电厂自动化控制技术浅析.doc

对当前热力发电厂自动化控制相关技术问题的探讨-王超- 摘要:目前发变组安全设置、自动励磁调节系统等一般都通过DCS系统进行全权监测，而电厂工作者所重视的监测、测量、参数整合以及事故回查等资料在DCS系统都无法得到明确的显示。这就展开了对构建自动化电厂控制平台设想并制定了相应对策,对提升电厂自动化控制生产效率、水平,优化自动化控制模式有积极有效的促进作用。关键词:电厂DCS;ECS;自动化控制 1、现阶段发电厂自动化现状的分析在很多工程中都会出现通信接口不规范、可靠性偏低、缺乏实时性以及通信设施无扩展性等问题，这些也都是依赖于Ecs全面发展的基本因素。一般来说ECS需要通信联网设备厂的前端设备较多，但是不同设备厂的技术水平参差不齐，通信接口又无规范可言，ECS系统组网的工作量较多，一些通信接口机制要在工程现场予以使用，且影响着现场的实施方式，而一些通信协议要在现场开发，同时还有些设备特别是外国引进的设备通信需予以有偿开放，很多通信协议还要由软件工程师按照经验进行现场的破译。上述因素为ECS系统的通信能效与通信的可靠性带来很多弊端，为工程进程带来了一定的影响。因此，统一相关设备设施制造商的通信接口是深化ECS系统的核心要素。电气设备通常可以纳入DCS系统予以在线监测，而ECS系统为DCS系统的备用方案，通常也保留原有的遥控功能，而且，开关柜以及设施的现场操作是确保同一时间只实施一种控制的有效方法，在设计环节要择取闭锁措施机制，在间隔层控制单元上构建“现场远程”双向开关，把DCS和ECS放在同一工作平面，利用ECS后台设置密码保护，将它的操作权限锁定为是在某些应急情况下，经运行工作者授权，ECS才可以完全控制相应设施。但是这种方式的弊病就在于操作权限无硬件的闭锁措施，可能发生DCS和ECS共同操作的可能，如果在间隔层控制单元上构建多项转换开关，把设备现场、ECS、开关柜以及DCS放在不同的操作位置，那么就会出现控制地点多与不方便运行的问题。2、发电厂的设备安装、运行存在的特殊性 电厂生产涵盖燃料系统、汽轮机发电、锅炉、热力系统、出灰除渣、水处理、脱硫系统、配电发电系统等主体工艺过程,具有一定的复杂性,包含了过程与工厂自动化相关内容。在以往传统电厂系统控制模式中,厂房主区热力生产通常将DCS作为控制主体系统,并将PLC作为其他辅助系统的核心控制模式。随着自动化科学技术的迅猛发展现场总线控制技术FCS得到了广泛应用,并逐步成为自动化控制技术的主要发展趋势。伴随电厂建设逐步走向信息化、数字化,倘若欠缺实时、可靠、准确、科学自动化平台的有效支撑,现代化电厂生产建设便无从谈起。因此本文基于对DCS、PLC、FCS等控制系统分析探讨了如何基于工业以太网创建自动化电厂模型,真正实现电厂的自动化发展。3、 DCS与PLC控制系统技术及存在的问题PLC控制系统是基于工业环境专门设计的数字化电子操作运算装置,主体采用可编程存储器进行顺序运算、逻辑运算、算术、技术运算等指令操作的执行,并通过模拟或数字模式输出及输入,对各类生产、机械过程进行科学控制。DCS则是CRT、通信、计算机与控制技术的有效结合,其核心为微处理器,通过集中各类数据通道分散点信息实现操作监视目标,是一类数字与模拟混合系统,其控制操作具有较为复杂的规律特性,且可靠性较高,具有良好的控制功能、人机交互操作接口,易于完成系统开发、操作便利、编程简单,体现了优质性价比特征,因而在自动化电厂控制实践中发挥着重要作用。当前PLC或DCS控制系统多由自身软件及硬件构成产品体系,为保护市场彼此封锁,较难实现各类不同系统的共享互联,无法全面满足电厂信息化发展要求,且众多的现场检测信号还会呈现一定的瓶颈现象,引发堵塞信号问题,令系统可靠安全性不良下降。4、 FCS控制系统技术优势及存在的问题基于PLC及DCS控制系统存在的问题,现场总线控制FCS系统逐步诞生,体现了开放、分布、安全可靠等应用优势,合理弥补了传统控制系统模式缺陷,主要采用双向一对多传输且高精度、高可靠性数字信号,令设备持续处于可控且远程监测状态,各类用户则可按需进行自由选择。当前FCS控制系统同样包含一定缺陷,例如通讯协议有待进一步统一、通讯速度有待进一步提升,设备连接较少且价格偏高,对现有非智能性仪表支持力度有限等。因此该现场总线FCS控制需要同企业各类管理系统全面结合,实现一体化管控,才能充分发挥优势性能,创设自动化电厂生产模式。5 、ECS接口问题目前我国DCS硬件普遍采用的都是进口设备，然而进口的DCS通信开放性在很大程度上受到限制，导致ECS与DCS的接口存在一些问题，并体现在以下两个方面：一方面是一般情况下DCS系统较为侧重于机炉控制，对于电气自动化的控制开发受到一定限制，因此无法接受来自ECS的更多数据；另一方面是DCS系统的扫描周期较快为大约200MS，然而通讯周期、数据长度、信息量的多少对通信的实时性都存在一定的影响，因此ECS通信速率具有不稳定性。6、通信数据问题 电气项目工程中往往会存在通信接口不标准、通信缺乏可靠性和实时性以及通信设备有较大的局限性等相关问题。以上问题主要体现在以下几个方面：首先，ECS节点多，分散性较大，并且数台机组的建设往往是分期进行建设，对系统的储蓄性要求较大，及设备生产厂家的售后服务指标、网络构建框架的可扩展空间都有很高的要求；其次是比较硬接线方式与通信方式。由于考虑到信息涉及复杂的中转环节，因此无论是实时性还是可靠性，都需要不断的优化和完善；最后是ECS通信联网的不同设备厂前端设备多，由于设备制造厂的技术水平存在不同的差异，通信接口缺乏统一的生产标准，因而导致ECS系统组网的工作量加大。7、系统接入问题 当前，我国大多发电厂电气系统与DCS相连接，采取“硬链接”方法，但是这种方法的经济性不佳，需要投资量较大，而DCS采取按“点”收费形式，每一个“点”的增加，都涉及到电缆与DCS连接的增多，增加了投资。8、电气联锁问题 在发电厂运行过程中，涉及到各种联锁回路问题。虽然支撑联锁反应的原理较为简单，但是由于电气自身操作较为复杂，再加上通信不稳定状态，可能造成通信中断问题，引发联锁失效。因此，在选择联锁通信时，大多为“硬接线”形式。9、性能差异问题 在发电厂电气监控系统中，其基本性能主要包括了以下两个方面：控制操作和同步监测、实时数据采集和处理、数据的建立和维护、报警处理时间的记录、画面生成和显示、在线计算和指标。时钟同步人机联系、系统自动诊断和恢复、与其他设备接口、运行管理功能、电能量处理等。每一个功能拥有各自的内容和特点，譬如运行管理功能包括了：设备运行状态、模拟操作、运行记录、在线设备分析、运行操作指导以及交接班记录管理、维修记录管理、规章制度、工作票管理等。由于眼下我国对ECS的性能没有相关的生产标准制度，使得各个厂家的产品开发功能千奇百怪，因而使市场无法界定所产的设备性能好坏。10、发电厂电气自动化在线检测系统未来发展的态势未来的ECS发展要将主变压器、发电机以及SF6断路器等相关电气设备的在线诊断功能整合到同一在线监测平台之中，如果有条件的变电站可以把FCS系统也整合到ECS这个平台之中，也可以把厂用电的电气功能从DCS系统中进行分离，进而整合到ECS系统在线监控之中。目前通信技术的飞速发展与高新技术的不断翻新，也从根本加速了ECS系统的成熟，在不久的将来，ECS系统不但会拥有在线监控功能，同时还可以在同一平台对主要电气进行在线监测，而ECS系统也势必会向更深层次发展。ECS和DCS的高度融合将带来发电企业电气自动化控制的革命。参考文献1高杰.电厂自动化系统应用以太网