電氣監(jiān)控實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：本文就某工廠電氣監(jiān)控實現(xiàn)組態(tài)模型和構(gòu)建方式進行研究。主要分析了監(jiān)控系統(tǒng)的三種組態(tài)模式集中式監(jiān)控方式、遠程監(jiān)控方式、現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。通過比較三種方式的特點，系統(tǒng)采用分散式就地安裝的集保護、測量、控制、通信于一體的智能前端設(shè)備等。

關(guān)鍵詞：電氣監(jiān)控系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)

0 引言

由于電氣設(shè)備在耗電類生產(chǎn)企業(yè)的突出重要位置，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備控制都是通過硬繼電器邏輯或?qū)Ｓ玫淖詣友b置來完成的，并通過硬把手直接控制設(shè)備（包括各種斷路器、隔離刀等）以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，受到廣泛的技術(shù)支持。由于以太網(wǎng)具有遠程能力、具有很強的互操作性、具有一或甚至更高的通訊速率、網(wǎng)絡(luò)通性接口卡價格十分便宜和很強的資源共享能力使得以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)互聯(lián)在企業(yè)中大量建立。因此將低速的現(xiàn)場總線與高速的以太網(wǎng)實現(xiàn)互連，運用于控制系統(tǒng)，己經(jīng)成為當(dāng)前測控模式的發(fā)展趨勢[1，2]。目前都是是基于以太網(wǎng)和總線來構(gòu)建發(fā)工廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)，本文主要分析電氣監(jiān)控實現(xiàn)組態(tài)模型和構(gòu)建方式。

1 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍、功能及組態(tài)模式

1.1 電氣系統(tǒng)監(jiān)控范圍和功能 從大的方面來劃分，電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩大監(jiān)控單元組即輸電設(shè)備一變壓器監(jiān)控單元組和廠用電源監(jiān)控單元組，而檢測范圍除包括此兩大單元組外，還應(yīng)包括單元機組直流系統(tǒng)、和保安電源系統(tǒng)等。

輸電設(shè)備一變壓器監(jiān)控單元組應(yīng)能實現(xiàn)程序控制和軟手操控制，使發(fā)動機由零起升速、升壓直到并網(wǎng)帶初始負荷。根據(jù)實際運行水平和設(shè)備可靠性，機組順控并網(wǎng)應(yīng)該設(shè)置間斷點，分步進行，即第一步由DEH零起升速至額定；第二步，啟動并網(wǎng)，主要完成并網(wǎng)前的準(zhǔn)備工作，如投退相關(guān)保護壓板，投入滅磁開關(guān)等；第三步，升壓過程，DCS將投入AVR，通過AVR自動勵磁調(diào)節(jié)器完成輸電設(shè)備零起升壓至額定電壓；第四步，完成并網(wǎng)，主要檢查定轉(zhuǎn)子的接地情況，投入ASS自動準(zhǔn)同步裝置(輸電設(shè)備與電網(wǎng)的同步是由同步裝置自動實現(xiàn)的)，在同步過程中通過DCS控制AVR， DEH、，當(dāng)同步條件滿足時，向輸電設(shè)備斷路器發(fā)合閘指令，在同步合閘成功、輸電設(shè)備電負荷達到一定值之后，將用電系統(tǒng)快速從起備變切換到高壓工作廠變上。機組順控解列操作大致與此相反即機組正常停運時，控制降低機組負荷，當(dāng)機組負荷降到某一定值時，將高壓廠用電系統(tǒng)快速切換到起備變系統(tǒng)供電當(dāng)機組負荷繼續(xù)降到零，跳開主開關(guān)，聯(lián)跳汽輪機主汽門關(guān)閉，輸電設(shè)備滅磁。

廠用電源監(jiān)控單元組主要包括高壓廠用電源系統(tǒng)、低壓廠用電源系統(tǒng)及保安電源系統(tǒng)以及需要在集控室控制的和參加機爐輔機程控的高、低壓電動機等的控制。廠用電系統(tǒng)在起動停止階段和正常運行階段應(yīng)能實現(xiàn)程序控制和軟手操控制，即在機組啟動時通過起動備用變壓器向廠用負荷供電；在機組正常用電時，由高壓工作廠變供電并經(jīng)低壓廠變向400V MCC低壓負荷供電以啟動機組所必須的輔機在廠用電消失時，為了保護設(shè)備和系統(tǒng)的安全，廠用電快速切換裝置應(yīng)快速將廠用工作負荷自動切換至/起備變當(dāng)確認保安段母線失壓后，應(yīng)啟動事故備用柴油機供電以保證設(shè)備安全。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式 近年來，從電氣監(jiān)控的發(fā)展過程看，主要有集中式監(jiān)控方式、遠程監(jiān)控方式及現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。

集中式監(jiān)控方式。種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護好、控制站的防護等級低、系統(tǒng)設(shè)計起來容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中起來由一個處理器進行處理，處理器的任務(wù)必會相當(dāng)繁重，處理速度會受到影響。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量巨大、控制面積大。長距離電纜引進的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性，且大量的電纜進入控制室會增加控制室火災(zāi)引發(fā)的危險。同時，隔離閘刀的操作閉鎖以及斷路器的連鎖采用硬接線方式時，由于隔離閘刀的輔助接點經(jīng)常不到位，而造成設(shè)備無法操作。而二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護工作量，有時在查線或試驗過程中，由于接線復(fù)雜就易造成誤操作。

遠程監(jiān)控方式。遠程監(jiān)控方式具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)省控制面積、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線如總線（如CAN總線、Lonworks等）的通信速度并不是很高，而電氣部分的通訊量相對又比較大。所以近年來，這種監(jiān)控方式在小單元系統(tǒng)中應(yīng)用的比較多。但不適合于全廠的電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)建。

現(xiàn)場總線監(jiān)控方式，目前，對于以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且己經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)工廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。

2 新型電氣監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

一個完整而可靠的工廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)其作用：在于應(yīng)用計算機、測量保護與控制、現(xiàn)場總線技術(shù)及通信技術(shù)，實現(xiàn)發(fā)工廠電氣系統(tǒng)的運行、保護、控制、故障信息管理及故障診斷、電氣性能優(yōu)化等功能的綜合自動化。它應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，將電氣系統(tǒng)連接成電氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，一方面接入DCS，完成必要的控制功能及與進行相關(guān)數(shù)據(jù)的交換另一方面，通過接入電氣主站系統(tǒng)，充分利用電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后信息全面的優(yōu)勢，加強電氣信息的應(yīng)用，完成較為復(fù)雜的電氣運行管理工作，實現(xiàn)電氣“綜合自動化”。

系統(tǒng)采用分散式就地安裝的集保護、測量、控制、通信于一體的智能前端設(shè)備（如電動機測量控制及綜合保護裝置、變壓器測量控制保護裝置、微機廠用分支保護裝置、微機同期合閘裝置、微機備備用電源自動投入裝置等），用現(xiàn)場總線將這些前端設(shè)備的通信接口連接起來構(gòu)成電氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電氣運行工作站、維護工程師站、遠動工作站等設(shè)備連接，構(gòu)成電氣監(jiān)控管理上位機系統(tǒng)；通過通信管理機與連接通過服務(wù)組件與工廠的MIS、SIS、Internet等互聯(lián)。

工廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)按分層（級）分布式多的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，每一層完成不同的功能，每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)可分為三層，即系統(tǒng)監(jiān)控層、通信管理層、單元層（現(xiàn)場保護測控層）。現(xiàn)場保護測控層主要包括：各輸電設(shè)備組子系統(tǒng)和公共端子系統(tǒng)。由于發(fā)工廠里各個保護裝置設(shè)備新舊交錯，自動化程度高低不同，有些保護裝置不具備CAN接口，而只具有RS485、RS232接口。這時就必須在各監(jiān)控保護單元中設(shè)置CAN/RS485轉(zhuǎn)換卡和CAN/RS232轉(zhuǎn)換卡。各單元裝置通過CAN總線進行通信。系統(tǒng)監(jiān)控層包括全站的監(jiān)控主機等。通信管理層供各主機間及與單元層之間的信息交換。

3 結(jié)語

本文主要分析了監(jiān)控系統(tǒng)的三種組態(tài)模式集中式監(jiān)控方式、遠程監(jiān)控方式、現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。通過比較三種方式的特點，系統(tǒng)采用分散式就地安裝的集保護、測量、控制、通信于一體的智能前端設(shè)備（如電動機測量控制及綜合保護裝置、變壓器測量控制保護裝置、微機備備用電源自動投入裝置等），用現(xiàn)場總線將這些前端設(shè)備的通信接口連接起來構(gòu)成電氣監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)；通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電氣運行工作站、維護工程師站、遠動工作站等設(shè)備連接，構(gòu)成電氣監(jiān)控管理上位機系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]楊國有.電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息.2008.25.

[2]呂浩.計算機技術(shù)在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù).2007.S1.