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電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)初探
電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)初探摘要:隨著國民經(jīng)濟的發(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相應發(fā)展趨勢。關鍵詞：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用計算機、測量保護與控制、現(xiàn)場總線技術及通信技術得以實現(xiàn)的。目前,主要應用于發(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,不利于電氣運行人員快捷、便利的進行操作與事故分析。一般情況下,廠用電氣系統(tǒng)的保護及安全自動裝置基本獨立運行,如發(fā)變組保護、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置(AVR)。400V電動機等通常由DCS系統(tǒng)完成控制,電氣運行人員關心的測量、保護動作、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。因此,電廠電氣運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)驗積累和通信技術的發(fā)展,現(xiàn)場總線技術及智能前端設備的已趨于成熟,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)挖掘中提高整個電氣系統(tǒng)的運行維護管理水平。如某2600MW機組工程,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,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,信息量增加了4倍多,而此項工程投資卻有所減少。由此可見,ECS系統(tǒng)的應用將大大提高電廠電氣運行市場上的競爭力,有利于與國際先進機組接軌。
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)標準可以參照,市場準入門檻低,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。
2.1ECS僅做搬運工,簡單的把設備的信息采入后臺,而對這些信息不進行歸納和處理,忽視后臺開發(fā)工作。這就不能在深層次提高整個電氣系統(tǒng)的運行維護管理水平,違背了設立發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的出發(fā)點。
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)設備是針對變電站開發(fā)的,其通信接口較少,通信負荷率較小,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)應用于ECS,必將造成通信設備數(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。
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、通信可靠性和實時性差、通信設備可擴展性不強等問題。這些將成為制約ECS發(fā)展的主要瓶頸。
3.1.1ECS需通信聯(lián)網(wǎng)的不同設備廠的前端設備多,而設備制造廠技術水平的差異大,通信接口又沒有統(tǒng)一規(guī)范,ECS系統(tǒng)組網(wǎng)的工作量相當大。很多通信接口方式需在工程現(xiàn)場決定實施方案、通信協(xié)議需現(xiàn)場開發(fā)。還有些設備尤其是進口設備通信需有償開放,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,給工程實施帶來了巨大的阻力。統(tǒng)一各電氣設備制造商通信接口,將是能否促進ECS系統(tǒng)深層次應用的關鍵性問題之一。
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,在可靠性與實時性方面還有一定的差距。6kV綜合保護裝置部分廠家采用光纖以太網(wǎng)接入,通信速率較高,工程實測通信上行與下行均能在1秒內(nèi)完成。而對于400V及其它設備,往往采用的是串口通信的方式,而以RS485Modbus居多,工程實測結(jié)果上行需2S,而下行則需要2"-6S不等,而且通信極不穩(wěn)定,經(jīng)常中斷。
3.2操作權限問題電廠電氣設備一般是納入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,開關柜或設備就地還有就地操作功能。為了保證在同一時間只允許一種控制方式有效,設計中需要采取閉鎖措施。方式一,在間隔層控制單元上設置兩位置"就地/遠方"轉(zhuǎn)換開關,將DCS與ECS置于同一工作位置,通過ECS后臺設置密碼保護將其的操作權限屏蔽。僅當在某些應急情況下時,通過運行人員授權,ECS才能控制設備。此方式的缺點在于操作權限沒有硬件的閉鎖手段,存在DCS與ECS同時操作的可能。方式二,在間隔層控制單元上設置三位置或四位置轉(zhuǎn)換開關,將設備就地、開關柜、ECS、DCS置于不同的操作位置。此方式控制地點太多,不方便運行。
3.3ECS性能差異大ECS系統(tǒng)要求的基本性能有:實時數(shù)據(jù)采集與處理;數(shù)據(jù)庫的建立與維護;控制操作與同步檢測:報警處理事件順序記錄;畫面生成及顯示;在線計算及制表;電能量處理;時鐘同步;人一機聯(lián)系;系統(tǒng)自診斷及自恢復;與其它設備接口;運行管理功能;遠動功能等。每一功能都有各自的內(nèi)容,如運行管理功能包括:運行操作指導,事故分析檢索,在線設備分析,模擬操作,操作票、工作票管理,運行記錄及交接班記錄管理,設備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。由于國家沒有相關的標準明確ECS的性能,各個廠家產(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標準,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硬件多采用進口設備,而進口DCS的通信開放性受到很大限制。ECS與DCS接口存在一些問題。3.4.1DCS系統(tǒng)側(cè)重于機爐控制,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。
3.4.2DCS系統(tǒng)的掃描周期大約為200ms,比較快。而信息量個數(shù),通訊周期、數(shù)據(jù)包長度都對通信的實時性有很大影響,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除應將現(xiàn)有的廠用電監(jiān)控功能向深層次發(fā)展外,還應將發(fā)電機、主變壓器、SF6斷路器等主要設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這個平臺,甚至可以將廠用電的純電氣功能從DCS系統(tǒng)獨立出來,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一步加強,電氣前端智能設備的發(fā)展,通信的規(guī)范,ECS將向功能強大、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)和工程實踐中制約ECS發(fā)展的因素,并提出ECS的發(fā)展趨勢,對促進ECS的良性發(fā)展具有一定的參考價值。