電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)初探

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摘要: 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電氣自動化水平的要求也逐漸提高，電廠電氣的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步深入發(fā)展顯得極為迫切，而目前這方面還存在著不少問題，如ECS的發(fā)展存在誤區(qū)，遇到了許多阻礙發(fā)展的諸多問題，就針對電廠電氣監(jiān)控，歸納了這些問題，并提出了ECS相應(yīng)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電廠電氣監(jiān)控；ECS；電氣自動化；趨勢 電廠電氣監(jiān)控,關(guān)系到提高電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展水平,目前對電廠電氣系統(tǒng)的管理及其故障診斷是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)、測量保護(hù)與控制、現(xiàn)場總線技術(shù)及通信技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的。目前,主要應(yīng)用于發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)。隨著電氣自動化水平的提升和電氣智能設(shè)備的發(fā)展,ECS系統(tǒng)向深層次發(fā)展已成為必然。但現(xiàn)階段在發(fā)展過程中存在的哪些誤區(qū),哪些問題,發(fā)展的趨勢又如何呢?文中就此進(jìn)行了探討。 1發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必要性 電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于機(jī)爐控制,電氣系統(tǒng)反映的信息量小,控制較為簡單,不利于電氣運(yùn)行人員快捷、便利的進(jìn)行操作與事故分析。一般情況下,廠用電氣系統(tǒng)的保護(hù)及安全自動裝置基本獨(dú)立運(yùn)行,如發(fā)變組保護(hù)、自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置(AVR)。 400 V電動機(jī)等通常由DCS系統(tǒng)完成控制,電氣運(yùn)行人員關(guān)心的測量、保護(hù)動作、定值及參數(shù)整定、事故追憶等信息在DCS系統(tǒng)都無法反應(yīng)。因此,電廠電氣運(yùn)行人員迫切希望能提高電氣自動化水平。傳統(tǒng)的電氣控制均是通過硬接線~對一的形式采集電氣信號,這需要安裝大量的變送器和控制電纜,而且采集信息有限。經(jīng)過近幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累和通信技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)場總線技術(shù)及智能前端設(shè)備的已趨于成熟,使得廠用電電氣系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)成為可能及發(fā)展的必要。ECS系統(tǒng)一方面接入DCS交換有關(guān)數(shù)據(jù),另一方面,通過接入電氣監(jiān)控后臺,充分利用電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后信息全面的優(yōu)勢,在深層次的數(shù)據(jù)挖掘中提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理水平。如某2×600 MW機(jī)組工程,原采用傳統(tǒng)方式,DCS能監(jiān)控到主廠房電氣系統(tǒng)2800信息點(diǎn),而采用ECS系統(tǒng)后,后臺能監(jiān)控到的信息劇增至13400信息點(diǎn),信息量增加了4倍多,而此項(xiàng)工程投資卻有所減少。由此可見,ECS系統(tǒng)的應(yīng)用將大大提高電廠電氣運(yùn)行市場上的競爭力,有利于與國際先進(jìn)機(jī)組接軌。 2發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的誤區(qū) 現(xiàn)階段,發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)還沒有明確的國家規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以參照,市場準(zhǔn)入門檻低,發(fā)展中存在一定的誤區(qū),不利于發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的長足發(fā)展。 2.1 ECS僅做搬運(yùn)工,簡單的把設(shè)備的信息采入后臺,而對這些信息不進(jìn)行歸納和處理,忽視后臺開發(fā)工作。這就不能在深層次提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理水平,違背了設(shè)立發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。 2.2將變電站綜合自動化系統(tǒng)完全替代ECS。變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備是針對變電站開發(fā)的,其通信接口較少,通信負(fù)荷率較小,后臺功能弱。而ECS系統(tǒng)要求通信的接口眾多,通信的信息龐大。如果只是簡單將變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用于ECS,必將造成通信設(shè)備數(shù)量龐大、組網(wǎng)能力差、通信速率較低、監(jiān)控管理功能弱,也造成了不必要的浪費(fèi)。 3發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的問題 3.1通信問題 工程中普遍存在著通信接口不規(guī)范、通信可靠性和實(shí)時(shí)性差、通信設(shè)備可擴(kuò)展性不強(qiáng)等問題。這些將成為制約ECS發(fā)展的主要瓶頸。 3.1.1 ECS需通信聯(lián)網(wǎng)的不同設(shè)備廠的前端設(shè)備多,而設(shè)備制造廠技術(shù)水平的差異大,通信接口又沒有統(tǒng)一規(guī)范,ECS系統(tǒng)組網(wǎng)的工作量相當(dāng)大。很多通信接口方式需在工程現(xiàn)場決定實(shí)施方案、通信協(xié)議需現(xiàn)場開發(fā)。還有些設(shè)備尤其是進(jìn)口設(shè)備通信需有償開放,有些通信協(xié)議還需軟件工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)場破譯。以上這些因素給ECS系統(tǒng)的通信速率及通信的穩(wěn)定性埋下了隱患,給工程實(shí)施帶來了巨大的阻力。統(tǒng)一各電氣設(shè)備制造商通信接口,將是能否促進(jìn)ECS系統(tǒng)深層次應(yīng)用的關(guān)鍵性問題之一。 3.1.2通信方式和硬接線方式相比,信息中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多,在可靠性與實(shí)時(shí)性方面還有一定的差距。6 kV綜合保護(hù)裝置部分廠家采用光纖以太網(wǎng)接入,通信速率較高,工程實(shí)測通信上行與下行均能在1秒內(nèi)完成。而對于400 V及其它設(shè)備,往往采用的是串口通信的方式,而以RS485 Modbus居多,工程實(shí)測結(jié)果上行需2 S,而下行則需要2"-6 S不等,而且通信極不穩(wěn)定,經(jīng)常中斷。 3.2操作權(quán)限問題 電廠電氣設(shè)備一般是納入DCS系統(tǒng)集中控制,ECS系統(tǒng)作為DCS系統(tǒng)的備用操做手段,往往也保留了遙控功能,此外,開關(guān)柜或設(shè)備就地還有就地操作功能。為了保證在同一時(shí)間只允許一種控制方式有效,設(shè)計(jì)中需要采取閉鎖措施。方式一,在間隔層控制單元上設(shè)置兩位置“就地/遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān),將DCS與ECS置于同一工作位置,通過ECS后臺設(shè)置密碼保護(hù)將其的操作權(quán)限屏蔽。僅當(dāng)在某些應(yīng)急情況下時(shí),通過運(yùn)行人員授權(quán),ECS才能控制設(shè)備。 此方式的缺點(diǎn)在于操作權(quán)限沒有硬件的閉鎖手段,存在DCS與ECS同時(shí)操作的可能。方式二,在間隔層控制單元上設(shè)置三位置或四位置轉(zhuǎn)換開關(guān),將設(shè)備就地、開關(guān)柜、ECS、DCS置于不同的操作位置。此方式控制地點(diǎn)太多,不方便運(yùn)行。 3.3 ECS性能差異大 ECS系統(tǒng)要求的基本性能有:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理;數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù);控制操作與同步檢測:報(bào)警處理事件順序記錄;畫面生成及顯示;在線計(jì)算及制表;電能量處理;時(shí)鐘同步;人一機(jī)聯(lián)系;系統(tǒng)自診斷及自恢復(fù);與其它設(shè)備接口;運(yùn)行管理功能;遠(yuǎn)動功能等。每一功能都有各自的內(nèi)容,如運(yùn)行管理功能包括:運(yùn)行操作指導(dǎo),事故分析檢索,在線設(shè)備分析,模擬操作,操作票、工作票管理,運(yùn)行記錄及交接班記錄管理,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。 由于國家沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)明確ECS的性能,各個(gè)廠家產(chǎn)品開發(fā)的功能五花八門,市場很難界定產(chǎn)品的優(yōu)劣。希望國家盡早出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范各廠家產(chǎn)品的性能,規(guī)范電氣監(jiān)控系統(tǒng)的健康良性發(fā)展。 3.4與DCS接口問題 目前,國內(nèi)DCS硬件多采用進(jìn)口設(shè)備,而進(jìn)口DCS的通信開放性受到很大限制。ECS與DCS接口存在一些問題。 3.4.1 DCS系統(tǒng)側(cè)重于機(jī)爐控制,而對于電氣自動化控制開發(fā)的比較有限,因此,對于ECS的許多數(shù)據(jù)均不接受。 3.4.2 DCS系統(tǒng)的掃描周期大約為200ms,比較快。而信息量個(gè)數(shù),通訊周期、數(shù)據(jù)包長度都對通信的實(shí)時(shí)性有很大影響,ECS通信速率存在不穩(wěn)定 4電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ECS除應(yīng)將現(xiàn)有的廠用電監(jiān)控功能向深層次發(fā)展外,還應(yīng)將發(fā)電機(jī)、主變壓器、SF6斷路器等主要設(shè)備的在線診斷功能融入同一監(jiān)控平臺,有條件的電廠也可以將NCS系統(tǒng)也納入ECS這個(gè)平臺,甚至可以將廠用電的純電氣功能從DCS系統(tǒng)獨(dú)立出來,也納入ECS系統(tǒng)監(jiān)控。 結(jié)束語 隨著提升電氣自動化水平的市場要求進(jìn)一步加強(qiáng),電氣前端智能設(shè)備的發(fā)展,通信的規(guī)范,ECS將向功能強(qiáng)大、界面友好的方向發(fā)展。指出了現(xiàn)階段ECS發(fā)展的誤區(qū)和工程實(shí)踐中制約ECS發(fā)展的因素,并提出ECS的發(fā)展趨勢,對促進(jìn)ECS的良性發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn): [1]黃小悅,常盛.新型發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控系統(tǒng)[J].繼電,2008.36(12):35.39. [2]單元機(jī)組分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干技術(shù)問題規(guī)定 .[3]火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 .[4]阿城繼電器股份有限公司ARAS-2000裝置技術(shù)說明書.