文档介绍：现场总线技术在火力发电厂电气控制系统中的应用
作者:孙茗
摘要:

随着火力发电厂建设规模的不断扩大,电厂自动化水平的不断提高,对电厂的生产运行和管理提出了更高的要求,为实现电厂全面的信息化管理,大型火力发电厂基本上都逐步建立了电厂管理信息系统,通过各子系统提供丰富的实时和非实时的现场信息,对各系统状况和设备运行情况作出分析与故障预警,以提高电厂管理效率和决策正确性,使电厂实现全厂管理控制一体化。理想的火力发电厂管理控制应分为三层网络结构:上层网络为厂级自动化管理信息的高速以太网,中间网络为生产过程自动化网络,底层网络是各子系统之间的现场总线网络。根据电厂生产、管理等各环节的特点,火力发电厂自动化管理信息系统是划分成若干个子系统,子系统是按功能来划分的,与电厂管理体制相适应。子系统的划分遵循的原则:一是逻辑相对独立,每个子系统能独立完成某方面的管理功能;二是子系统内部各模块之间的联系程度大,而与其它子系统之间的联系程度小。
随着电气自动化和现场总线技术的迅速发展,专用的电气装置和就地测控设备均己智能化,普遍采用交流采样技术,同时还具备通信接口传送信息的能力,因此电气系统的智能化、网络化己经成为发展趋势。发电厂电气监控管理系统(简称ECMS)是在智能化和网络化的电气设备的基础上,采用大量现场总线通信技术实现的电气自动化产品,它的出现势必会对火力发电厂现有的计算机网络监控系统产生很大的影响,本文将对发电厂电气监控系统的设计范围、功能定位和与其它监控系统的关系等方面进行分析和探讨。
一、现场总线控制系统的特点
开放性、分散化和低成木是现场总线最显著的三大特征
系统的开放性
目前,火力发电厂中单元机组控制普遍采用的是分散控制系统(简称DCS),其网络结构基本上是封闭式结构,其它厂家的智能设备很难接入。而现场总线系统是采用开放性分层分布式网络结构,将各控制器节点下放分散到现场,监控功能进一步分散到智能现场设备,构成一种彻底的、分布式控制体系结构,网络拓扑结构任意,可为总线形、星形、环形等,通信介质不受限制,可用双绞线、同轴电缆、光纤电缆等各种形式。采用现场总线控制系统可以减轻主机的工作负担。
系统的分散性
现场总线系统彻底的分散性意味着系统具有较高的可靠性和灵活性,系统很容易进行重组和扩建,通过使用现场总线对现场设备进行调试、校验等工作,系统易于维护,可以减少维修人员,降低劳动强度。
系统的低成本
衡量一套控制系统的总体成本,不仅考虑其造价,还应该考虑控制系统从安装调试到运行维护整个生产周期内的总投入。相对DCS而言,现场总线系统开放的体系结构和OEM技术将大大缩短开发周期,降低开发成本,且彻底分散的分布式结构将1对1模拟信号传输方式变为l对N的数字信号传输方式,节省了模拟信号传输过程中大量的A/D、D/A转换装置、布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看,现场总线系统的成本大大低于DCS的成本。
二、火力发电厂电气控制系统现状
火力发电厂单元机组被控对象众多,按发电厂负荷性质可划分为工艺负荷和电气负荷。工艺负荷主要是指各类电动机,包括中压电动机和低压电动机,以及就地传感器和热工仪表。电气负荷主要包括主变压器、高压厂用变压器、起动/备用变压器、厂用线路、低压厂用变压器、低压厂用电源等;以及独