通訊技術(shù)在電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制的應(yīng)用

張鐵軍

[摘 ? ?要 ]隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和綜合實(shí)力的提高，各地電廠的發(fā)展水平有了明顯提高，為電廠的運(yùn)行效率和質(zhì)量提供了條件，而且在很大程度上節(jié)約了時(shí)間和成本。電氣控制系統(tǒng)是電廠的重要組成部分。近年來，許多電廠不僅注重系統(tǒng)的改進(jìn)，還將通訊技術(shù)應(yīng)用于電氣系統(tǒng)，以提高電氣設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量。本文討論了通訊技術(shù)在電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制中的應(yīng)用，希望為電廠電氣控制系統(tǒng)的研究提供一些參考建議，為電廠的發(fā)展和優(yōu)化提供積極的推動(dòng)作用。

[關(guān)鍵詞]通訊技術(shù);發(fā)電廠;電氣設(shè)備;遠(yuǎn)方控制

[中圖分類號]TM73 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]With the improvement of China's economic level and comprehensive strength， the development level of power plants has been significantly improved， which provides conditions for the operation efficiency and quality of power plants， and saves time and cost to a great extent. Electrical control system is an important part of power plant. In recent years， many power plants not only pay attention to system improvement， but also apply communication technology to electrical system to improve the efficiency and quality of electrical equipment operation. This paper discusses the application of communication technology in the remote control of electrical equipment in power plant， hoping to provide some reference and suggestions for the research of electrical control system of power plant， and provide positive promotion for the development and optimization of power plant.

[Keywords]communication technology; power plant; electrical equipment; remote control

電廠對生產(chǎn)過程中在線監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行自動(dòng)檢查和監(jiān)督，大大提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。在當(dāng)前電廠的運(yùn)行和發(fā)展中，電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制在電廠的運(yùn)行中起著重要的作用，對電廠的運(yùn)行效率和質(zhì)量有著重要的影響。近年來，對電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制的研究越來越受到電廠的重視。為了保證電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制的順利運(yùn)行，相關(guān)管理團(tuán)隊(duì)不僅更新和改變了電氣系統(tǒng)的運(yùn)行方式，還集成了一些有利于系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)，通訊技術(shù)就是其中之一。合理應(yīng)用通訊技術(shù)，可以簡化控制過程，節(jié)省控制時(shí)間，它是一項(xiàng)有利于電廠可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)。但是，一些電廠不重視通訊技術(shù)的引進(jìn)，影響了電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的升級和創(chuàng)新。因此，如何使通訊技術(shù)真正在電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用成為眾多電廠需要考慮的內(nèi)容。

在我國，電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化已逐漸受到重視，該項(xiàng)研究將有利于電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)與功率控制系統(tǒng)相結(jié)合，以促進(jìn)功率控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化。

1 電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)概述

電廠是電力系統(tǒng)的源頭，它包括大量的遠(yuǎn)程控制裝置，集中監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，用于站與站之間的數(shù)據(jù)傳輸。通過遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集一定協(xié)議下的底層數(shù)據(jù)信號。這些采集到的信號攜帶著關(guān)鍵的發(fā)電信息，可以及時(shí)了解生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行情況并提供依據(jù)，也可以在沒有遠(yuǎn)程通訊技術(shù)支持的情況下，為電廠的正常運(yùn)行提供正確的指令等遠(yuǎn)程控制措施，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)度控制是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的客觀要求。

遠(yuǎn)程控制通訊技術(shù)早在二十世紀(jì)六七十年代就開始發(fā)展，經(jīng)歷了三個(gè)階段：遠(yuǎn)程控制監(jiān)控技術(shù)、微機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)。遠(yuǎn)程控制通訊本質(zhì)上是遠(yuǎn)程控制和通訊的結(jié)合。遠(yuǎn)程控制通訊利用Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，利用光纖通訊的高帶寬、高質(zhì)量、高速的特點(diǎn)，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控和監(jiān)控服務(wù)的需要。隨著我國網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)研究的不斷深入，其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷深入，這對促進(jìn)電廠優(yōu)化升級起到了積極作用。在電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，原有的系統(tǒng)技術(shù)是基于DCS技術(shù)來設(shè)計(jì)的，這種系統(tǒng)中的信息采集主要方法是硬接線法。然而，隨著社會(huì)對用電需求的不斷增加和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，電廠的電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)已不能逐步滿足社會(huì)更高的需求，在自動(dòng)化水平和運(yùn)行效率上存在一定缺陷。因此，隨著我國網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，通訊技術(shù)就開始進(jìn)入了電廠電氣控制系統(tǒng)的舞臺(tái)，電廠電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)開始將通訊技術(shù)作為支持系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)，并已成為電廠電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行的主流?；谕ㄓ嵓夹g(shù)的電氣控制管理系統(tǒng)不僅能更有效地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)支持的控制功能，而且能主動(dòng)地采集信息，分析和讀取運(yùn)行中的故障。因此，在實(shí)際的電氣系統(tǒng)應(yīng)用過程中，硬接線法與通訊技術(shù)相結(jié)合或?qū)嵤┤ㄓ嵖刂品桨甘乾F(xiàn)階段電廠發(fā)展的主流方向。

2 電廠電氣遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)傳統(tǒng)方案

對電廠電氣控制系統(tǒng)常用的控制方案進(jìn)行分析研究，從以下兩個(gè)方面對常規(guī)控制系統(tǒng)方案進(jìn)行分析。

（1）分析傳統(tǒng)控制方案。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，DCS作為系統(tǒng)控制操作的主要支撐技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用是將電氣系統(tǒng)以系統(tǒng)連接方式并入DCS，利用DCS完成控制，主要是監(jiān)控電氣系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的模擬量和開關(guān)量的運(yùn)行情況，并利用硬接線將DCS的模擬量輸入模塊和數(shù)字量輸入模塊送入DCS，以達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)行的目標(biāo)。傳統(tǒng)的控制方案在我國已經(jīng)應(yīng)用了近20年。隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的增加，工藝在實(shí)際運(yùn)行中得到了不斷的改進(jìn)和優(yōu)化。另外，就硬件使用的穩(wěn)定性而言，它在軟件系統(tǒng)使用的一致性方面具有一定的優(yōu)勢。然而，在電力系統(tǒng)的實(shí)際管理中，傳統(tǒng)的方案是建立在原有基礎(chǔ)上的，存在一些不足之處。

（2）對傳統(tǒng)控制方案實(shí)施中存在的不足之處進(jìn)行分析。在初始設(shè)計(jì)過程中，DCS并沒有依賴于電氣系統(tǒng)的實(shí)際使用進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，在電氣系統(tǒng)的輔助使用可靠性方面也存在一些不足。在DCS的設(shè)計(jì)過程中，主要是根據(jù)機(jī)器和發(fā)電設(shè)備的控制特點(diǎn)來進(jìn)行的，這種設(shè)計(jì)既不能直接對電氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和處理，也不能滿足電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制信號的信息采集和狀態(tài)處理要求。同時(shí)，在采用常規(guī)方案時(shí)，DCS的使用也增加了電廠的管理和采購成本，進(jìn)一步降低了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，應(yīng)積極優(yōu)化和改進(jìn)所采用的方案。

3 通訊技術(shù)在電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在對通訊技術(shù)下電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的詳細(xì)研究和分析中，主要分析和探討了通訊技術(shù)與硬接線相結(jié)合以及全通訊技術(shù)下的電氣控制系統(tǒng)。在眾多電廠中，火力發(fā)電廠最為常見，通訊技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 通訊技術(shù)與硬接線法相結(jié)合的應(yīng)用

為了使通訊技術(shù)在電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)中發(fā)揮最佳效果，相關(guān)設(shè)計(jì)單位應(yīng)注意通訊技術(shù)與硬接線相結(jié)合的內(nèi)容。由于DCS硬接線在電氣控制系統(tǒng)中起著重要作用，經(jīng)過多年的開發(fā)利用，已經(jīng)有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，對系統(tǒng)監(jiān)控和信息采集的順利開展有著重要的影響。因此，通訊技術(shù)與硬接線的結(jié)合可以大大提高電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。相關(guān)工作組要注意分析二者的關(guān)系，制定應(yīng)用方案。DCS硬接線子系統(tǒng)能有效地監(jiān)測控制指令和接線方式等數(shù)據(jù)。當(dāng)收集到相關(guān)信息時(shí)，子系統(tǒng)將所有的信息傳送給總系統(tǒng)的DCS，為電控系統(tǒng)的運(yùn)行提供參考，為正確的指揮打下良好的基礎(chǔ)。

在DCS硬接線法的基礎(chǔ)上，在DCS系統(tǒng)中設(shè)置一套電氣監(jiān)控系統(tǒng)，作為DCS的子系統(tǒng)。電廠中所涉及電氣控制的狀態(tài)信號和控制信號都要通過硬線與DCS相連，所有其他電氣信息由電氣監(jiān)控系統(tǒng)通過通訊技術(shù)進(jìn)行采集和處理。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是采用了現(xiàn)場總線技術(shù)和分層分布式設(shè)計(jì)相結(jié)合的思想。根據(jù)各項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求，所有現(xiàn)場設(shè)備均配置以太網(wǎng)、Lonworks、IEC61850等總線通訊接口，通過總線通訊接口，將電廠電氣設(shè)備信息采集到電氣監(jiān)控系統(tǒng)中。由于對電氣設(shè)備信息的完整采集，真正實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。

在電氣系統(tǒng)與硬接線相結(jié)合的過程中，DCS系統(tǒng)從以下三個(gè)方面進(jìn)行了升級和優(yōu)化。一是將通訊技術(shù)結(jié)合起來，可以進(jìn)一步提高DCS系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。其次，在數(shù)據(jù)采集方面對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。再次，系統(tǒng)的命令傳輸?shù)玫搅烁倪M(jìn)。由此看來，結(jié)合后的運(yùn)行優(yōu)勢顯著，首先電力系統(tǒng)可以簡化自身復(fù)雜的運(yùn)行過程，提高發(fā)電的效率和質(zhì)量。它不僅簡化了DCS系統(tǒng)的操作，而且減輕了通訊系統(tǒng)的工作量，從而減輕了電氣控制系統(tǒng)中工作人員的勞動(dòng)量。其次，通訊技術(shù)的應(yīng)用對控制系統(tǒng)的維護(hù)有著積極的作用。在DCS系統(tǒng)使用過程中，故障是不可避免的，利用通訊技術(shù)可以通知系統(tǒng)管理人員在最短時(shí)間內(nèi)提高相關(guān)維護(hù)人員的維護(hù)處理速度，從而大大降低系統(tǒng)故障對電控系統(tǒng)的負(fù)面影響，有利于系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

然而在通訊過程中，也有一些因素會(huì)阻礙DCS技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同工作。首先，相關(guān)專業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備不足，相關(guān)人員應(yīng)能注意應(yīng)用通訊技術(shù)的特點(diǎn)和原理。其次，在應(yīng)用通訊技術(shù)時(shí)，由于一些因素的影響，會(huì)出現(xiàn)信號傳輸延遲的現(xiàn)象，特別是模擬信號，這種情況更為明顯。因此，需要相關(guān)人員有效處理通訊技術(shù)與硬件布線系統(tǒng)的關(guān)系。

3.2 全通訊技術(shù)在電氣系統(tǒng)的應(yīng)用

除了在硬接線系統(tǒng)中起著重要作用外，通訊技術(shù)在整個(gè)通訊電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)中也起著非常關(guān)鍵的作用。方案的具體配置：發(fā)電機(jī)組和廠用電系統(tǒng)采用電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，廠用電部分采用全通訊方式進(jìn)行監(jiān)控。通訊技術(shù)要為整個(gè)通訊電氣系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供有利條件，相關(guān)工作人員應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

（1）在實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)管理團(tuán)隊(duì)首先要根據(jù)完整通訊電氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況，制定合理的監(jiān)控管理方案，組織分析電氣系統(tǒng)的技術(shù)問題和DCS系統(tǒng)的具體情況，判斷是否能夠支持通訊技術(shù)，為通訊技術(shù)的應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。（2）在通訊技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)充分控制信息采集設(shè)備、電氣開關(guān)等，確保應(yīng)用通訊技術(shù)的適當(dāng)性。（3）相關(guān)工作組要對電氣系統(tǒng)的邏輯配置進(jìn)行全面分析和掌握，同時(shí)理清開關(guān)條件之間的關(guān)系，使通訊技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中發(fā)揮真正的價(jià)值。

全面了解以上幾點(diǎn)，通訊技術(shù)才能在全通訊電氣系統(tǒng)中發(fā)揮最佳的作用，而對全通訊電氣設(shè)備控制系統(tǒng)有利的因素是多方面的：首先，合理應(yīng)用通訊技術(shù)可以減輕監(jiān)控管理量，對通訊技術(shù)與DCS系統(tǒng)的協(xié)同工作起到一定的促進(jìn)作用。其次，通訊系統(tǒng)的使用可以提高與地面電氣系統(tǒng)通訊設(shè)備的整體運(yùn)行效率和質(zhì)量，提高系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能力，促進(jìn)相關(guān)人員的數(shù)據(jù)采集和整理，減輕相關(guān)人員的負(fù)擔(dān)。最后，通過引入通訊技術(shù)，使電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的操作流程和管理模式更適合當(dāng)前的電氣控制系統(tǒng)，間接提高相關(guān)人員的專業(yè)技能和工作水平，這對制定和實(shí)施新的控制管理方案具有重要的意義和影響。

4 結(jié)論

目前，許多電廠在改進(jìn)和優(yōu)化電氣控制系統(tǒng)的過程中，都可以合理地應(yīng)用通訊技術(shù)。同時(shí)，根據(jù)電廠電氣設(shè)備遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的工作特性和工作方式，結(jié)合通訊技術(shù)的概念和應(yīng)用模式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)通訊技術(shù)的更大價(jià)值，為保證電氣控制系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。但是，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的電廠在調(diào)整過程中并不重視通訊技術(shù)的運(yùn)用，或者在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用通訊技術(shù)尚未完全掌握其原理和技能，導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行水平無法得到有效提高。因此，在電廠未來的發(fā)展中，除了電氣控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)需要改進(jìn)和完善外，還應(yīng)研究通訊技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和原理，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)通訊技術(shù)學(xué)習(xí)意識，為電廠的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

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