通信管理機在廠用電綜合管控系統(tǒng)中的應用

童蘊真 丁建南

【摘?要】發(fā)電廠廠用電監(jiān)控系統(tǒng)的準確性、完備性直接決定了發(fā)電廠的管理及自動化水平。基于通信管理機實現(xiàn)的廠用電綜合管控系統(tǒng)可在不改變原有設備配置，僅增配通信管理機的小成本投入，實現(xiàn)廠用電信息全面監(jiān)控、精確防誤閉鎖、智能抄表分析等功能，提升發(fā)電廠運行的安全性與經(jīng)濟性。

【關鍵詞】通信管理機;廠用電;綜合管控

廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要組成部分，廠用電管控系統(tǒng)的自動化水平可直接影響到發(fā)電廠運行管理水平、事故處理響應速度、電廠智能建設程度等。由于全部采用物理硬接線，變送器，模擬量、數(shù)字量卡件的管控系統(tǒng)可傳輸信息較少且價格高昂，已無法滿足配電設備智能管控要求，目前可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崱⒁蕴W(wǎng)傳輸正逐步應用于廠用電監(jiān)控管理系統(tǒng)中?；谕ㄐ殴芾頇C實現(xiàn)的廠用電管控系統(tǒng)可在發(fā)電廠現(xiàn)有設備基礎上，通過增配若干臺通訊管理機和通信電纜，實現(xiàn)與就地設備的通信傳輸，實時監(jiān)測配電設備運行情況。通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)電氣量監(jiān)視、保護記錄、智能抄表分析等，減少了運行人員工作量，同時也具有一定的防誤操作功能。

一、系統(tǒng)硬件設計

發(fā)電廠配置2臺ECM-5908通信管理機，每臺通信管理機對應1套發(fā)電機組。ECM-5908裝置采用嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡處理器，數(shù)據(jù)處理流量和速度滿足發(fā)電廠使用需求。裝置共配置有8路RS-232、RS-485串行接口，除1路串口接至DCS（Distributed Control System 分散控制系統(tǒng)）外，其余串口基本滿足小型發(fā)電廠設備接入需求。為保障廠用電管控系統(tǒng)的可靠性，涉及斷路器分、合閘操作的遙信、遙控信號仍通過硬接線與發(fā)電廠DCS系統(tǒng)相連。通信管理機上送信號為微機保護裝置的具體告警信息、開關手車位置信息、電度表信息、斷路器室溫度信息等（圖1）。

每個開關間隔的微機保護、電度表通過屏蔽雙絞線電纜將RS-485通信串口串接后，根據(jù)上送信號的重要程度，通過1個或2個通信串口傳輸至通信管理機。為保證保護信息傳輸?shù)目煽啃裕?kV微機保護裝置采用雙網(wǎng)絡接入通信管理機，400V PC開關、電度表、多功能表等采用單網(wǎng)絡接入。通信管理機通過一個RS-485串口與DCS系統(tǒng)通訊卡件連接，將采集到的遙信、遙測量傳入DCS控制器，這樣工程師站、操作員站、電廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可通過以太網(wǎng)實時監(jiān)測廠用電狀態(tài)，實現(xiàn)后臺監(jiān)控、保護信息記錄、防誤閉鎖、智能抄表等功能（圖2）。

二、系統(tǒng)軟件架構

通信管理機內(nèi)部通過IPACS57XX組態(tài)軟件進行配置，在裝置配置欄內(nèi)添加所有需接入的電氣設備后，通過配置相應串口的通訊方式、規(guī)約、波特率等建立與設備的通信聯(lián)系，通信成功后即可采集電氣設備內(nèi)部信息，經(jīng)過篩選后將監(jiān)控系統(tǒng)所需信息上傳至DCS系統(tǒng)（圖3）。發(fā)電廠DCS系統(tǒng)采用美國通用電氣公司的Mark VIe控制系統(tǒng)，在Modbus通訊卡件中填加通訊測點，按上傳信息點表的順序編制相應的編碼、點名、四遙信息，即可實現(xiàn)DCS信息與通信管理機上傳信息一一對應，增加的通信點可用于防誤閉鎖邏輯、智能抄表、大屏報警等諸多功能中。對于保護動作信號、電流電壓量等重要的遙信、遙測量，可將對應的通信點加入DCS歷史站中，實現(xiàn)保護SOE記錄，為故障分析提供可追溯數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)功能

1.廠用電集中監(jiān)控

通過通信管理機可向DCS系統(tǒng)傳輸大量廠用電配電設備信息，為了更好的完成廠用電監(jiān)控，發(fā)電廠將所有通信信息集成到一個系統(tǒng)畫面上，便于運行人員查看及事故處理（圖4）。該畫面可查看每個6kV配電間隔的電壓、電流、功率因數(shù)、電度量等電量信息，也可查看保護報警信息、開關手車位置信息等。就地微機保護觸發(fā)時，保護動作信號可實時傳遞至DCS系統(tǒng)，對應間隔報警模塊Alarm紅燈亮，觸發(fā)“6kV 開關保護動作”大屏聲光報警，第一時間提醒運行人員關注保護動作信息。由于上送信息明確，運行人員可根據(jù)具體情況進行事故處理，大幅縮短處理時間，減少保護動作帶來的危害。

2.防誤閉鎖功能

通過通信上傳的手車位置信號、微機保護告警、跳閘信號，可在DCS系統(tǒng)實現(xiàn)軟五防功能。如可在斷路器合閘允許邏輯中增加斷路器手車工作位置、無保護告警、動作信號等相應閉鎖條件，實現(xiàn)軟五防與就地五防雙保險，進一步降低誤操作的可能性。為使廠用電運行管理更加自動化，通信管理機還采集了斷路器室的溫度、檢修使用的接地手車位置信號等，將遠程監(jiān)控的范圍進一步擴大，也將必要的非電氣量參數(shù)增加至防誤閉鎖邏輯中，使運行操作更加安全。以汽機發(fā)電機并網(wǎng)允許條件為例，除無汽機發(fā)電機保護動作信號、各電氣量均在正常范圍內(nèi)等常規(guī)條件外，還增加了發(fā)電機出口接地手車非工作位、發(fā)電機出口斷路器室各溫度正常等條件，使防誤閉鎖條件更加全面、準確。

3.智能抄表分析

抄表是發(fā)電廠運行人員的一項重要工作，人工抄表可能存在數(shù)據(jù)不敏感、抄錄準確率無法保證的情況。通過通信管理機上傳電氣量信息至DCS系統(tǒng)后，發(fā)電廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可通過以太網(wǎng)訪問DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能抄表功能。通過設置抄錄數(shù)據(jù)的上下限，系統(tǒng)可自動判別出異常數(shù)據(jù)，及時提醒運行人員調(diào)整（圖5）。在保證安全運行的基礎上，經(jīng)濟運行、節(jié)能降耗也是發(fā)電廠的管理核心之一。通信管理機上傳的電度量信息，不僅節(jié)省了人為抄表的時間，也可為經(jīng)濟分析提供更加詳實的基礎數(shù)據(jù)。目前，發(fā)電廠已實現(xiàn)了廠用電率、外購電量值際競賽數(shù)據(jù)自動生成功能，督促運行人員及時進行工況調(diào)整，爭取最優(yōu)的運行方式。

四、結論

基于通信管理機實現(xiàn)的廠用電綜合管控系統(tǒng)在現(xiàn)場原有電氣設備的基礎上，僅通過增加通信管理機、通信電纜和通信卡件即可實現(xiàn)廠用電設備全面監(jiān)控、操作防誤閉鎖和智能抄表分析等功能，經(jīng)濟性較為可觀。同時，該系統(tǒng)具有良好的可復制性及可延展性，可用于原有廠用電監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造，提升發(fā)電廠自動化水平。

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作者簡介：

童蘊真（1992.08-），女，漢族，內(nèi)蒙古包頭市人，本科學歷，國電湖州南潯天然氣有限公司電氣主管，主要研究方向：電氣設備。

（作者單位：國電湖州南潯熱電有限公司）