淺析總線在發電廠低壓控制系統中的應用

胡克剛

摘要：文章主要分析了近幾年來現場總線技術在發電廠低壓控制系統中的應用情況，深入淺出地分析了火力發電廠監控管理系統與現行DCS系統相比所具有的優勢，同時分析了總線技術在火電廠應用中存在的影響因素，最后提出了總線技術在發電廠低壓控制系統中的應用范圍以及新思路。

關鍵詞：現場總線技術；發電廠；低壓控制系統

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0133-02

隨著發電廠建設的規模不斷擴大以及自動化程度的不斷提升，對電廠的生產以及信息化管理提出了更高的要求，電廠的全面信息化管理的實現依賴于各個子系統提供豐富的、實時的現場信息，同時提高電廠的決策正確性，使電廠實現全廠管理控制二者的一體化。理想的發電廠的管理控制大概可以分為以下兩個層次：分別是廠級自動化管理信息的高速以太網和中間網絡為生產過程的自動化網絡，另外底部網絡主要是各個子系統之間的現場的總線網絡。同時根據生產與管理等各個環節的特點，發電廠自動化管理信息系統主要是劃分為若干個子系統，然后各個子系統原則上相對獨立，同時各個子系統內部各個模塊相互之間聯系緊密，但是與其他子系統之間的聯系較小。

隨著現場總線技術的日臻完善，發電廠的低壓控制系統智能化、網絡化已經成為發展趨勢。同時采用大量的現場總線通信技術實現的電氣自動化產品，它的出現勢必會對計算機網絡監控系統產生深遠的影響，本文主要是對發電廠低壓控制系統的設計范圍以及功能定位等各個方面進行深入的分析與探討。

1 現場總線控制系統的特點

現場總線控制系統主要具有開放性、分散性以及低成本三個主要特征。

1.1 系統的開放性

目前大多數的發電廠其現場總線系統都是采用開放性的網絡結構布局方式，同時將各個控制器節點分散到現場，另外構建成網絡拓撲結構例如星型或者環形燈，采用現場總線控制系統可以最大程度地減輕主機的工作負擔。

1.2 系統的分散性

總線控制系統的分散性意味著有較高程度的靈活性，系統非常容易進行擴建以及重組，同時通過現場總線對現場設備的調試以及校檢工作，可以最大程度地減少維修人員，降低勞動的強度。

1.3 系統的低成本

現場總線系統的開放性的體系結構相比于傳統技術大大縮短了開發的周期，另外成本也大幅度下降，同時節省了模擬信號傳輸過程中大量的轉換裝置維護費用，但從總體上來看，現場總線系統的成本遠遠低于DCS的成本。

2 發電廠低壓控制系統現狀

發電廠的工藝負荷主要是指各類電動金。而電氣負荷包括主變壓器，另外還有高壓廠變壓器等。當前發電廠普遍以DCS系統作為單元機組的主要控制系統，現場級設備主要采用傳統的開關量信號，另外生產過程的監控可以達到I/O子系統。DCS系統可以滿足絕大多數運行人員基本的控制操作要求，同時可以替代原來的發電機控制臺，從而實現單元機組爐、電操作手段統一。

另外在已經投入運行的發電廠中，單元機組電氣設備的監控主要是采取以下兩種方式：一種是現場總線與硬接線相結合的方式，另外一種方式是回路的電流會以現場總線通信方式傳送，同時經過ECMS系統通信管理機匯總后送入相應的DCS-DPU通信接口。在實際應用中，該方案比較容易接受，同時電廠的應用也比較多。由于機組鍋爐操作過程極其復雜，同時對象繁多，另外設備相互之間關系緊密，操作頻繁，采用全通信手段必定要冒一定的技術

風險。

3 總線在發電廠低壓控制系統的應用前景

隨著國內自動控制技術的成功開發應用，國內的總線控制技術取得了重大的進展與突破。

第一，就是實現了多機一控，現在國內大多數的電廠都采用的這種多機一控的技術就是利用一個控制室控制兩臺機組進行運轉，同時隨著自動化水平的不斷提升，幾臺大型機組控制一個控制室的情況也屢見不鮮，而國內的華東電力設計院已經成功研制出四機一控的全自動化系統。

第二，電廠的輔助設備系統實現了網絡化的集中控制，大量的輔助系統包括水處理系統以及燃油系統都需要由一個單獨的控制系統來控制，同時隨著控制技術以及設計水平的突飛猛進的發展，將地理位置相同的輔助系統實施集中控制也成為現在電廠非常熱門的一項技術。湖南益陽電廠就是將所有的輔助控制系統集中一起集合為一個大型的控制系統，大大提高了自動控制水平。

第三，現場控制總系統。現場總線在電廠的使用已經有超過十年的歷史，剛開始是小規模的零星系統，到后來發展為完整的車間輔助系統，再到最后已經開始在大型的主機組中應用。由電力工程顧問設計院以及東北電力設計院設計的電能廠，已經全面應用于現場總線的控制系統，而且這兩個大型的項目也正在籌劃建設中。

4 現場總線在電廠低壓控制系統中應用的問題以及改進

現場總線在電廠低壓控制系統主要的改進問題包括系統底層信息的需求難以滿足，而模擬技術又難以滿足這些需求。HART技術是目前采用的快速簡便的模擬信號技術，可以大規模地利用數字化提高儀表的智能水平，同時又廣泛受到業內人士的青睞。

采購費用較高，總成本并沒能得到節省，采購已經實施成本需要接受性能因素。節省電纜投資以及調試速度極快，另外還容易受到流程設備調試的影響等。

樣本工程沒有能夠起到很好的模范警示作用，同時對現場總線價值往往認識不到位，從而使決策者望而卻步，另外新上項目少；負責生產運行的技術人員更寧愿采取成熟的技術。

缺乏FCS維護的合格培訓課程以及缺乏相應有力的應用支持，另外對現場總線的價值認識程度不夠，還未能深入地挖掘FCS的潛力，同時如何從現場解決儀表集成問題以及穩定性也成為工作的重中之重。

現場總線價值的認識以及人員的培訓是未來總線在電廠中低壓控制系統的關鍵所在，首先主要是鞏固以及提高現有的技術，而不是過分引進一些先進的技術；同時應該充分尊重用戶的意見以及遵從國際的標準，另外不斷地改變用戶制定的要求來滿足控制系統的更新換代。

5 結語

針對目前的階段，現場總線的應用應該采取循序漸進的方式，比如對于具備智能化的電氣系統，應該積極推動現場總線技術的推廣以及使用。同時在自動化的設計中采取實事求是的科學態度應對未來的機遇以及挑戰。

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