鄭怡

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力成為了生活、建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必不可少的能源，發(fā)電廠的發(fā)電效率直接影響著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的健康發(fā)展。傳統(tǒng)的電廠電氣化控制管理模式相對(duì)于今天的需求來(lái)說(shuō)已經(jīng)落伍，新的電氣化自動(dòng)控制是保證發(fā)電廠高效率工作的關(guān)鍵，符合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。本文對(duì)于發(fā)電廠的自動(dòng)化控制技術(shù)做了詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 電氣系統(tǒng) 自動(dòng)化控制 ECS DCS

中圖分類號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（c）-0036-01

1 傳統(tǒng)發(fā)電廠的電氣控制

1.1 DCS概述

電氣監(jiān)控的任務(wù)就是根據(jù)系統(tǒng)變化，對(duì)發(fā)電機(jī)組的電壓、功率等進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保電力系統(tǒng)的電壓和頻率。傳統(tǒng)的電氣監(jiān)控主要是由DCS通過(guò)輸入輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)的對(duì)發(fā)電廠的電氣部分信息的采集與控制。DCS是集散式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System）。即是所謂的分布式控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是綜合了計(jì)算機(jī)、顯示、通信、控制于一體的4C技術(shù)。是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的系統(tǒng)，主要功能是分散控制、分級(jí)管理、集中操作、組態(tài)靈活。具體的DCS與輸入輸出接口通過(guò)線纜連接，模擬量數(shù)據(jù)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電流傳出。但是DCS系統(tǒng)的信息處理量有限，并且需要大量的線纜以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，成本比較高，控制效果不理想。

1.2 DCS系統(tǒng)的缺陷

首先，DCS電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電壓和電流的控制是通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)的接線很復(fù)雜，成本高，抗干擾能力不強(qiáng)。其次，DCS系統(tǒng)對(duì)于電氣監(jiān)測(cè)方面不到位。DCS的檢測(cè)對(duì)于電流，電壓的要求很嚴(yán)格。因此，許多的功能應(yīng)用無(wú)法實(shí)現(xiàn)。例如故障的分析與診斷、電廠的經(jīng)濟(jì)性分析等，嚴(yán)重制約著管理效率的提升。第三，DCS系統(tǒng)的反應(yīng)過(guò)于緩慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬態(tài)電信號(hào)的處理。DCS系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間通常是秒級(jí)，然而電廠的許多信號(hào)都是瞬態(tài)電流，是DCS系統(tǒng)無(wú)法控制的。最后，DCS系統(tǒng)是由許多的分散點(diǎn)組成。對(duì)于每一個(gè)信息采集點(diǎn)都需要一路專用的信號(hào)傳輸電纜，對(duì)于電廠的成千上萬(wàn)人的信息點(diǎn)來(lái)說(shuō)，則需要復(fù)雜的電纜系統(tǒng)，造成了大量的空間、成本的浪費(fèi)。

2 電廠的新型電氣化自動(dòng)控制技術(shù)

2.1 ECS系統(tǒng)的概述

隨著科技的發(fā)展，一種基于先進(jìn)的軟硬件平臺(tái)推出的新型電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)出現(xiàn)。ECS是為了推進(jìn)發(fā)電廠的電氣自動(dòng)控制的發(fā)展推廣的。該系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理、信號(hào)的采集與處理、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、以太網(wǎng)、繼電保護(hù)等技術(shù)綜合研發(fā)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)、信號(hào)處理、繼電保護(hù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、變壓設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、反饋線等電器設(shè)備以及電氣自動(dòng)化裝置的測(cè)量、處理、控制、保護(hù)、監(jiān)測(cè)、故障分析、保護(hù)等功能。采用分層分布式系統(tǒng)構(gòu)架自下向上分為：站控層、通信管理層、間隔層三層。其中，站控層包括硬件服務(wù)器、工作站等硬件。常用電抄表、電動(dòng)機(jī)故障、錄波分析等應(yīng)用軟件以及各種系統(tǒng)的通信接口。通信管理層包括通信網(wǎng)和通信管理裝置，主要的功能是通過(guò)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS系統(tǒng)、智能設(shè)備、各子系統(tǒng)、電氣后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。

2.2 ECS系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能

（1）ECS系統(tǒng)采用通信管理層和站控層組態(tài)一體化的設(shè)計(jì)，可保證組態(tài)調(diào)試的一次性完成，進(jìn)行調(diào)試時(shí)可以更加方便，并且符合人的操作習(xí)慣。并且從整體出發(fā)綜合考慮系統(tǒng)的通信功能，保證站控層、通信層、間隔層的通信速度，并開設(shè)與DCS、MIS、SIS的通訊接口。并且ECS與DCS互相通信是不受限制，還可以節(jié)省大量的通信纜線和變送器。ECS采用先進(jìn)可靠地自動(dòng)化電氣裝置，完全可以不受通訊功能限制并可以獨(dú)立運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的安全性和可靠程度。

（2）ECS系統(tǒng)的間隔層采用保護(hù)測(cè)控裝置，其有比較完善的屏蔽、隔離等措施，抗干擾能力強(qiáng)，適用于各種復(fù)雜的環(huán)境。并且此系統(tǒng)還采用了冗余容錯(cuò)技術(shù)，包括了雙現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、站控層設(shè)備冗余、站控層雙以太網(wǎng)、雙通信管理機(jī)設(shè)計(jì)以及DCS通信通道冗余等多種措施，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為保證系統(tǒng)的安全性還設(shè)置了防火墻、殺毒軟件等措施，并采用網(wǎng)絡(luò)分段、特殊數(shù)據(jù)格式、專用通道、加密數(shù)據(jù)算法等方法提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩浴２⒉捎迷O(shè)置管理權(quán)限、邏輯閉鎖、糾錯(cuò)等方法提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。在ECS系統(tǒng)中還增加了系統(tǒng)的自診斷和自恢復(fù)功能，這是傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)所不具備的。使系統(tǒng)的間隔層、通信管理層、站控層具備了自我診斷和恢復(fù)的功能。包括數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的診斷與處理、硬件故障的診斷、通信質(zhì)量的診斷與處理等功能。還在通信管理層與間隔層的軟件技術(shù)中添加了“看門狗”的中斷方式，提高了系統(tǒng)的自恢復(fù)能力。并在通信管理層與站控層的同信中，采用雙通道的傳輸模式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)功能。

（3）ECS系統(tǒng)比傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)的信息傳輸處理速度快很多。ECS系統(tǒng)的保護(hù)測(cè)控裝置局采用高性能的DSP和微處理器，硬件系統(tǒng)采用了多CPU的智能化結(jié)構(gòu)，采用世界先進(jìn)的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速度。并且站控層采用100M/1000M的工業(yè)以太網(wǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)與商用數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合技術(shù)以及快速智能網(wǎng)橋技術(shù)，為電廠的快速數(shù)據(jù)訪問(wèn)及負(fù)載自動(dòng)均恒的高速網(wǎng)絡(luò)，并配以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的高可靠性交換機(jī)以及網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，構(gòu)成了強(qiáng)大的信息平臺(tái)。站控層與間隔層支持工業(yè)以太網(wǎng)，并且支持PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，CAN總線、RS485等通信方式大大拓展了通信的使用程度。站控層、間隔層支持雙熱備運(yùn)行方式，采用高效新穎的算法同時(shí)收取雙網(wǎng)數(shù)據(jù)并甄別數(shù)據(jù)的有效性，在遇到故障時(shí)不需要切換電路保證了系統(tǒng)的連續(xù)進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

新型的ESC電氣化自動(dòng)控制管理系統(tǒng)，是當(dāng)前提高發(fā)電廠的管理效率的關(guān)鍵性技術(shù)，也是保證電力正常供應(yīng)、節(jié)約電能的重要手段。據(jù)計(jì)算一座裝機(jī)容量30萬(wàn)千瓦的發(fā)電廠，只要提高1%的管理效率就會(huì)節(jié)約7200度電能。所以，發(fā)電廠要加快電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的升級(jí)，是增加發(fā)電廠的效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

參考文獻(xiàn)

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