火力發(fā)電廠廠用電氣控制系統(tǒng)綜述

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 710300）

隨著我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)電廠的廠用電氣控制系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)）也在各火力發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。這種系統(tǒng)能夠?qū)鹆Πl(fā)電廠的電氣運行情況起到良好的監(jiān)測控制，從而實現(xiàn)保護、測量、計量、控制以及分析等多項功能，借此獲得良好的廠用電氣控制效果。

1 ECS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展歷程

目前我國火電廠采取的廠用電氣控制設(shè)備大多屬于獨立運行的狀態(tài)，各設(shè)備的控制職能無法有效地協(xié)調(diào)和融合，部分信息無法進行有效地共享，這導(dǎo)致了設(shè)備控制效果無法滿足火電廠的實際發(fā)展需求。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大部分廠用電氣自動化產(chǎn)品已從集成電路型開始轉(zhuǎn)變?yōu)槲C型，電廠的管理自動化水平得到了一定程度的提升。在1998年左右，針對廠用電氣控制系統(tǒng)該朝著哪個方向發(fā)展曾經(jīng)出現(xiàn)過一定程度的分歧。一種觀點認為需要進行DCS功能的擴展，并在此基礎(chǔ)上來實現(xiàn)電氣二次設(shè)備的功能；另一種觀點則認為需要通過通信方式接入到DCS系統(tǒng)中，借此來實現(xiàn)DCS在內(nèi)的綜合投資，并需要在此過程中構(gòu)建電氣后臺應(yīng)用系統(tǒng)，從而提升廠用電力系統(tǒng)的自動化運行水平。

1.2 傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的應(yīng)用缺陷簡析

傳統(tǒng)的DCS管理技術(shù)還存在著以下幾點不足之處：①隨著電氣自動化水平的不斷提升，直接交流采樣技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其具有精度高、速度快的應(yīng)用優(yōu)勢，但是DCS系統(tǒng)需要對電壓電流經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)化之后才能夠接入到系統(tǒng)中，并且存在有二次接線復(fù)雜、造價較高以及抗干擾能力過差的應(yīng)用缺陷。②在廠用電氣系統(tǒng)的運行過程中，電氣暫態(tài)過程較快，控制處理時間還需要保持在毫秒級，但是DCS系統(tǒng)的反應(yīng)時間還處于秒級這一階段，難以充分滿足廠用電氣系統(tǒng)的各種控制需求。③DCS系統(tǒng)多是按點收費的，對于溫度、壓力或者電流量等信息點需要提供一路專用的電纜芯來進行控制，這種控制模式會導(dǎo)致大量的控制電纜被耗費，浪費了大量的空間以及施工時間。④DCS系統(tǒng)對于電氣測點有著一定的限制性，這導(dǎo)致了電氣系統(tǒng)自身的故障診斷與分析、經(jīng)濟性分析等諸多功能都無法得到有效的實現(xiàn)，直接制約了火電廠電氣系統(tǒng)的運行與管理水平。

1.3 現(xiàn)有ECS系統(tǒng)的構(gòu)成簡析

近年來我國的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)場總線以及工業(yè)以太網(wǎng)等系統(tǒng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中也得到了較為廣泛的應(yīng)用，自2000年以來，我國部分電力自動化制造廠家跟電力規(guī)劃設(shè)計部門也對傳統(tǒng)的ECS方案進行了不斷的優(yōu)化與完善，形成了現(xiàn)階段的ECS系統(tǒng)，其主要分為以下三層。

①間隔層：間隔層主要包含有各種具備有專業(yè)化功能的智能裝置，具體的設(shè)備有廠用電中壓6KV/10KV系統(tǒng)系列保護測控裝置、廠用電低壓400V系統(tǒng)智能控制器跟測控裝置以及廠用電源快速切換裝置等等。這些智能裝置多是借助于嵌入式軟硬件開發(fā)的模式來實現(xiàn)的，并具備有現(xiàn)場總線或者以太網(wǎng)多外通信接口等。間隔層實現(xiàn)了整個廠用電氣系統(tǒng)的有效控制，提升了整個控制過程的智能化水平。

②通信管理層：一般情況下通信管理層能夠?qū)崿F(xiàn)各種智能設(shè)備之間的信息交流工作，并能夠協(xié)助其控制功能得以最大限度的發(fā)揮。在現(xiàn)階段，該層多是通過以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的模式來實現(xiàn)信息的通信，從而獲得良好的廠用電控制系統(tǒng)管理效果。

③站控層：站控層主要包含有各種專業(yè)應(yīng)用軟件和計算機軟件，其也是廠用電氣控制系統(tǒng)得以順利應(yīng)用的重要保障。在站控層中專用的應(yīng)用軟件有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、廠用電抄表、錄波分析以及電動機故障自動化診斷等應(yīng)用功能軟件，而計算機硬件裝置則主要有服務(wù)器以及工作站等等。這些硬件和軟件能夠?qū)崿F(xiàn)后臺系統(tǒng)以及發(fā)電廠的其他管理系統(tǒng)通過通信接口軟件來進行各種運行數(shù)據(jù)的有效與快速傳輸，從而對整個廠用電氣系統(tǒng)進行全面有效的控制。

2 我國ECS系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀簡析

近年來，國內(nèi)外在ECS領(lǐng)域中已經(jīng)取得了良好的研發(fā)效果，相關(guān)的研發(fā)產(chǎn)品也比較成熟，例如ABB的R=TROL-F勵磁調(diào)節(jié)裝置以及CE的電動機綜合管理繼電器等等，這些產(chǎn)品具有工藝好、質(zhì)量穩(wěn)定、通信接口能夠充分滿足國際規(guī)范的應(yīng)用優(yōu)勢，但是應(yīng)用國外產(chǎn)品來進行火電廠的廠用電氣控制存在有價格昂貴以及無法充分滿足國內(nèi)火電廠實際運行需求的問題，這導(dǎo)致了國外產(chǎn)品在國內(nèi)難以獲得良好的應(yīng)用。

此外，國外廠家在通信聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成系統(tǒng)以及后臺應(yīng)用軟件開發(fā)等多個方面還存在著明顯的劣勢，而火電工程的差異性導(dǎo)致了接入設(shè)備存在有較大的區(qū)別。因此，不同的設(shè)備在運行過程中其通信接口類型也不盡相同，存在有多種非標準接口。與此同時，部分系統(tǒng)的實施過程中存在有大量的工程定制和客戶化定制的內(nèi)容，導(dǎo)致了國外廠家所研發(fā)的ECS系統(tǒng)無法充分滿足我國火電廠廠用電氣控制的實際需求。

現(xiàn)階段我國的ECS供應(yīng)商多是以國外廠家為主，但是由于國內(nèi)外火電廠運行性能以及運行模式的差異性，其自動化程度不盡相同，在具體的系統(tǒng)功能和系統(tǒng)性能方面也有著一定的區(qū)別?；诖?，我國電力自動化設(shè)備生產(chǎn)廠商要及時切合市場大環(huán)境，加強對ECS系統(tǒng)的研發(fā)力度，開發(fā)適合我國電力行業(yè)的新型ECS系統(tǒng)。

3 發(fā)展展望

為了充分滿足國內(nèi)火電廠對于ECS系統(tǒng)的實際需求，要在應(yīng)用現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，來對現(xiàn)有的發(fā)電廠廠用系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化與完善，可以通過以下兩點來實施：①實現(xiàn)對廠用電氣的全通信控制，但是介于通信速度和系統(tǒng)可靠性還存在有一定距離，現(xiàn)階段的ECS系統(tǒng)在跟DCS系統(tǒng)連接過程中存在有一定的硬接線，因此需要對熱工工藝連鎖問題進行有效的解決，借此來達到全面控制的效果。②我國現(xiàn)階段的電氣后臺系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中的性能還不夠完善，同時又只有較為基本的運行監(jiān)視功能，因此需要從提升電氣控制水平和系統(tǒng)運行管理水平等方面入手，提高ECS的應(yīng)用性能。

4 結(jié)束語

隨著我國火電行業(yè)的不斷發(fā)展，電廠對于廠用電氣控制系統(tǒng)的要求也逐漸提高。然而現(xiàn)階段ECS系統(tǒng)在應(yīng)用過程中還存在較多的問題，難以獲得良好的全面監(jiān)控效果。針對這一問題，要求各企業(yè)以目前國內(nèi)火電廠的發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，針對各火電廠具體需求對現(xiàn)有的ECS系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化與完善，提高火電廠的自動化運行水平，保證我國電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

[1]朱新春.火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)設(shè)計及探討[J].通訊世界,2017,(24):255-256.

[2]于立翔.探究火力發(fā)電中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2017,(34):1128-1129.

[3]高婷婷.基于 IEC61850標準的廠用電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)在百萬機組火電廠的應(yīng)用[J].寧德師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）,2017,(1):94-97.

[4]王洪順,吳磊.火力發(fā)電中電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].數(shù)字化用戶,2017,(11):30.

[5]張俊.大型火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)模式[J].科技風,2016,(5):17.