李 杰

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

0 引 言

電氣控制系統(tǒng)可以決定火力發(fā)電廠運(yùn)行效率與質(zhì)量。近幾年，隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展影響，火力發(fā)電廠管理人對(duì)電氣控制系統(tǒng)關(guān)注度不斷提高。為提高電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，管理人員針對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，嘗試將先進(jìn)技術(shù)與其融合在一起[1]。實(shí)際應(yīng)用表明，借助通信技術(shù)不僅可以提高電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量，還可以降低工作人員工作強(qiáng)度，節(jié)省工作時(shí)間[2]。

1 火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

從本質(zhì)上講，火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)是指滿足相關(guān)需求、符合電路結(jié)構(gòu)、具備一定功能的電氣設(shè)備集合，其內(nèi)部電氣設(shè)備單獨(dú)存在時(shí)被稱做電器元件[3]。目前，研究人員借助標(biāo)準(zhǔn)耐壓等級(jí)AC 1 200 V、DC 1 500 V判斷電器元件屬于高壓電器元件還是低壓電器元件。表1為常見低壓電器分類[4]。

表1 低壓電器分類

1.1 火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控范圍

火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控范圍主要包括兩大區(qū)域，分別是發(fā)電機(jī)、變壓器系統(tǒng)和低壓廠用電系統(tǒng)。其中，發(fā)電機(jī)、變壓器系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、變壓器、高廠變、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)組成；低壓廠用電系統(tǒng)由低廠變、廠用電源、電動(dòng)機(jī)、其他高低壓配套電動(dòng)設(shè)備等組成。電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控工作的運(yùn)行需要電壓、電流、頻率等參數(shù)，為工作人員了解工作狀態(tài)、開展后續(xù)工作中提供參考。

1.2 火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

通常情況下，火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)由3個(gè)設(shè)備層組成，分別是站控層、通信管理層以及間隔層，本質(zhì)屬于分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，不同設(shè)備層其功能存在一定差異，而且各個(gè)設(shè)備層內(nèi)部又包含許多子系統(tǒng)。除此之外，在其運(yùn)行過(guò)程中還需要過(guò)程層進(jìn)行服務(wù)，以提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。具體功能如下文所述。

（1）站控層：站控層由工控機(jī)、服務(wù)器、大屏幕顯示器、工作站等設(shè)備組成，主要職能為連接主控與就地監(jiān)控設(shè)備，完成數(shù)據(jù)傳遞，借助后臺(tái)上位機(jī)與監(jiān)控軟件監(jiān)控就地設(shè)備，為開展后續(xù)調(diào)度工作提供參考意見。

（2）通信管理層：通信管理層由光纖、路由器、交換機(jī)、通信模塊、通信管理機(jī)等設(shè)備組成，主要職能為完成通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約在線轉(zhuǎn)換，將不同廠家電氣設(shè)備與總控單元串聯(lián)在一起，完成數(shù)據(jù)通信與處理。

（3）間隔層：間隔層由電源模塊、I/O板卡、控制器XCU、隔離繼電器等設(shè)備組成，主要職能為收集、保護(hù)、測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備信號(hào)。

（4）過(guò)程層：過(guò)程層由電壓互感器、電流互感器、變送器、傳感器等設(shè)備組成，主要職能為采集電氣設(shè)備開光量、模擬量、報(bào)警信號(hào)等信息，執(zhí)行所接收控制命令。

1.3 火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)功能要求

為發(fā)揮火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)最大價(jià)值，在其運(yùn)行期間需要滿足以下功能要求。

（1）精準(zhǔn)、全面顯示人機(jī)圖像：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電氣一次設(shè)備接線方式與運(yùn)行情況完成電氣一次設(shè)備系統(tǒng)畫面繪制工作，所繪制圖像應(yīng)包括各大模塊監(jiān)視狀態(tài)與相關(guān)參數(shù)，如發(fā)電機(jī)狀態(tài)、變壓器狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)等。

（2）實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警：借助具備重復(fù)性特點(diǎn)、延時(shí)自動(dòng)解除特點(diǎn)的預(yù)告信號(hào)裝置完成相關(guān)操作。當(dāng)斷路器因事故發(fā)生跳閘情況時(shí)，可以在第一時(shí)間進(jìn)行事故信號(hào)傳遞，然后根據(jù)指示燈完成相關(guān)信號(hào)接入，吸引工作人員注意力，及時(shí)完成檢修工作。

（3）遠(yuǎn)程操作電氣設(shè)備：確保工作人員可以借助遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)操作6 kV以上電氣設(shè)備與重要380 V電氣設(shè)備。

（4）與其他通信系統(tǒng)建立連接關(guān)系：伴隨我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)處于不斷升級(jí)之中，自動(dòng)化裝置數(shù)量不斷增多，設(shè)備種類不斷增加，因此電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具備多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議與接口，可以與其他通信系統(tǒng)建立合作關(guān)系，保證自身運(yùn)行穩(wěn)定性。

（5）參數(shù)信息統(tǒng)計(jì)與查詢：電氣控制系統(tǒng)在運(yùn)行期間，可以自動(dòng)完成數(shù)據(jù)收集與整理，并將其錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，在之后，技術(shù)人員在開展工作時(shí)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)查詢?yōu)樽约禾峁┕ぷ魉悸贰?/p>

（6）自動(dòng)診斷與修復(fù)功能：借助電氣控制系統(tǒng)的自檢功能，系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)自身存在的故障，并根據(jù)故障進(jìn)行自我修復(fù)，保證自身運(yùn)行安全。

（7）在線邏輯組態(tài)：在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)可以對(duì)邏輯進(jìn)行在線組態(tài)，在組態(tài)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行不受影響，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化，提高自身運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。

2 火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的常規(guī)方案

對(duì)火力發(fā)電廠現(xiàn)行電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其控制方案為使用硬接線方式將電氣系統(tǒng)融入到分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）當(dāng)中，借助DCS完成監(jiān)控工作，具體方案如下文所述。

借助DCS模擬量輸入軟件和數(shù)字量輸入軟件對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)備的開關(guān)量進(jìn)行模擬與記錄，分析其實(shí)際運(yùn)行情況，針對(duì)運(yùn)行模擬中所發(fā)生的情況進(jìn)行優(yōu)化，保證電氣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效率與質(zhì)量[5]。

DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性較高，并且該項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)部擁有較長(zhǎng)使用時(shí)間，工作質(zhì)量毋庸置疑[6]。但DCS系統(tǒng)受限于自身特點(diǎn)，需要借助硬接線方式接入電氣管理信息，導(dǎo)致硬件采購(gòu)成本與現(xiàn)場(chǎng)施工管理成本較高。同時(shí)由于無(wú)法完成電氣信息完整采集，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)無(wú)法滿足火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)基本需求，無(wú)法完成故障分析、狀態(tài)分析、設(shè)備管理等工作，無(wú)法保證實(shí)際工作質(zhì)量[7]。

3 通信技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況

在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用通信技術(shù)，電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定變化，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示[8]。

3.1 通信技術(shù)與硬接線相結(jié)合

技術(shù)人員應(yīng)對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行如下優(yōu)化：

（1）對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化；

（2）對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集能力進(jìn)行優(yōu)化；

（3）對(duì)系統(tǒng)指令傳輸進(jìn)行優(yōu)化[9]。

相對(duì)于傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)而言，將通信技術(shù)與硬接線融合在一起，主要具備以下幾大優(yōu)勢(shì)。

（1）可以對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，在不應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。借助通信技術(shù)，DCS系統(tǒng)可以高效、準(zhǔn)確地完成監(jiān)控工作，可以緩解自身調(diào)試工作強(qiáng)度，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性[10]。

（2）借助通信技術(shù)，可以幫助技術(shù)人員更好地完成DCS系統(tǒng)故障排查工作，提高問(wèn)題解決效率與質(zhì)量，避免因故障問(wèn)題對(duì)電氣控制系統(tǒng)造成較大損失。

3.2 全通信電氣系統(tǒng)應(yīng)用

借助通信技術(shù)可以挖掘全通信電氣系統(tǒng)潛力，發(fā)揮其最大價(jià)值；緩解電氣監(jiān)控系統(tǒng)工作壓力，提高全通信電氣系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)共同頻率；提高全通信電氣系統(tǒng)信息傳遞效率與質(zhì)量，幫助工作人員緩解工作壓力[11]。需要注意是，在二者融合過(guò)程中，技術(shù)人員需要注意一下3點(diǎn)。

（1）應(yīng)結(jié)合全通信電氣系統(tǒng)自身情況制定監(jiān)控方案，確保在后續(xù)工作中可以借助DCS系統(tǒng)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮通信技術(shù)最大價(jià)值。

（2）技術(shù)人員在將通信技術(shù)與全通信電氣系統(tǒng)結(jié)合在一起時(shí)，應(yīng)對(duì)電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，了解其基本組成[12]。

（3）技術(shù)人員需對(duì)電氣系統(tǒng)內(nèi)部邏輯組態(tài)進(jìn)行調(diào)查，掌握邏輯切斷原理，發(fā)揮通信技術(shù)最大價(jià)值。

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，將通信技術(shù)與火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)融合在一起是發(fā)展的必然趨勢(shì)。在融合過(guò)程中，需要注意的是，技術(shù)人員需結(jié)合電氣控制系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，發(fā)揮通信技術(shù)最大價(jià)值。同時(shí)，由于我國(guó)疆域廣闊，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)信息接收能力較弱，并未發(fā)現(xiàn)二者融合的優(yōu)點(diǎn)，基于此，在實(shí)際工作中，有關(guān)人員還應(yīng)開展宣傳工作，加快融合效率，擴(kuò)大通信技術(shù)應(yīng)用范圍。