化電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

吳凡

太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院控制工程專業(yè)， 山西 太原 030024

在科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步下，火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)基地，且有了較高的電壓等級(jí)及自動(dòng)化水平。在這樣的情況下，火力發(fā)電廠內(nèi)部現(xiàn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理效率也應(yīng)隨之進(jìn)行完善和整改。由于所用的電氣監(jiān)控設(shè)備主要通過繼電器、控制開關(guān)等構(gòu)成的控制邏輯靠硬接線而實(shí)現(xiàn)，不能滿足現(xiàn)代火力發(fā)電廠的實(shí)際需求，是目前急需改善的。在DCS軟硬件越來越完善和一體化需求目標(biāo)的形成下，強(qiáng)調(diào)把電氣設(shè)備控制歸列到DCS中，以此構(gòu)建一個(gè)單一的電氣監(jiān)控系統(tǒng)。

1.傳統(tǒng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)的不足

火力發(fā)電廠以往所使用的電氣監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法采集到足夠的電氣設(shè)備信息量，使得這些設(shè)備難以將自身具有的功能作用充分全面的發(fā)揮，所以，要求實(shí)踐操作者不得直接從監(jiān)控站中來獲取所需的信息。與此同時(shí)，某些時(shí)候電氣監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)采用電壓變送器進(jìn)行模擬量的采集，再或者是憑借一些硬接線方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的接入，這種方式最終所帶來的后果是資源利用率低下。

現(xiàn)階段，火力發(fā)電廠中還存在一般性的電氣手動(dòng)控制方式及體積相當(dāng)?shù)碾姎饪刂破?，單元控制室?zhàn)勝的面積較大，需要花費(fèi)大量的投資。雖然將有些電氣監(jiān)控實(shí)際歸列到了DCS系統(tǒng)中，但依舊可以看到有幾方面的不足：缺乏好的通信能力、可靠度較低，難以及時(shí)有效的響應(yīng)DCS的控制命令，部分涉及的電氣量無(wú)法快速的導(dǎo)入進(jìn)DCS中。

2.數(shù)字化電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

隨著科技的不斷進(jìn)步，電氣設(shè)備呈現(xiàn)了智能化、多功能化的特點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了電氣綜合自動(dòng)化的目標(biāo)，而且還有效保障了電氣系統(tǒng)的獨(dú)立性。

2.1 單元監(jiān)控系統(tǒng)的使用情況

要求發(fā)電機(jī)－變壓器監(jiān)控單元系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)具備軟件控制與程序控制兩個(gè)部分，以讓發(fā)動(dòng)機(jī)由停止到運(yùn)行，持續(xù)的升壓至并網(wǎng)帶初始負(fù)荷。日常生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)時(shí)，明確科學(xué)合理的間斷點(diǎn)分步來實(shí)現(xiàn)機(jī)組順控并網(wǎng)，在實(shí)踐操作機(jī)組順控解列過程中應(yīng)和順控操作持不同方向。

對(duì)機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，存于電源監(jiān)控單元系統(tǒng)內(nèi)的廠用電系統(tǒng)主要利用啟動(dòng)備用變壓器及時(shí)的向廠用負(fù)荷供電；機(jī)組實(shí)際用電過程中，在啟動(dòng)其輔機(jī)時(shí)主要通過高壓工廠變供電朝著低壓負(fù)荷供電上轉(zhuǎn)變；當(dāng)廠用電結(jié)束供電之后，為了防止設(shè)備與系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，必須通過廠用電快速切換裝置及時(shí)有效的把廠用工作負(fù)荷瞬間變換為起/備變；對(duì)于保安段母線的失壓情況，為了提高設(shè)備的安全可靠性，應(yīng)科學(xué)合理的采用備用柴油機(jī)進(jìn)行供電。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中的使用情況

當(dāng)前，火力發(fā)電廠中的數(shù)字化電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)內(nèi)共涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控、集中式監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控這三種形式。其中，集中式的監(jiān)控方式會(huì)在一定程度上造成主機(jī)冗余不斷下降、電纜數(shù)量不斷增加、控制面不斷擴(kuò)大，大大削弱了系統(tǒng)的可靠性，并且，還會(huì)引發(fā)控制室火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，二次接線十分的繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作失誤可能性大。由于電廠電氣具有較高的通訊量，所以，采用遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的通信速率與其不相符。當(dāng)前使用最多的要求在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上形成的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。該技術(shù)主要把電氣系統(tǒng)連接成電氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，不僅實(shí)現(xiàn)了和DCS良好的數(shù)據(jù)交換，而且還使得電氣信息得到充分的應(yīng)用，順利有序的做好復(fù)雜的電氣運(yùn)行管理工作，對(duì)發(fā)電廠電氣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)效率的提升具有積極的推動(dòng)作用。電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線方式來實(shí)現(xiàn)通信接口的有效連接，同時(shí)通過以太網(wǎng)和有關(guān)設(shè)備進(jìn)行有機(jī)連接，從而構(gòu)建起了一種電氣監(jiān)控管理上位機(jī)系統(tǒng)。所以，該項(xiàng)技術(shù)避免了過多控制電纜的使用，保障電氣信息量及時(shí)正常交換，能夠節(jié)省一些實(shí)際用處不高的電能表和變送器，并且，還具備了部分系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，比如，可以自行抄表、設(shè)備及故障采用信息化管理等。

2.3 電氣監(jiān)控系統(tǒng)的層分布式設(shè)計(jì)的使用情況

首先是系統(tǒng)監(jiān)控層；火力發(fā)電廠中的監(jiān)控管理系統(tǒng)主要以客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)為主，能夠及時(shí)有效的采集涉及電廠電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，比如，數(shù)碼量、模擬量、開關(guān)量、溫度量，并且，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控單元層發(fā)布命令的要求能夠予以實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)電氣設(shè)備加以合理的調(diào)節(jié)控制。系統(tǒng)采用主備方式進(jìn)行運(yùn)行，使得發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)內(nèi)的軟件有效管理了電廠設(shè)備的運(yùn)行過程，促進(jìn)電廠穩(wěn)定正常發(fā)展。其次是現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層；涵蓋了發(fā)電機(jī)組和公共端這兩個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間主要通過現(xiàn)場(chǎng)總線與通信管理機(jī)來順暢連通。該層中的裝置分組，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性，采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式分別組網(wǎng)至相匹配的通信管理裝置內(nèi)，最后速率高的以太網(wǎng)與上位機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控層兩者間的通信就能夠達(dá)到相應(yīng)的功能。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的電氣監(jiān)控系統(tǒng)。一個(gè)科學(xué)合理的電氣監(jiān)控系統(tǒng)能夠適應(yīng)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、通信技術(shù)的使用，對(duì)發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施自動(dòng)化的控制、提高電氣性能等。在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上而形成的數(shù)字化電氣監(jiān)控系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)DCS高效完善的技術(shù)，摒棄了硬接線方式，以現(xiàn)場(chǎng)總線方式為主，作業(yè)效率高，對(duì)電廠的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要的保障。

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