电力企业电气监控系统接入DCS方式的研究

作者：崔世超 杨鹏飞

欢迎访问e展厅 展厅 6 配电输电设备展厅 电力电缆, 电气控制柜, 配电箱, 电抗器, 断路器, ... 近年来,随着我国经济水平的不断提高以及电力市场竞争的日趋激烈,推动电力企业的发展。各种先进的自动化技术及其相关产品,在电力系统中的应用越来越多。尤其是电气监控系统的应用,进一步提高发电厂的自动化水平,不仅有效地降低现场人员的劳动强度,同时也为发电厂的安全、可靠以及经济运行提供强有力的保障。而将电气监控系统接入到DCS当中,有利于实现一体化控制。基于此点,对DCS的应用现状进行简要分析,并在此基础上提出电气监控系统接入DCS的几种主要方式。 1 DCS的应用现状分析 分散控制系统（DCS）因其具有先进的信息技术、友好的人际界面、稳定的工作性能以及多样化的控制功能等优势，多年来一直被应用于电力企业的自动化控制领域，为建立分散控制与集中管理相结合的一体化控制系统提供了技术支撑。随着电力企业各工艺过程和各系统应用DCS的不断深入，推动了DCS软件与硬件系统的不断开发与升级，从而使得DCS监控管理覆盖了机、炉的主要设备和系统。就电力企业电气系统而言，将其纳入到DCS的监控范围内，对于实现机、炉、电一体化控制模式具有重要作用，同时也是电力企业电力监控系统的发展趋势之一。当前，电力企业的电气控制已经逐步接入了DCS方式，并为电力企业实时利用现场数据信息构建高层次的管理决策系统奠定了坚实基础。在技术先进的发电厂中，现场总线技术已经得到了重点应用，有助于实现现场设备智能化管理。通过利用现场总线技术可以将设备使用状态的相关信息快速地传输到DCS系统中进行统一监控，不仅有利于减轻操作人员的工作量，实现一人控制DCS系统，而且有利于提升电力企业的自动化生产水平。 2 电气监控系统接入DCS的几种主要方式 2.1 硬接线。该方式主要是指电气监控系统中的电气信息通过空节点及直流信号（4-20mA）接入到DCS当中。具体接入信息有DI、DO以及AI，分别代表开关量的输入和输出及模拟量输入。电气监控系统在采用硬接线当时接入到DCS中后，可利用DCS的CRT功能实现各类电气相关信息的报警显示以及对电气设备的调节和控制，从而使系统的可靠性和安全性有所提高，并且也有效地扩大了DCS的实际控制范围。硬接线方式具有如下优点：1）电气量的输入及输出模件柜为集中布置方式，有利于管理，各电气设备运行环境良好；2）减少了信号传输过程的中转环节，有效地提高信号传输速度；3）连接电缆敷设完成后，故障发生的几率较小，进而大幅降低了维护工作量。虽然这种接入方式在前期投资上比较大，但却是目前最快、最可靠的接入方式之一。所以很多电力企业的电气监控系统沿用着该接入方式。 根据大量的实践证明，硬接线方式在实际接入以及运行过程中也或多或少的存在一定的问题，具体体现在以下几个方面：1）由于在实际接入DCS的过程中，需配置大量的输出与输入卡件、变送器、电缆以及机柜等配件，从而使得施工过于复杂，成本也相对较高。2）电气监控系统接入DCS的信息量比较有限，致使系统的扩展性较差。3）实际运行中需要配置独立的电能表，但基于某些特殊原因，却无法真正实现自动化抄表功能。4）硬件重复配置现象明显，严重浪费了资源。为了克服这种接入方式的存在的不足和弊端，电力企业在进行DCS接入时，可考虑以通信方式代替硬接线方式。随着近些年通信技术的发展，以太网及现场总线技术均在电力系统中得到广泛应用，这也为电气监控系统接入DCS提供了前提和基础。同时系统的微机化功能也为接入DCS提供了有利条件。 2.2 硬接线与通信方式相结合。这种接入方式主要采用的是分层结构体系，具体分为站控层、间隔层以及通信层。该接入方式实质上就是将网络通信技术引入到电气系统当中，从而使得DCS中的电气信息发生了巨大变化，并为电力企业在采用新型的管理模式及系统维护方式提供了有利条件。这种接入方式的优点如下：1）无需配置大量的组件，成本相对较低；2）信息方面较为全面、丰富、扩展性较强，并且信息的数量与投资不发生任何关联；3）可实现高精度计量，且无需配置独立的电能表，自动抄表功能也可通过网络予以实现；4）有效地提高了电气系统的自动化水平；5）可实现对高低压电源设备的远动控制。虽然该方式也存在一些问题，如通信实时性差、信息中转环节多、节点多分散性强、各方面功能不够完善等等。因此，为了仅以推广该接入方式，必须由生产厂家及电力企业相互配合，才能真正使这一接入方式逐步推广。 2.3 全通信接入方式。在全通信方式下，通信管理机按照电厂工艺过程进行合理配置，使参与联锁控制的通信管理机与其相应的CPU进行一对一通信，确保通信具有较强的实时性，能够满足联锁控制的要求。将不参与联锁控制的电气信息通过通信网关接入DCS，在这种方式下可以通过网络通信实现电气系统的全面联锁与控制，但是其在操作过程中也会面临一些问题：1）在电力企业自动化系统和DCS中，均是通过网络通信实现控制功能的，通常情况下拥有不大于3层的网络结构，其互联的设备为某个厂家的系统。由于控制信息的传输网络结构一般为4层，所以DCS自身所拥有的开放性必将影响到两个系统间连接的实时性、可靠性和紧密性，从而导致大部分电力企业并不青睐于这种接入模式；2）通信管理机必须按照工艺过程进行配置，需要的数量较多，进而致使无形中加大了投资成本。此外，每个工艺过程的电动机回路来源于截然不同的配电间隔，使得网络布线繁杂、混乱，存在多处交叉，从而提高了施工操作的难度。为了有效解决以上问题，可以在全通信方式中根据DCS的不同要求，区分控制信息和非控制信息，并将参与工艺联锁的综保装置通过通信接口接入通信管理机，从而提升DCS信息的实时性和可靠性。 3 结论 综上所述，通过对以上几种接入方式的介绍不难看出，电气监控系统在接入DCS的方式上，全通信接入方式在各方面均要优于其它两种接入方式。因此，通过全方面、全方位的比较分析后，电气监控系统应选择全通信的方式接入到DCS当中，这样不仅有利于提高电力企业的经济效益，同时还可以确保电力系统的安全稳定运行。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/18/2012)