現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的運(yùn)用研究

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力企業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中火力發(fā)電廠也取得了相應(yīng)的發(fā)展。在電廠電氣控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是重要的應(yīng)用技術(shù)之一。本文分析了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并提出了電氣控制總線系統(tǒng)配制方案，并對(duì)系統(tǒng)中總線的選擇進(jìn)行了探討，供有關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；火力發(fā)電廠；電氣控制系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著火力發(fā)電廠規(guī)模的擴(kuò)大以及科技的發(fā)展，火力發(fā)電廠的自動(dòng)化技術(shù)不斷的提升，這也對(duì)電廠的生產(chǎn)以及管理工作提出了更高的要求。加強(qiáng)電廠信息化管理，首先就需要建立完善的信息管理系統(tǒng)，并通過(guò)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)，及時(shí)的收集現(xiàn)場(chǎng)的情況信息，反映生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行故障報(bào)警。不僅提高了電廠管理的水平，提升了生產(chǎn)的效率，還有效的降低了事故發(fā)生率，對(duì)火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)管理控制一體化建設(shè)有很大的推動(dòng)作用。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，在電廠電氣控制系統(tǒng)中，電氣設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了智能化控制以及通信，電氣控制系統(tǒng)正向著智能化、信息化的方向發(fā)展。

1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有開(kāi)放性強(qiáng)、分散化以及成本低等特點(diǎn)。

目前大多數(shù)火力發(fā)電廠中使用分散控制系統(tǒng)，也被稱為DCS系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本上是閉式結(jié)構(gòu)，目前很多智能設(shè)備都無(wú)法接入?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用的是分層分布式的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的開(kāi)放性，可以將控制器的節(jié)點(diǎn)分散到現(xiàn)場(chǎng)中，便于接入各種智能設(shè)備，并且這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，對(duì)通信介質(zhì)沒(méi)有硬性的規(guī)定，有效的緩解了主機(jī)的工作壓力。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)還具有徹底的分散性，這就使得系統(tǒng)的可靠性以及靈活性得到大大的提升。這種系統(tǒng)的重組以及擴(kuò)建都相當(dāng)簡(jiǎn)單，可以由專業(yè)的人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的校檢以及調(diào)試工作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，降低了維修總工作量，節(jié)約了維修的成本。

現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的造價(jià)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于DCS系統(tǒng)，但衡量一個(gè)系統(tǒng)的成本，不能單單進(jìn)行造價(jià)上的比較?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有較高的開(kāi)放性，所以其整體的開(kāi)發(fā)周期就相對(duì)DCS系統(tǒng)短很多，這樣就大大降低了其開(kāi)發(fā)的成本，另外，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及便于維修等優(yōu)點(diǎn)，都降低了一些額外的成本，總體上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于DCS系統(tǒng)成本。

2、電氣控制總線控制系統(tǒng)配置方案

2.1現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置方案

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置方案，我們從控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集方式兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是分層分布的開(kāi)放性結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)的功能上進(jìn)行分層，在設(shè)備布置上進(jìn)行分散。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為兩層網(wǎng)三層設(shè)備。兩層網(wǎng)主要指的是監(jiān)控主站層與哥哥給通信子站層之間的以太網(wǎng)以及通信子站層與間隔現(xiàn)場(chǎng)之間連接的總線網(wǎng)；三層設(shè)備指的是，監(jiān)控主站層、間隔層以及通信子站層。

對(duì)火力發(fā)電廠中所用的設(shè)備機(jī)組，在運(yùn)行過(guò)程中的信號(hào)采集方式，除了一些控制量信號(hào)采用的是硬線直接與DCS系統(tǒng)連接外，其他的監(jiān)測(cè)信號(hào)都是通過(guò)專門的監(jiān)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，然后在將信號(hào)以通信的方式傳送給DCS系統(tǒng)。

2.2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中充分的發(fā)揮了DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)現(xiàn)有的總線設(shè)計(jì)理論，采用綜合智能測(cè)控單元對(duì)系統(tǒng)中所有設(shè)備信息進(jìn)行采集預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)換。對(duì)于一些重要的信號(hào)以及控制信息，采用直接接入DCS系統(tǒng)與專設(shè)裝置通信轉(zhuǎn)換方式相結(jié)合的方式，有選擇性的選用信號(hào)采集的方式，有效的保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，又避免了系統(tǒng)通信不暢而導(dǎo)致的監(jiān)控失?，F(xiàn)象。利用綜合智能測(cè)控單元進(jìn)行電氣信息的采集，不僅能夠完成數(shù)據(jù)采集工作，并且能夠進(jìn)行一定的預(yù)處理。在系統(tǒng)的維護(hù)方面，由于分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中還配制了電氣工程師站，便于在故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)的進(jìn)行維護(hù)，給系統(tǒng)的維護(hù)提供了極大的便利。

3、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中總線的選擇

現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)不斷的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出來(lái)的總線具有上百種，對(duì)總線的選擇需要根據(jù)具體的情況，結(jié)合總線適用領(lǐng)域。這就要求在選擇總線前，對(duì)火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的了解，其特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）火力發(fā)電廠的用電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是順序控制，也就是數(shù)字量的控制。其中模擬量信號(hào)只能用于監(jiān)視，不能參與到邏輯控制中，并且這種控制過(guò)程與模擬量控制有很大的差別，在本質(zhì)上也存在很多不同之處。（2）電廠電氣控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)中的一些功能反應(yīng)時(shí)間要求較高，需要?jiǎng)幼鞯仍谧疃痰臅r(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，但是這些功能可以通過(guò)繼電保護(hù)裝置、故障濾波器等電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以相應(yīng)的降低一些對(duì)系統(tǒng)的要求，但相比于熱力控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電氣控制系統(tǒng)的要求還是高出許多。因此，一般來(lái)說(shuō)火力發(fā)電廠電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用高速現(xiàn)場(chǎng)總線。（3）火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)需要控制的對(duì)象較多，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的信息，對(duì)信息的采集、整理工作提高了要求；（4）火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的智能設(shè)備一般都連接在380v或6KV的配電裝置中，裝置中一般不會(huì)有水汽以及粉塵等污染物，隨意這就降低了總線防爆特性。但是配電裝置中的電磁干擾較強(qiáng)，所以要求現(xiàn)場(chǎng)總線本身具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力；（5）隨著火力發(fā)電廠的規(guī)模越來(lái)越大，而電廠的配電裝置又是分散在廠區(qū)的各個(gè)部分，多以就對(duì)總線的長(zhǎng)度有一定的要求，一般采用傳輸距離長(zhǎng)的總線。

目前我國(guó)的火力發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，最常用到的總線類型包括：RS485總線、Profibus-DP、工業(yè)以太網(wǎng)、Lonworks總線以及CAN總線等。其中380v系統(tǒng)中常常利用Profibus-DP；6KV系統(tǒng)中采用Profibus-DP、CAN總線以及工業(yè)以太網(wǎng)。而RS458總線技能在380v系統(tǒng)中利用，也能在6KV系統(tǒng)中使用。

4、總結(jié)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，火力發(fā)電廠的規(guī)模越來(lái)越大，自動(dòng)化技術(shù)在電廠中普遍應(yīng)用。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)電氣自動(dòng)化控制的要求，正在被現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)所取代?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用分布分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及智能測(cè)控單元進(jìn)行信息的采集，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進(jìn)了電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，并且能夠節(jié)約電廠投資，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，隨著我國(guó)科技的發(fā)展，這種技術(shù)必將被不斷的完善，這種技術(shù)會(huì)被廣泛的推廣使用，為促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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