探討現場總線技術在電廠中的應用

張士全

摘 要:隨著社會的不斷發展,人們對電網的要求日益提高,特別是對電網的性能更是重點關注的焦點問題,這就要求電廠電力自動化技術必須與之相適應。本文就現場總線技術在電廠中的應用這一課題與同行進行探討,旨在相互溝通交流,不斷提高現場總線技術在電廠中的應用水平,以促進我國電力事業實現更好更快的發展。本文分析了現場總線技術的發展現狀,論述了如何把握電氣現場總線控制系統特點,夯實應用基礎,探討了掌握現場總線的電廠自動化系統構成情況,確保應用的實效性的具體措施,論述了應用LonWorks現場總線技術,提高應用水平的方法和意義。

關鍵詞:現場總線電廠自動化

中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0068-01

當前,在自動化領域中,現場總線(FCS)技術是熱門話題之一,被稱為計算機局域網。隨著科學技術的發展,信息技術也得到了非常快的發展。信息技術的發展,給各個領域的發展帶來了新的機遇和挑戰,也引起了很多領域的變革。其中,自動化系統也發生了一系列變化。隨著社會的發展,工業電網也越來越復雜,電網的安全性顯得越來越重要。FCS具有開放的系統,其系統的互用性非常強,現場設備具有較高的智能化水平和較強的功能自治能力。FCS系統結構所具有的分散性非常強,有較強的適應現場環境的優勢。從近幾年已投入運行的電廠來看,效果良好,優勢明顯,發展勢頭強勁,得到了廣大用戶青睞。由此可見,FCS現場總線技術已經成為電廠電氣設備中的主流。

1把握電氣現場總線控制系統特點,夯實應用基礎

1.1 摸清電氣參數變化特點,配備采樣速度合適的監控系統

電氣現場總線控制系統中,電氣模擬量的參數主要包括有:電流參數、電壓參數、功率參數和頻率參數。其數字量主要有開關狀態信號、保護動作信號等。無論是電力模擬量的參數變化,還是數字量的參數變化,都具非常快,這就要求必須有與之相匹配的采樣速度,需要具有高速度采樣性能的計算機監控系統。

1.2 摸清電氣設備的智能化程度,提高其智能化應用水平

基于現場總線技術的電氣設備,其設備的智能化程度非常高。其自動裝置、廠用電切換裝置等都屬于微機型裝置。這些設備的均采用了微機綜合保護措施,其保護設備為6kV開關站。380V開關站所采用的開關為智能型開關,其所采用的控制器為微機型電動控制方式。由此可以看出,這些電氣設備都實現了智能化管理,可以利用計算機監控系統對其實現全程監控,可以實現雙向通信。

1.3 弄清電氣設備控制特點,夯實應用基礎

一是從控制邏輯方面來看,這種電氣設備的控制一般采用的是開關量控制,其控制邏輯是非常簡單的。在一般情況下,不需要進行調節,亦沒有其它控制方面的要求。二是從控制頻度來看,是比較低的。一般只需要在機組進行起、停時,有少數電氣設備需要進行倒閘操作或切換操作,而當機組處于正常運行的情況下,這些電氣設備一般都不用操作。當發生是事故時,繼電保護等自動裝置能夠及時切除故障,或者將其用廠用電源進行切換。三是這些電氣設備的可控性非常優良。因為,這些電氣的控制對象主要是空氣開關、斷路器等,其操作非常靈活,其動作的安全可靠性非常高,。這與其它受控設備比較而言,其可控性具有明顯的優勢。四是基于現場總線技術餓電氣設備,其擁有較好的安裝環境較好,且分布的集中性強。一般而言,電氣設備主要安裝在專用的電氣繼電器室,具有高度的集中性,設備布置相對比較集中。在這樣的安裝環境中,空氣干燥,不容易受到水汽、粉塵等方面的污染,是否有利于控制設備采取就地布置的方式。

2掌握現場總線的電廠自動化系統構成情況,確保應用的實效性

在電廠的熱工控制系統中,一般而言,其所使用的是不同的儀表設備,不同的連接方式和不同的通信協議,因此,在該系統的可擴展性、穩定性、兼容性等需要進行維護時,就存在較大的麻煩。為了確保現場總線的開放性,方便用戶對不同產品的,我們按照國際標準,提出構建基于現場總線的電廠綜合自動化系統結構。這種系統體系結構主要分為三層,按照從低到高的順序,第一層是現場控制層,由現場設備和控制網段組成。第二層是監控層,主要由高速以太網(H2總線)以及連接在總線上的擔任監控作務的工作站或顯示操作站組成。第三層是企業管理層,主要由各種服務器和客戶機組成。

3應用LonWorks現場總線技術,提高應用水平

LonWorks是一具有強勁實力的現場總線技術。它是由美國Echelon公司推出并由它們與摩托羅拉、東芝公司共同倡導,于l990年正式公布而形成的,它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協議,采用了面向對象的設計方法,這是以往的現場總線所不支持的。具體就是通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置,其通訊速率從300bps至1.5Mbps不等。直接通信距離可達到2700m(78kbps,雙絞線),支持雙絞線、光纖、等多種通信介質。

近年來,隨著電力生產規模的擴大發展,35kV級輸電網已成為主要的輸配電網架,各級35kV變電站也成為各礦井生產供配電的樞紐環節。由于35kV變電站的建設跨年代較長,自動化裝備已遠遠不能滿足技術管理的需求,裝備落后,信息通道不完整,將嚴重地影響到電力網的安全運行和對突發事件的快速反應與決策。下面是對某35kV變電站電力自動化進行的一次改造,其中35kV變電站的間隔層通訊網絡全部采用現場總線技術。國內數家公司將LonWorks現場總線技術應用于變電站綜合自動化系統,并將基于微處理器的間隔層設備直接并入Lon-Works現場總線,以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力,大大提高了通信系統的信息吞吐和數據處理能力,從而解決了應用低速串口通信采樣數據時經常產生的瓶頸現象。LonWorks現場總線網絡具有很強的抗干擾、抗震動性,適用于較大的溫度范圍,適合于變電站較惡劣的工業環境。其傳輸速率已遠遠滿足變電站綜合自動化系統對信息傳輸速度的要求。

總而言之,從現狀來看,現場總線(FCS)技術具有無可比擬優勢,它的應用給電力自動化控制系統的發展帶來了前所未有的機遇,同時,也帶來一系列挑戰。從未來的發展趨勢來看,現場總線(FCS)技術在電廠、變電站等電力系統中,所具有的應用前景非常廣闊。特別是非常適應于新建項目,能夠大大提高可靠性和精度等。電力系統的自動化程度關系著電力事業的穩定和發展,我們應該充分應用現場總線技術,加強與現場總線廠家、設計部門等方面的聯系,必將能逐漸代替現有的非常分散的控制系統。因此,我們應該充分認識到現場總線技術在電廠中應用的重要作用,不斷探究創新現場總線技術,提升其在電廠中的應用水平。

參考文獻

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[2] 卓薇.基于現場總線的分布式電氣控制系統改造[J].華電技術,2010(8).