廠用電綜合自動化系統(tǒng)的關鍵技術探析

王媛 劉梅利

摘 要：當今時代人們用電需求日益增加，所以電力市場不斷擴大，火電廠的技術水平不斷改革創(chuàng)新，自動化水平不斷提升。當前國內一部分大型火電廠技術已經革新進入機組DCS，但是大部分火電廠還是把重點放在機爐的控制上，所以電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展緩慢。

關鍵詞：火電廠；廠用電；關鍵核心技術；發(fā)展

當今時代網絡技術應用十分廣泛，但是如果把以太網的運行模式應用在廠用電綜合自動化系統(tǒng)中，則可以使火電廠的工作效率大大提高，還能相應減少事故的發(fā)生，給高危作業(yè)提供安全保障，促進系統(tǒng)良好的運作。所以為此提出了火電廠廠用電自動化系統(tǒng)的設計思路及其關鍵技術。

1.火電廠廠用電自動化設計思路

使廠內各個系統(tǒng)和設備之間互相聯(lián)網，從而實現(xiàn)現(xiàn)代化管理目標。各種通訊手段以及SIS和DCS之間資料的互相交換，形成廠用電自動化綜合系統(tǒng)。這種方法可以對出現(xiàn)的各種錯誤詳細地整合和確定，有利于系統(tǒng)的安全運行和節(jié)省成本，這類方法可以更加準確地提供信息，從而提高綜合自動化系統(tǒng)的實際應用能力。但在實施時也應該遵守一些原則：實用性與持久性原則、分層次分布和實際應用原則、便捷與安全原則。此系統(tǒng)的具體功能取決于火電廠內機組規(guī)模大小、一次設備配備情況以及機組的具體作用和地位等。廠用電綜合自動化系統(tǒng)的主要功能需求可以分成下述三個方面：

（1）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)對于火力發(fā)電廠而言是核心控制系統(tǒng)。需要專業(yè)的人員來負責，要對廠用電自動化系統(tǒng)的工作過程進行跟蹤檢測和運行控制。對于系統(tǒng)出現(xiàn)的各種情況要進行跟蹤記錄并定期進行整理，在遇到故障時還需要測量，然后定期對這些數據進行分析整理，并對其中的問題進行總結，及時排除這些問題所造成的安全隱患等等。

（2）保護系統(tǒng)。保護系統(tǒng)顧名思義就是對整個完整系統(tǒng)進行保護，展開說來就是對系統(tǒng)內各個機器進行保護，對電廠內的諸多線路實行有效的保護，對廠的各種設備進行有效的保護。

（3）運行支持系統(tǒng)。運行支持系統(tǒng)就是針對設備而言的，主要任務是對廠內的各種設備進行定期整修與保養(yǎng)，而且對于一些可能發(fā)生的緊急情況可以及時進行修復等等。

所有廠用電系統(tǒng)的功能都會隨著之前系統(tǒng)的運行歷史、成本以及性能需求的不同而變動，不過都必須要滿足下述要求：其一，保護系統(tǒng)可以在出現(xiàn)故障時及時準確的檢測到故障發(fā)生未知，并關閉有關的設備開關，防止其他設備因此受到影響；其二，全面的收集和整理系統(tǒng)運行數據，并能夠將其發(fā)送到DCS和后臺，從而充分滿足控制中心對系統(tǒng)整體的操作、調控和監(jiān)察功能要求；其三，及時檢修設備并收集相關資料，提高其使用壽命。

2.廠用電自動化系統(tǒng)關鍵技術

2.1 應用以太網技術

火電廠的日常工作環(huán)境為高壓狀態(tài)，工作危險性比較高，環(huán)境也很惡劣，磁場干擾非常大，因此通信網的作用十分重要，其性能好壞，將直接影響通信效率。通信管理層連接了站控層和間隔層，這與最開始的設計方案中雙冗余設計理念正好是相反的。這個系統(tǒng)可以自發(fā)的改變自身系統(tǒng)，尤其是在出現(xiàn)問題時，可以自由切換系統(tǒng)，這樣的設計極大地增強了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。如今以太網的應用十分的廣泛和普及，尤其是工業(yè)以太網的優(yōu)點更大，其傳輸效率、高容量和低成本等優(yōu)勢都較普通的以太網更加適用于工業(yè)發(fā)展，不僅如此，工業(yè)以太網的開放性也十分適用于工業(yè)。其中，一種利用嵌入式硬軟件系統(tǒng)，在單片機系統(tǒng)中獲得實現(xiàn)的以太網模式即為嵌入式以太網，此種以太網為廠用電綜合自動化系統(tǒng)在通信網絡領域的未來發(fā)展方向。把嵌入式以太網應用于微機保護設備中，可以有效提高通信網絡的及時性、穩(wěn)定性和開放性，從而促使廠用電系統(tǒng)能夠達成無縫性通信的目的。

2.2 工業(yè)以太網技術和DCS系統(tǒng)連接的技術

以往，電氣量都是采取硬接線方式來連接DCS的，也就是把電氣的模擬量與開關量的信號通過電纜硬接線實行一對一連接，將其接入I/O通道。這和最初的RTU+變送器的方式是一樣的，但是兩者之間也有著很大的不同，這種接線方式與最初的方式相比，最大的不同點就是前者成本高昂，這直接導致了其應用推廣受限，而且前者的技術相較后者更為復雜，拓展能力也很弱，這與工廠的要求截然相反。在此系統(tǒng)中可以和DCS進行聯(lián)網，聯(lián)網方式是可以采取多種方式進行的：第一種方式就是利用通信管理機，這個設備有很多獨立的設備，彼此之間互不連接，但是每個單獨的設備都可以與DCS展開聯(lián)系接口，而每個接口又可以通過總線與通信管理機相連，所以每個設備都是獨立的，所有通信管理機都能夠提供同DCS進行連接的通信接口，用該方法進行連接更加地簡單高效，更加容易實現(xiàn)連接。并且借助網關與DCS聯(lián)網，其通過網橋與DCS和ECMS的以太網互相連接，互相傳輸數據和交換數據，最大的優(yōu)點便是不受數據量的限制，可以自由設置。

2.3 通信中間件技術

在分布式網絡系統(tǒng)中，各個應用之間的節(jié)點分布是大相徑庭的，它們之間的物理位置并不固定，通信方法也各有不同之處，彼此間通信的方式也存在差異。以Socket為基礎設計的通信中間件，其功能更加強大，可以根據名字來定位應用模塊，這種方式可以讓網絡通信更加透明化，并且可以屏蔽最底層的數據通信。而且該通信中間件的優(yōu)點也有很多，例如，運行靈活，不受節(jié)點的控制，既可以安裝在一臺節(jié)點機內，也可以集中安裝在許多節(jié)點機內。而且這種方法使得應用模塊在插上后可以立即使用，直接運行主輔設備。

2.4 自動化系統(tǒng)處理技術

很多并發(fā)任務需要實時進行數據處理，處理這些數據通常有兩種方式：其一，多進程處理方式。簡而言之，也就是自動化系統(tǒng)可以作為單獨的程序來進行處理工作。這樣一來各個模塊之間的獨立工作能力比較強，進行維護工作十分便利；但是也有一定缺點，各個模塊在進行彼此交互之時，有可能會穿越進程便捷，導致通信耗資較大；其二，多線程處理方式。此種模式下可將不同模塊分別看成一個動態(tài)庫，其應用優(yōu)點為各個模塊互相通信屬于進程內通信，所以在通信方面的耗資不大，缺點是各個模塊之間的耦合性很強。此系統(tǒng)多任務處理數據的核心為多線程，所有模塊之中都會有一個或是多個線程，可以讓不同模塊間的耦合有所降低。

2.5實時數據主動推送技術

當通信管理機只能從設備終端處及時收集到相關數據之后，再利用通信規(guī)約把數據傳輸至主站系統(tǒng)內的通信前置模塊，此模塊在接受規(guī)約分析和數據初步處理之后，然后把數據進一步傳輸到實時處理模塊。數據要想從實時處理模塊前往人機界面，只能通過以下兩種方式：其一，需要人機界面程序在固定周期內主動地從實時處理模塊中讀取解析畫面內的全部數據，又稱為“拉數據”；其二，需要實時處理模塊主動把變化數據輸送至人機界面，又稱為“推數據”。上面的兩種數據傳送方法之中，前者是以監(jiān)控功能為主的系統(tǒng)常用的方法，因為不管實時數據點有否出現(xiàn)變化，每當按照固定周期解析數據時，效率都不高，數據更新不及時。而 “推數據”法因為能夠及時的推動變化數據，不僅效率較高，而且很少出現(xiàn)延時問題。

3.結束語

綜上，火力發(fā)電的廠用電綜合自動化系統(tǒng)有著十分特殊的意義，不僅需要火電廠對此系統(tǒng)不斷進行更正，跟隨現(xiàn)代化的腳步不斷地更新設備，及時維護設備，排除安全隱患，更需要發(fā)展其關鍵技術，從而真正地發(fā)揮這一系統(tǒng)的作用，保證系統(tǒng)正常運行，使得火電廠工作效率不斷提高，減少事故的發(fā)生，提高安全性，真正的促進火電廠的發(fā)展。

參考文獻：

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[3] 葉桂梅.芻議廠用電綜合自動化系統(tǒng)的關鍵技術[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013.

（作者單位：1陜西超越電力科技有限責任公司；

2陜西大唐新能電力設計股份有限公司）