鄭怡

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力成為了生活、建設、經(jīng)濟發(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)濟建設的健康發(fā)展。傳統(tǒng)的電廠電氣化控制管理模式相對于今天的需求來說已經(jīng)落伍，新的電氣化自動控制是保證發(fā)電廠高效率工作的關鍵，符合經(jīng)濟的發(fā)展要求。本文對于發(fā)電廠的自動化控制技術做了詳細探究。

關鍵詞：發(fā)電廠 電氣系統(tǒng) 自動化控制 ECS DCS

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：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)控的任務就是根據(jù)系統(tǒng)變化，對發(fā)電機組的電壓、功率等進行及時調整，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通過輸入輸出設備實現(xiàn)的對發(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)是相對于集中式控制系統(tǒng)來說的計算機控制系統(tǒng)，是綜合了計算機、顯示、通信、控制于一體的4C技術。是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展的系統(tǒng)，主要功能是分散控制、分級管理、集中操作、組態(tài)靈活。具體的DCS與輸入輸出接口通過線纜連接，模擬量數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉換器轉換成電流傳出。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電氣自動控制系統(tǒng)對電壓和電流的控制是通過變送器轉換實現(xiàn)的，系統(tǒng)的接線很復雜，成本高，抗干擾能力不強。其次，DCS系統(tǒng)對于電氣監(jiān)測方面不到位。DCS的檢測對于電流，電壓的要求很嚴格。因此，許多的功能應用無法實現(xiàn)。例如故障的分析與診斷、電廠的經(jīng)濟性分析等，嚴重制約著管理效率的提升。第三，DCS系統(tǒng)的反應過于緩慢，無法實現(xiàn)對瞬態(tài)電信號的處理。DCS系統(tǒng)的反應時間通常是秒級，然而電廠的許多信號都是瞬態(tài)電流，是DCS系統(tǒng)無法控制的。最后，DCS系統(tǒng)是由許多的分散點組成。對于每一個信息采集點都需要一路專用的信號傳輸電纜，對于電廠的成千上萬人的信息點來說，則需要復雜的電纜系統(tǒng)，造成了大量的空間、成本的浪費。

2 電廠的新型電氣化自動控制技術

2.1 ECS系統(tǒng)的概述

隨著科技的發(fā)展，一種基于先進的軟硬件平臺推出的新型電廠自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)。ECS是為了推進發(fā)電廠的電氣自動控制的發(fā)展推廣的。該系統(tǒng)應用計算機處理、信號的采集與處理、現(xiàn)場總線技術、以太網(wǎng)、繼電保護等技術綜合研發(fā)。應用計算機、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、信號處理、繼電保護等技術實現(xiàn)對發(fā)電廠的發(fā)電機、變壓設備、電動機、反饋線等電器設備以及電氣自動化裝置的測量、處理、控制、保護、監(jiān)測、故障分析、保護等功能。采用分層分布式系統(tǒng)構架自下向上分為：站控層、通信管理層、間隔層三層。其中，站控層包括硬件服務器、工作站等硬件。常用電抄表、電動機故障、錄波分析等應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，主要的功能是通過以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線與DCS系統(tǒng)、智能設備、各子系統(tǒng)、電氣后臺監(jiān)控系統(tǒng)進行通信。

2.2 ECS系統(tǒng)的特點及功能

（1）ECS系統(tǒng)采用通信管理層和站控層組態(tài)一體化的設計，可保證組態(tài)調試的一次性完成，進行調試時可以更加方便，并且符合人的操作習慣。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采用先進可靠地自動化電氣裝置，完全可以不受通訊功能限制并可以獨立運行，保證了系統(tǒng)的安全性和可靠程度。

（2）ECS系統(tǒng)的間隔層采用保護測控裝置，其有比較完善的屏蔽、隔離等措施，抗干擾能力強，適用于各種復雜的環(huán)境。并且此系統(tǒng)還采用了冗余容錯技術，包括了雙現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、站控層設備冗余、站控層雙以太網(wǎng)、雙通信管理機設計以及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)的安全性還設置了防火墻、殺毒軟件等措施，并采用網(wǎng)絡分段、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)絡傳輸?shù)陌踩浴２⒉捎迷O置管理權限、邏輯閉鎖、糾錯等方法提高系統(tǒng)運行的安全性。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的功能。包括數(shù)據(jù)錯誤的診斷與處理、硬件故障的診斷、通信質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中添加了“看門狗”的中斷方式，提高了系統(tǒng)的自恢復能力。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現(xiàn)了數(shù)據(jù)的備份和恢復功能。

（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)的保護測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的智能化結構，采用世界先進的嵌入式實時多任務操作系統(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)，通過實時的數(shù)據(jù)庫與商用數(shù)據(jù)庫結合技術以及快速智能網(wǎng)橋技術，為電廠的快速數(shù)據(jù)訪問及負載自動均恒的高速網(wǎng)絡，并配以適應工業(yè)控制現(xiàn)場應用的高可靠性交換機以及網(wǎng)關網(wǎng)絡通信設備，構成了強大的信息平臺。站控層與間隔層支持工業(yè)以太網(wǎng)，并且支持PROFIBUS現(xiàn)場總線，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行方式，采用高效新穎的算法同時收取雙網(wǎng)數(shù)據(jù)并甄別數(shù)據(jù)的有效性，在遇到故障時不需要切換電路保證了系統(tǒng)的連續(xù)進行。

3 結語

新型的ESC電氣化自動控制管理系統(tǒng)，是當前提高發(fā)電廠的管理效率的關鍵性技術，也是保證電力正常供應、節(jié)約電能的重要手段。據(jù)計算一座裝機容量30萬千瓦的發(fā)電廠，只要提高1%的管理效率就會節(jié)約7200度電能。所以，發(fā)電廠要加快電氣自動控制系統(tǒng)的升級，是增加發(fā)電廠的效益和市場競爭力的重要手段。

參考文獻

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