火力發電廠廠用電氣控制系統綜述

（陜西國防工業職業技術學院， 陜西 710300）

隨著我國網絡通信技術以及軟件技術的不斷發展，發電廠的廠用電氣控制系統（ECS系統）也在各火力發電廠中得到了廣泛的應用。這種系統能夠對火力發電廠的電氣運行情況起到良好的監測控制，從而實現保護、測量、計量、控制以及分析等多項功能，借此獲得良好的廠用電氣控制效果。

1 ECS系統發展現狀

1.1 發展歷程

目前我國火電廠采取的廠用電氣控制設備大多屬于獨立運行的狀態，各設備的控制職能無法有效地協調和融合，部分信息無法進行有效地共享，這導致了設備控制效果無法滿足火電廠的實際發展需求。隨著我國科學技術的不斷發展，大部分廠用電氣自動化產品已從集成電路型開始轉變為微機型，電廠的管理自動化水平得到了一定程度的提升。在1998年左右，針對廠用電氣控制系統該朝著哪個方向發展曾經出現過一定程度的分歧。一種觀點認為需要進行DCS功能的擴展，并在此基礎上來實現電氣二次設備的功能；另一種觀點則認為需要通過通信方式接入到DCS系統中，借此來實現DCS在內的綜合投資，并需要在此過程中構建電氣后臺應用系統，從而提升廠用電力系統的自動化運行水平。

1.2 傳統DCS系統的應用缺陷簡析

傳統的DCS管理技術還存在著以下幾點不足之處：①隨著電氣自動化水平的不斷提升，直接交流采樣技術得到了廣泛的應用，其具有精度高、速度快的應用優勢，但是DCS系統需要對電壓電流經過變送器轉化之后才能夠接入到系統中，并且存在有二次接線復雜、造價較高以及抗干擾能力過差的應用缺陷。②在廠用電氣系統的運行過程中，電氣暫態過程較快，控制處理時間還需要保持在毫秒級，但是DCS系統的反應時間還處于秒級這一階段，難以充分滿足廠用電氣系統的各種控制需求。③DCS系統多是按點收費的，對于溫度、壓力或者電流量等信息點需要提供一路專用的電纜芯來進行控制，這種控制模式會導致大量的控制電纜被耗費，浪費了大量的空間以及施工時間。④DCS系統對于電氣測點有著一定的限制性，這導致了電氣系統自身的故障診斷與分析、經濟性分析等諸多功能都無法得到有效的實現，直接制約了火電廠電氣系統的運行與管理水平。

1.3 現有ECS系統的構成簡析

近年來我國的網絡通信技術得到了迅速的發展，現場總線以及工業以太網等系統在變電站綜合自動化系統中也得到了較為廣泛的應用，自2000年以來，我國部分電力自動化制造廠家跟電力規劃設計部門也對傳統的ECS方案進行了不斷的優化與完善，形成了現階段的ECS系統，其主要分為以下三層。

①間隔層：間隔層主要包含有各種具備有專業化功能的智能裝置，具體的設備有廠用電中壓6KV/10KV系統系列保護測控裝置、廠用電低壓400V系統智能控制器跟測控裝置以及廠用電源快速切換裝置等等。這些智能裝置多是借助于嵌入式軟硬件開發的模式來實現的，并具備有現場總線或者以太網多外通信接口等。間隔層實現了整個廠用電氣系統的有效控制，提升了整個控制過程的智能化水平。

②通信管理層：一般情況下通信管理層能夠實現各種智能設備之間的信息交流工作，并能夠協助其控制功能得以最大限度的發揮。在現階段，該層多是通過以太網和現場總線的模式來實現信息的通信，從而獲得良好的廠用電控制系統管理效果。

③站控層：站控層主要包含有各種專業應用軟件和計算機軟件，其也是廠用電氣控制系統得以順利應用的重要保障。在站控層中專用的應用軟件有數據采集和監控、廠用電抄表、錄波分析以及電動機故障自動化診斷等應用功能軟件，而計算機硬件裝置則主要有服務器以及工作站等等。這些硬件和軟件能夠實現后臺系統以及發電廠的其他管理系統通過通信接口軟件來進行各種運行數據的有效與快速傳輸，從而對整個廠用電氣系統進行全面有效的控制。

2 我國ECS系統應用現狀簡析

近年來，國內外在ECS領域中已經取得了良好的研發效果，相關的研發產品也比較成熟，例如ABB的R=TROL-F勵磁調節裝置以及CE的電動機綜合管理繼電器等等，這些產品具有工藝好、質量穩定、通信接口能夠充分滿足國際規范的應用優勢，但是應用國外產品來進行火電廠的廠用電氣控制存在有價格昂貴以及無法充分滿足國內火電廠實際運行需求的問題，這導致了國外產品在國內難以獲得良好的應用。

此外，國外廠家在通信聯網構成系統以及后臺應用軟件開發等多個方面還存在著明顯的劣勢，而火電工程的差異性導致了接入設備存在有較大的區別。因此，不同的設備在運行過程中其通信接口類型也不盡相同，存在有多種非標準接口。與此同時，部分系統的實施過程中存在有大量的工程定制和客戶化定制的內容，導致了國外廠家所研發的ECS系統無法充分滿足我國火電廠廠用電氣控制的實際需求。

現階段我國的ECS供應商多是以國外廠家為主，但是由于國內外火電廠運行性能以及運行模式的差異性，其自動化程度不盡相同，在具體的系統功能和系統性能方面也有著一定的區別。基于此，我國電力自動化設備生產廠商要及時切合市場大環境，加強對ECS系統的研發力度，開發適合我國電力行業的新型ECS系統。

3 發展展望

為了充分滿足國內火電廠對于ECS系統的實際需求，要在應用現場總線和網絡通信技術的基礎上，來對現有的發電廠廠用系統進行全面的優化與完善，可以通過以下兩點來實施：①實現對廠用電氣的全通信控制，但是介于通信速度和系統可靠性還存在有一定距離，現階段的ECS系統在跟DCS系統連接過程中存在有一定的硬接線，因此需要對熱工工藝連鎖問題進行有效的解決，借此來達到全面控制的效果。②我國現階段的電氣后臺系統在具體應用過程中的性能還不夠完善，同時又只有較為基本的運行監視功能，因此需要從提升電氣控制水平和系統運行管理水平等方面入手，提高ECS的應用性能。

4 結束語

隨著我國火電行業的不斷發展，電廠對于廠用電氣控制系統的要求也逐漸提高。然而現階段ECS系統在應用過程中還存在較多的問題，難以獲得良好的全面監控效果。針對這一問題，要求各企業以目前國內火電廠的發展現狀為基礎，針對各火電廠具體需求對現有的ECS系統進行不斷的優化與完善，提高火電廠的自動化運行水平，保證我國電力行業的持續穩定發展。

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