火电厂电气监控系统接入DCS方式的分析.docx

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1、火电厂电气监控系统接入DCS方式的分析fenghy导语：本文从应用的角度出发，分析了火电厂ECS通过硬接线、硬接线+通信、全通信3种方式接入DCS的优缺点和需要解决的问题，展望了ECS最终实现全通信的前景和目的从20世纪80年度代末开场，我国单机容量300MW及以上的火电机组开场全面采用集散控制系统DCS，控制范围主要为汽机和锅炉，使机炉的自动化和控制程度大大进步。为解析决电气和热工之间自动化程度不协调的问题，从90年度代中后期开场，电气系统的发变组系统、厂用电系统陆续开场纳入DCS进展监控，但电气系统的数字化继电保护和自动装置是通过硬接线的方式接入DCS，而没有通过网络通信实现。随着电子技术

2、、信息技术的开展和电力运营的逐步市场化，火电厂在自动化技术应用方面获得了快速开展，火电厂电气和热工自动化的交融成为目前火电厂自动化的焦点问题之一。电气监控系统ECS的局部信息通过网络通信方式接入DCS成为一种新的开展方向，在新建的大中容量机组中得到了广泛应用。对于取消全部硬接线、完全采用通信方式接入DCS，不少电力设备制造厂家和电厂也正在积极尝试与探究。本文从应用的角度出发，分析了火电厂ECS通过硬接线、硬接线+通信、全通信3种方式接入DCS的优缺点和需要解决的问题，展望了ECS最终实现全通信的前景和目的。一、硬接线方式硬接线方式电气信息通过硬接线接入DCS见图1。接入信息主要包括开关量输入D

3、I、开关量输出DO和模拟量输入AI，接入方式为空接点和4mA20mA直流信号。图1硬接线方式构造采用硬接线方式后，通过DCS的CRT实现了电气相关信息的显示报警与电气设备的控制调节，有效进步了整个电气控制的平安性和可靠性，同时扩大了DCS的控制范围，实现了机炉电系统的一体化运行和监控。硬接线方式的优点是：电气量的I0模件柜集中布置，便于管理，设备运行环境好；信号传输中转环节少，对现场信号的反响快速、可靠，连接电缆一次敷设正确后，发生故障的概率较低，维护工作量小。硬接线方式固然一次性投资较高，但目前大局部电厂、设计院仍认为它是电气信息接人DCS的最可靠、快速的方式。因此，在通信方式逐步应用的情况

4、下，目前对可靠性、实时性和确定性要求很高的电气联锁与控制，仍然保存了硬接线方式。硬接线方式在实际施行和运行经过中也存在很多问题。主要问题如下：lDCS需要配置大量的变送器、I0卡件、机柜和连接电缆，施工复杂，本钱高。2接入DCS的信息数量特别有限，系统的扩展性能差。3用电回路需要配置单独的电能表，但又不能实现自动抄表功能。4无法完成事故追忆、保护定值管理、录波分析、操作票、防误闭锁等较为复杂的电气维护和管理工作，电气系统的整体自动化程度较低。5在倒送厂用电时，由于DCS一般尚未投运，高压启备变、上下压厂用电源的远方操作无法实现。6厂用电系统己经采用微机化的综合保护测控装置以下简称综保装置，面向

5、间隔设计，集保护、测控和通信功能一体，可以通过网络接口传输电压、电流、功率、电量和保护动作信号等大量DCS需要的信息，其精度和实时性完全知足技术要求，硬接线方式客观上造成了硬件的重复配置和资源浪费。为了克制硬接线方式的缺乏，十分是对于接入DCS用于监测功能的信息，考虑采用通信方式取代硬接线很有必要。近年度来，以现场总线、工业以太网为代表的网络通信技术在工厂自动化和变电站自动化、DCS等电力自动化领域得到了广泛和成功的应用，并且日趋成熟稳定，为火电厂电气系统联网接入DCS提供了成熟的运行经历，同时，电气系统的继电保护和自动控制装置的微机化也为电气系统联网接入DCS提供了条件。为了进步电厂的整体自

6、动化程度，自21世纪初以来，一些电力设备制造厂陆续推出基于网络通信的火电厂ECS，比拟有代表性的产品有江苏金智科技的DCAP-4000系统、北京四方的CSPA-2000系统等。火电厂电气信息接入DCS的方式也变为硬接线十通信方式。目前，以通信方式局部取代硬接线，已经获得了广阔电厂用户和电力规划设计部门的一致认可。二、硬接线+通信方式硬接线十通信方式的ECS一般采用分层分布体系构造，系统分为站控层、通信层和间隔层3层，系统网络构造如图2所示。站控层一般采用客户效劳器的分布式构造，由效劳器、操作员工作站、维护工作站和通信网关等组成，构成电气系统监控、管理和与DCS、管理信息系统MIS、监控信息系统

7、SIS等自动化系统互联的中心，固然电气系统的大量信息通过通信方式接入DCS，但主要用于监控功能，DCS并没有开发针对电气的高级应用软件，这是由DCS的定位决定的。通过ECS的站控层相对独立地实现对电气系统的监控，不仅提供了DCS的后备控制手段，还通过对大量根底信息的分析处理，实现了诸如事故追忆、保护定值管理、录波分析等复杂的电气维护和管理工作，为电气系统的运行、维护和管理提供了专用的平台，这是ECS的重要价值之一。图2硬接线通信方式构造通信层一般以通信管理机为核心，对信息起到分组和上传下达的作用，通过1OOMbitS以太网接入站控层的实时主干网，厂用电综保装置通过RS-485或者现场总线接入通

8、信管理机，对于除厂用电综保装置外的第三方智能电气设备，例如发变组保护、启备变保护、励磁系统、同期装置、快切装置和直流系统等，一般通过通信管理机实现通信接口和协议格式的转换，进而实现完好的电气系统联网。同时，通信管理机可经串行接口与机组DCS的分布式处理单元DPU相连，进展信息交换。目前，ECS与DCS的通信可通过站控层的通信网关和通信层的通信管理机2种方式实现。通信网关一般采用1OOMbits以太网，信息吞吐量大，但需要DCS开发专门的软件模块，受DCS的开放性限制较大，通信管理机与DPU之间一般采用RS-485接口、ModbuS协议通信，相对简单易行，同时也为电气信息介入工艺联锁提供了可能，

9、因此得到了广泛应用。间隔层包括分散安装的厂用电综保装置例如电动机保护测控装置、低压变压器保护测控装置等、380V电动机控制器、发变组保护、厂用电快切装置等智能电气设备，完成对电气系统现场信息的收集、保护、控制和数据通信等功能。硬接线+通信方式的ECS第1次把网络化的应用引入火电厂电气系统，也使DCS中电气信息的接入形式发生了很大的变化，电压、电流、功率、电量和保护动作信号等大量信息通过通信方式接入DCS，与工艺联锁和控制相关的开关量输入输出还保存硬接线，甚至只保存与热工联锁相关的电动机回路的硬接线，厂用电源回路的控制也通过通信接口实现。这种方式为电厂的电气运行和维护提供了，新的平台，为采用新型

10、的系统维护方式和企业管理形式提供了可能，具有如下优点：lDCS取消了大量的变送器、I0卡件、机柜和连接电缆，本钱降低。2接入DCS的信息全面、丰富，信息数量根本与投资无关，系统扩展性强。3综保装置可实现厂用电系统电能的高精度计量，不必单独配置电能表，并可通过网络上送ECS后台，实现自动抄表功能。4通过电气系统后台可实现事故追忆、保护定值管理、录波分析、操作票、防误闭锁等较复杂的电气维护和管理工作，使电气系统的整体自动化程度有较大的进步。5在倒送厂用电时，通过ECS可实现对高压启备变、上下压厂用电源的远方操作。近几年度来，在新建的容量30OMW及以上的火电机组，电气系统都实现了范围不等的联网，并

11、通过通信接口向DCS传送监测信息，在进步电气系统自动化程度和管理维护方面，给用户提供了实实在在的好处。但是，ECS在施行经过中也存在此困难和问题，主要如下：1对于DCS厂家来讲，取消了大量的变送器和I0卡件，市场利益受到一定的冲击，还要投入精力来做通信接入工作，难免会有定的抵触情绪。2目前国内投资于DCS的资金70挑用于进口设备，而进口DCS的通信开放性受到很大限制，对于通信的信息，DCS的通信周期、数据包长度都对通信的实时性有很大影响。3通信方式与硬接线方式相比，信息申转环节多，在可靠性和实时性方面还有一定的差距，目前通信的信息大多局限于监测信息，还不能完全实现用户期望的全通信目的。4ECS

12、节点多、分散性强，并且多台机组需要分期建立，对系统的容量、网络构架的可扩展性和设备厂家的售后效劳才能都提出了很高的要求，而不同厂家的解决方案良秀不等，网络通信中断、信息刷新缓慢等问题经常困扰用户，使系统维护量增大，进而影响ECS的施行效果和用户的应用信心。5从投资本钱来看，由于局部工程ECS的站控层和通信层配置较复杂，进而使ECS的投资偏高，对于整个控制系统而言，本钱降低并不明显。6在DCS投运之后，用户对ECS酌应用相对较少，关注程度较低，因此目前ECS的电气维护和管理功能并不特别完善。对于以上问题的解决，一方面，需要ECS厂家实在根据用户需求提供先进的技术、可靠的产品和完善的效劳，并且能持

13、续不断地改良和创新，十分是进步网络通信的可靠性和实时性、提供丰富完善的电气维护和管理功能；另一方面，需要广阔电厂、设计规划部门和DCS厂家以更加坚决的信心和开放的心态来接纳ECS，各方亲密配合，从真正为电厂用户提供效劳的角度出发，做好ECS和DCS的互联规划和施行工作，DCS厂家应从软硬件配置上知足异构系统互联的开放性、实时性和灵敏性要求。三、全通信方式ECS从产生、开展到被用户广泛承受，始终围绕着进步电气系统整体自动化程度、实现ECS和DCS无缝连接这个目的，目前的通信信息只监测不控制，离用户真正期望的全通信方式还有一定的差距。目前，国内一些ECS厂家和电厂在全通信方面进展了有益的探究，积累

14、了一定的经历，例如云南巡检司电厂与宣威电厂。对于目前投入工程应用的全通信方式，系统网络构造如图3所示。图3全通信方式构造在这种方式中，通信管理机按电厂工艺经过配置，介入工艺联锁控制的通信管理机与相应的DPU一对一进展通信，由于每个工艺经过的电动机综保装置数量较少，因此通信实时性较高，完全可以知足电厂工艺联锁控制的要求。对于不介入工艺联锁的电气信息，通过ECS站控层的通信网关接入DCS。通过这种方式，电气系统的控制和联锁全部通过网络通信实现，实时性与硬接线虽有一定的差距，但都能知足技术要求，在向全通信目的的过渡经过中，是一种大胆而有益的尝试。但这种方式也存在很大的困难，主要是：1在变电站自动化系

15、统和DCS中，控制都是通过网络通信实现的，但网络构造一般都不大于3层，并且互联的设备一般为一个厂家的产品和系统。在图3中，控制信息的传输网络为4层，DCS的开放性受限也影响了2个系统之间联接的严密性，可靠性和实时性受到较大的制约，这也是大局部用户和设计院对这种形式望而却步的主要原因。2通信管理机根据工艺经过配置，因数量较多而使投资本钱进步，同时，一个工艺经过的厂用电动机回路往往来自不同的配电间隔，网络布线穿插，也增加了施工和维护的难度。将来应用中，假如介入工艺联锁的综保装置可以根据DCS和ECS的不同要求，把控制信息和非控制信息分开，分别通过独立的通信接口接入DPU和ECS的通信管理机，那么，

16、接入DCS信息的可靠性和实时性会有很大的进步；但通信负荷的增加、控制的切换等对综保装置提出了新的技术要求，同时，DCS厂家在市场利益受到更大冲击的情况下，接入不同通信接口和协议的装置，势必会有较大的阻力。因此，在新形式的探究中，不仅需要电厂、设计院有很大的决心与DCS厂家、ECS厂家全力配合，同时，怎样平衡市场利益的冲突也是一个需要相关各方解决的问题。随着我国电力事业的飞速开展，电源建立十分是容量300MW及以上大型火电机组的建立得到了迅速开展，ECS也得到了广泛应用，硬接线+通信方式在目前条件下更好地解决了ECS接入DCS实现机炉电一体化协调控制的要求，针对在实际应用中出现的问题，相信通过ECS厂家、DCS厂家、电厂与设计院的亲密配合，合理规划，正确施行，一定会得到很好解决。随着ECS的日趋稳定和通信技术的不断开展，相信在不久的将来，全通信方式将真正得到用户的广泛承受和应用。