發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)接線(xiàn)分析及應(yīng)用

何世杰　孫樂(lè)嘉　劉增遠(yuǎn)

摘 要：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)接線(xiàn)方式，技術(shù)分析和對(duì)比硬接線(xiàn)方式、硬接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相結(jié)合的接線(xiàn)方式、完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)方式，三種主要的接線(xiàn)方式。對(duì)未來(lái)發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)接線(xiàn)方式進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)；接線(xiàn)方式；完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

引言

廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)（ECMS）是在電氣保護(hù)、通訊等設(shè)備智能化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，形成的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品。廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能是用于發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)用電電氣系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量、控制、分析等綜合功能[1]。隨著電廠(chǎng)對(duì)自動(dòng)化水平要求的不斷提高，發(fā)電廠(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)安全、穩(wěn)定、可靠的發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用監(jiān)控系統(tǒng)非常必要。廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)主要有三種主要的接線(xiàn)方式：硬接線(xiàn)方式、硬接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相結(jié)合的接線(xiàn)方式、完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)方式。

1 三種廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)接線(xiàn)方式特點(diǎn)

1.1 硬接線(xiàn)方式[2]

硬接線(xiàn)連接方式的特點(diǎn)是中壓廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)、高壓饋線(xiàn)、低壓廠(chǎng)用變壓器等設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量均由綜合保護(hù)電氣裝置完成，電氣回路的電流和電度量由綜合型保護(hù)裝置送出，通過(guò)硬接線(xiàn)方式送給DCS的AI卡件。斷路器的合閘、跳閘控制指令，合閘狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能、試驗(yàn)位置、工作位置、開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方位置、裝置故障等信號(hào)通過(guò)硬接線(xiàn)送至DCS的DO、DI卡件。對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量超過(guò)90kW的負(fù)荷采用框架斷路器，框架斷路器通過(guò)配套的脫扣器實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。除此之外，電流變送器、電度表、電流表需要配套安裝，回路負(fù)荷電流值、電度量均由這些表計(jì)送出，通過(guò)硬接線(xiàn)傳輸至DCS的AI卡件。斷路器的合閘、跳閘控制指令，合閘狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能、試驗(yàn)位置、工作位置、開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方位置、裝置故障等信號(hào)通過(guò)硬接線(xiàn)送至DCS的DO、DI卡件。低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量小于90kW的負(fù)荷設(shè)備，采用塑殼斷路器、接觸器和馬達(dá)保護(hù)器或熱繼電器組合的開(kāi)關(guān)配套回路，接觸器用于負(fù)荷設(shè)備的運(yùn)行、停止控制，塑殼斷路器、馬達(dá)保護(hù)器或熱繼電器作為保護(hù)器件使用。電流變送器、電度表、電流表需要配套安裝，回路負(fù)荷電流值、電度量均由這些表計(jì)送出，通過(guò)硬接線(xiàn)傳輸至DCS的AI卡件。

1.2 硬接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相結(jié)合的接線(xiàn)方式[2]

硬接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相結(jié)合的連接方式的特點(diǎn)是中壓廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)、高壓饋線(xiàn)、低壓廠(chǎng)用變壓器等設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量由綜合保護(hù)裝置完成，電氣回路的電流和電度量、合閘狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能、試驗(yàn)位置、工作位置、開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方位置、裝置故障等信號(hào)由綜合型保護(hù)裝置以通信方式上傳至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。斷路器的合、跳閘控制指令、及各種重要連鎖需要的狀態(tài)位置信號(hào)仍然經(jīng)硬接線(xiàn)輸出至DCS的DO、DI卡件。對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量超過(guò)90kW的負(fù)荷采用智能型斷路器，斷路器通過(guò)配套的智能脫扣器實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量功能。回路負(fù)荷電流值、電度量均由智能脫扣器送出，智能脫扣器采用通訊口上傳信息至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。斷路器的合、跳閘控制指令、及各種重要連鎖需要的狀態(tài)位置信號(hào)仍然經(jīng)硬接線(xiàn)輸出至DCS的DO、DI卡件。低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量小于90kW的負(fù)荷設(shè)備，采用塑殼斷路器、接觸器和低壓控制保護(hù)裝置組合的開(kāi)關(guān)配套回路，塑殼斷路器、低壓控制保護(hù)裝置作為保護(hù)器件實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量功能。接觸器用于負(fù)荷設(shè)備運(yùn)行、停止控制，接觸器的合、跳閘控制指令、及各種重要連鎖需要的狀態(tài)位置信號(hào)仍然經(jīng)硬接線(xiàn)輸出至DCS的DO、DI卡件。回路負(fù)荷電流值、電度量均由低壓控制保護(hù)裝置送出至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。

1.3 完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)方式

完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接方式的最大特點(diǎn)是中壓廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)、高壓饋線(xiàn)、低壓廠(chǎng)用變壓器等設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量由綜合保護(hù)測(cè)量裝置完成，電氣回路的電流和電度量、合閘狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能、試驗(yàn)位置、工作位置、開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方位置、裝置故障等信號(hào)，斷路器的合、跳閘控制指令、及各種重要連鎖需要的狀態(tài)位置信號(hào)均由綜合保護(hù)測(cè)量裝置以通信方式上傳至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，通過(guò)主控單元，匯總整理后輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量超過(guò)90kW的負(fù)荷采用智能型斷路器，斷路器通過(guò)配套的智能脫扣器實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量功能。不需要配裝電流變送器、電度表、電流表。回路負(fù)荷電流值、電度量均由斷路器配置的智能脫扣器送出，智能脫扣器采用通訊口上傳信息至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，通過(guò)主控單元，匯總整理后輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。斷路器線(xiàn)圈為可通訊線(xiàn)圈，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)轉(zhuǎn)送控制指令實(shí)現(xiàn)斷路器的合、跳閘控制。低壓電動(dòng)機(jī)、低壓饋線(xiàn)回路中容量小于90kW的負(fù)荷設(shè)備，采用塑殼斷路器、接觸器和低壓控制保護(hù)裝置組合的開(kāi)關(guān)配套回路，塑殼斷路器、低壓控制保護(hù)裝置作為保護(hù)器件實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量功能。接觸器用于負(fù)荷設(shè)備運(yùn)行、停止控制，接觸器的合、跳閘控制指令、及各種重要連鎖需要的狀態(tài)位置信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳輸。不需要裝配電流變送器、電度表、電流表，回路負(fù)荷電流值、電度量均由低壓控制保護(hù)裝置送出至現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，通過(guò)主控單元匯總整理后輸出至對(duì)應(yīng)的DCS通信接口。

2 三種廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)接線(xiàn)方式對(duì)比

采用硬接線(xiàn)方式的廠(chǎng)用電系統(tǒng)，各回路獨(dú)立元件較多，需要與DCS傳遞的信息量多，控制電纜長(zhǎng)度總量較長(zhǎng)，配套的DCS卡件較多。最重要是電氣集成自動(dòng)化程度低，日常檢修維護(hù)量很大，投資成本較高且安全可靠性不高。

采用硬接線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相結(jié)合的廠(chǎng)用電系統(tǒng)，各回路設(shè)備獨(dú)立元件較少，控制電纜比硬接線(xiàn)方式用量少，通過(guò)硬接線(xiàn)與DCS交換信息量不多，DCS卡件數(shù)量明顯減少。自動(dòng)化管理水平提高，日常檢修維護(hù)量減少，投資水平較硬接線(xiàn)方式減少，安全可靠性明顯提高，形成了一個(gè)整體的廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)。

采用完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)方式的廠(chǎng)用電系統(tǒng)，各回路設(shè)備獨(dú)立元件最少，控制電纜長(zhǎng)度為零，完全不再采用硬接線(xiàn)與DCS交換信息，DCS卡件數(shù)量較前兩種方式明顯減少。最重要的是電廠(chǎng)日常維護(hù)檢修量最小，投資水平較低，自動(dòng)化水平最高，形成了一個(gè)完整的廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)。以先進(jìn)的完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接線(xiàn)技術(shù)取代傳統(tǒng)的硬連接，能夠?yàn)樘岣甙l(fā)電廠(chǎng)信息化建設(shè)、提高安全運(yùn)行水平和減少故障等方面提供相應(yīng)的實(shí)施基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)資料調(diào)研，國(guó)外先進(jìn)大型電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)一般均采用完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式。通過(guò)以上三種控制連接方式的分析和比較，完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接方式的廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)較低、大幅減少了電廠(chǎng)日常維護(hù)檢修的工作量、提高了電廠(chǎng)運(yùn)行和管理水平。隨著我國(guó)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量設(shè)備的快速發(fā)展，成本不斷降低，采用完全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式的廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在各大中發(fā)電廠(chǎng)中。

參考文獻(xiàn)

[1]汪文琦.廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及展望[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì).

[2]沈建輝.廠(chǎng)用電監(jiān)控系統(tǒng)ECMS的應(yīng)用[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào).