淺析總線在發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡克剛

摘要：文章主要分析了近幾年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，深入淺出地分析了火力發(fā)電廠監(jiān)控管理系統(tǒng)與現(xiàn)行DCS系統(tǒng)相比所具有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)分析了總線技術(shù)在火電廠應(yīng)用中存在的影響因素，最后提出了總線技術(shù)在發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍以及新思路。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；發(fā)電廠；低壓控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0133-02

隨著發(fā)電廠建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大以及自動(dòng)化程度的不斷提升，對(duì)電廠的生產(chǎn)以及信息化管理提出了更高的要求，電廠的全面信息化管理的實(shí)現(xiàn)依賴于各個(gè)子系統(tǒng)提供豐富的、實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息，同時(shí)提高電廠的決策正確性，使電廠實(shí)現(xiàn)全廠管理控制二者的一體化。理想的發(fā)電廠的管理控制大概可以分為以下兩個(gè)層次：分別是廠級(jí)自動(dòng)化管理信息的高速以太網(wǎng)和中間網(wǎng)絡(luò)為生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，另外底部網(wǎng)絡(luò)主要是各個(gè)子系統(tǒng)之間的現(xiàn)場(chǎng)的總線網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)與管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，發(fā)電廠自動(dòng)化管理信息系統(tǒng)主要是劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)，然后各個(gè)子系統(tǒng)原則上相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)模塊相互之間聯(lián)系緊密，但是與其他子系統(tǒng)之間的聯(lián)系較小。

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的日臻完善，發(fā)電廠的低壓控制系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)采用大量的現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品，它的出現(xiàn)勢(shì)必會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，本文主要是對(duì)發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍以及功能定位等各個(gè)方面進(jìn)行深入的分析與探討。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要具有開放性、分散性以及低成本三個(gè)主要特征。

1.1 系統(tǒng)的開放性

目前大多數(shù)的發(fā)電廠其現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)都是采用開放性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局方式，同時(shí)將各個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)分散到現(xiàn)場(chǎng)，另外構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例如星型或者環(huán)形燈，采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)可以最大程度地減輕主機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。

1.2 系統(tǒng)的分散性

總線控制系統(tǒng)的分散性意味著有較高程度的靈活性，系統(tǒng)非常容易進(jìn)行擴(kuò)建以及重組，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)試以及校檢工作，可以最大程度地減少維修人員，降低勞動(dòng)的強(qiáng)度。

1.3 系統(tǒng)的低成本

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的開放性的體系結(jié)構(gòu)相比于傳統(tǒng)技術(shù)大大縮短了開發(fā)的周期，另外成本也大幅度下降，同時(shí)節(jié)省了模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中大量的轉(zhuǎn)換裝置維護(hù)費(fèi)用，但從總體上來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于DCS的成本。

2 發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

發(fā)電廠的工藝負(fù)荷主要是指各類電動(dòng)金。而電氣負(fù)荷包括主變壓器，另外還有高壓廠變壓器等。當(dāng)前發(fā)電廠普遍以DCS系統(tǒng)作為單元機(jī)組的主要控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備主要采用傳統(tǒng)的開關(guān)量信號(hào)，另外生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控可以達(dá)到I/O子系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)可以滿足絕大多數(shù)運(yùn)行人員基本的控制操作要求，同時(shí)可以替代原來(lái)的發(fā)電機(jī)控制臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組爐、電操作手段統(tǒng)一。

另外在已經(jīng)投入運(yùn)行的發(fā)電廠中，單元機(jī)組電氣設(shè)備的監(jiān)控主要是采取以下兩種方式：一種是現(xiàn)場(chǎng)總線與硬接線相結(jié)合的方式，另外一種方式是回路的電流會(huì)以現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式傳送，同時(shí)經(jīng)過(guò)ECMS系統(tǒng)通信管理機(jī)匯總后送入相應(yīng)的DCS-DPU通信接口。在實(shí)際應(yīng)用中，該方案比較容易接受，同時(shí)電廠的應(yīng)用也比較多。由于機(jī)組鍋爐操作過(guò)程極其復(fù)雜，同時(shí)對(duì)象繁多，另外設(shè)備相互之間關(guān)系緊密，操作頻繁，采用全通信手段必定要冒一定的技術(shù)

風(fēng)險(xiǎn)。

3 總線在發(fā)電廠低壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)控制技術(shù)的成功開發(fā)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的總線控制技術(shù)取得了重大的進(jìn)展與突破。

第一，就是實(shí)現(xiàn)了多機(jī)一控，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)的電廠都采用的這種多機(jī)一控的技術(shù)就是利用一個(gè)控制室控制兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)隨著自動(dòng)化水平的不斷提升，幾臺(tái)大型機(jī)組控制一個(gè)控制室的情況也屢見不鮮，而國(guó)內(nèi)的華東電力設(shè)計(jì)院已經(jīng)成功研制出四機(jī)一控的全自動(dòng)化系統(tǒng)。

第二，電廠的輔助設(shè)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的集中控制，大量的輔助系統(tǒng)包括水處理系統(tǒng)以及燃油系統(tǒng)都需要由一個(gè)單獨(dú)的控制系統(tǒng)來(lái)控制，同時(shí)隨著控制技術(shù)以及設(shè)計(jì)水平的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，將地理位置相同的輔助系統(tǒng)實(shí)施集中控制也成為現(xiàn)在電廠非常熱門的一項(xiàng)技術(shù)。湖南益陽(yáng)電廠就是將所有的輔助控制系統(tǒng)集中一起集合為一個(gè)大型的控制系統(tǒng)，大大提高了自動(dòng)控制水平。

第三，現(xiàn)場(chǎng)控制總系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線在電廠的使用已經(jīng)有超過(guò)十年的歷史，剛開始是小規(guī)模的零星系統(tǒng)，到后來(lái)發(fā)展為完整的車間輔助系統(tǒng)，再到最后已經(jīng)開始在大型的主機(jī)組中應(yīng)用。由電力工程顧問(wèn)設(shè)計(jì)院以及東北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的電能廠，已經(jīng)全面應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，而且這兩個(gè)大型的項(xiàng)目也正在籌劃建設(shè)中。

4 現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠低壓控制系統(tǒng)中應(yīng)用的問(wèn)題以及改進(jìn)

現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠低壓控制系統(tǒng)主要的改進(jìn)問(wèn)題包括系統(tǒng)底層信息的需求難以滿足，而模擬技術(shù)又難以滿足這些需求。HART技術(shù)是目前采用的快速簡(jiǎn)便的模擬信號(hào)技術(shù)，可以大規(guī)模地利用數(shù)字化提高儀表的智能水平，同時(shí)又廣泛受到業(yè)內(nèi)人士的青睞。

采購(gòu)費(fèi)用較高，總成本并沒(méi)能得到節(jié)省，采購(gòu)已經(jīng)實(shí)施成本需要接受性能因素。節(jié)省電纜投資以及調(diào)試速度極快，另外還容易受到流程設(shè)備調(diào)試的影響等。

樣本工程沒(méi)有能夠起到很好的模范警示作用，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線價(jià)值往往認(rèn)識(shí)不到位，從而使決策者望而卻步，另外新上項(xiàng)目少；負(fù)責(zé)生產(chǎn)運(yùn)行的技術(shù)人員更寧愿采取成熟的技術(shù)。

缺乏FCS維護(hù)的合格培訓(xùn)課程以及缺乏相應(yīng)有力的應(yīng)用支持，另外對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的價(jià)值認(rèn)識(shí)程度不夠，還未能深入地挖掘FCS的潛力，同時(shí)如何從現(xiàn)場(chǎng)解決儀表集成問(wèn)題以及穩(wěn)定性也成為工作的重中之重。

現(xiàn)場(chǎng)總線價(jià)值的認(rèn)識(shí)以及人員的培訓(xùn)是未來(lái)總線在電廠中低壓控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，首先主要是鞏固以及提高現(xiàn)有的技術(shù)，而不是過(guò)分引進(jìn)一些先進(jìn)的技術(shù)；同時(shí)應(yīng)該充分尊重用戶的意見以及遵從國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)，另外不斷地改變用戶制定的要求來(lái)滿足控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前的階段，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用應(yīng)該采取循序漸進(jìn)的方式，比如對(duì)于具備智能化的電氣系統(tǒng)，應(yīng)該積極推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推廣以及使用。同時(shí)在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中采取實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度應(yīng)對(duì)未來(lái)的機(jī)遇以及挑戰(zhàn)。

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