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電廠電氣監控系統初探
電廠電氣監控系統初探摘要:隨著國民經濟的發展，對電氣自動化水平的要求也逐漸提高，電廠電氣的監控系統進一步深入發展顯得極為迫切，而目前這方面還存在著不少問題，如ECS的發展存在誤區，遇到了許多阻礙發展的諸多問題，就針對電廠電氣監控，歸納了這些問題，并提出了ECS相應發展趨勢。關鍵詞：電廠電氣監控；ECS；電氣自動化；趨勢電廠電氣監控,關系到提高電廠電氣系統的發展水平,目前對電廠電氣系統的管理及其故障診斷是通過運用計算機、測量保護與控制、現場總線技術及通信技術得以實現的。目前,主要應用于發電廠廠用電系統。隨著電氣自動化水平的提升和電氣智能設備的發展,ECS系統向深層次發展已成為必然。但現階段在發展過程中存在的哪些誤區,哪些問題,發展的趨勢又如何呢?文中就此進行了探討。
1、發電廠電氣監控系統發展的必要性電廠電氣監控系統側重于機爐控制,電氣系統反映的信息量小,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,廠用電氣系統的保護及安全自動裝置基本獨立運行,如發變組保護、自動勵磁調節裝置(AVR)。400V電動機等通常由DCS系統完成控制,電氣運行人員關心的測量、保護動作、定值及參數整定、事故追憶等信息在DCS系統都無法反應。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。經過近幾十年的經驗積累和通信技術的發展,現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通信聯網成為可能及發展的必要。ECS系統一方面接入DCS交換有關數據,另一方面,通過接入電氣監控后臺,充分利用電氣系統聯網后信息全面的優勢,在深層次的數據挖掘中提高整個電氣系統的運行維護管理水平。如某2600MW機組工程,原采用傳統方式,DCS能監控到主廠房電氣系統2800信息點,而采用ECS系統后,后臺能監控到的信息劇增至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、發電廠電氣監控系統發展的誤區現階段,發電廠電氣監控管理系統還沒有明確的國家規范和行業標準可以參照,市場準入門檻低,發展中存在一定的誤區,不利于發電廠電氣監控管理系統的長足發展。
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,忽視后臺開發工作。這就不能在深層次提高整個電氣系統的運行維護管理水平,違背了設立發電廠電氣監控管理系統的出發點。
2.2將變電站綜合自動化系統完全替代ECS。變電站綜合自動化系統設備是針對變電站開發的,其通信接口較少,通信負荷率較小,后臺功能弱。而ECS系統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應用于ECS,必將造成通信設備數量龐大、組網能力差、通信速率較低、監控管理功能弱,也造成了不必要的浪費。
3、發電廠電氣監控系統發展的問題3.1通信問題工程中普遍存在著通信接口不規范、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發展的主要瓶頸。
3.1.1ECS需通信聯網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,通信接口又沒有統一規范,ECS系統組網的工作量相當大。很多通信接口方式需在工程現場決定實施方案、通信協議需現場開發。還有些設備尤其是進口設備通信需有償開放,有些通信協議還需軟件工程師根據經驗現場破譯。以上這些因素給ECS系統的通信速率及通信的穩定性埋下了隱患,給工程實施帶來了巨大的阻力。統一各電氣設備制造商通信接口,將是能否促進ECS系統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,信息中轉環節多,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,工程實測結果上行需2S,而下行則需要2"-6S不等,而且通信極不穩定,經常中斷。
3.2操作權限問題電廠電氣設備一般是納入DCS系統集中控制,ECS系統作為DCS系統的備用操做手段,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系統要求的基本性能有:實時數據采集與處理;數據庫的建立與維護;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;人一機聯系;系統自診斷及自恢復;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、缺陷、維修記錄管理、規章制度等。由于國家沒有相關的標準明確ECS的性能,各個廠家產品開發的功能五花八門,市場很難界定產品的優劣。希望國家盡早出臺相關標準,規范各廠家產品的性能,規范電氣監控系統的健康良性發展。
3.4與DCS接口問題目前,國內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系統側重于機爐控制,而對于電氣自動化控制開發的比較有限,因此,對于ECS的許多數據均不接受。
3.4.2DCS系統的掃描周期大約為200ms,比較快。而信息量個數,通訊周期、數據包長度都對通信的實時性有很大影響,ECS通信速率存在不穩定
4、電廠電氣監控系統的發展趨勢ECS除應將現有的廠用電監控功能向深層次發展外,還應將發電機、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控平臺,有條件的電廠也可以將NCS系統也納入ECS這個平臺,甚至可以將廠用電的純電氣功能從DCS系統獨立出來,也納入ECS系統監控。結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展,通信的規范,ECS將向功能強大、界面友好的方向發展。指出了現階段ECS發展的誤區和工程實踐中制約ECS發展的因素,并提出ECS的發展趨勢,對促進ECS的良性發展具有一定的參考價值。