电气监控系统在火电厂的应用

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电气监控系统在火电厂的应用XX摘要：介绍了新一代的电气监控系统的特点和功能，同时结合工程实例给出了目前成熟的电气监控系统的系统结构及组网方式，并就组网过程中存在的问题提出了解决办法。主题词：ECS;现场总线；智能前端中图分类号：文献标识码：文章编号：伴随着计算机技术、现场总线技术的不断发展，电气监控系统的信息化、数字化进程不断加快。新一代的电气监控系统正是利用了现场总线的技术，将电气系统连接成电气监控网络，一方面接入到DCS,完成必要的控制功能及相关数据的交换，另一方面，通过配置的电气主站系统，充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作。本文结合某电厂(2*600W)机组采用的电气监控系统调试运行情况，阐述了目前较成熟的电气监控系统的应用方案，并分析了该系统在运行维护过程中出现的问题，提出了有针对性的解决措施。1电气监控系统的监控对象该厂的电气监控系统监控对象主要有：发电机一变压器组，自动励磁调节装置，自动准同期装置，6KV工作段及挂在各段母线上的线路、变压器、电动机，380V工作段及挂在各段母线上的电动机，厂用电快速切换装置，直流系统，交流不停电电源等。2电气监控系统的系统结构该厂ECS系统采用东大金智提供的新型集散控制系统DCAP-4000。该系统设计思想：采用分散式就地安装的智能前端，用现场总线将前端设备互联构成电气监控网络；通过通信管理机实现设备的分层管理；通过电气监控主站最终接入到DCS系统及电厂的MIS系统、SIS系统等。为更好地实现上述功能，可以采用分层分布式的系统结构，将整个电气监控系统划分为3个层次，如图1所示。敷据服务器应用服务器gps接收装打印机舍按信理廇监层I通管层3S0V智能前端其它智能I端6KV智能前端图1ECS的系统结构(1)保护测控层 由众多安装在就地的智能前端装置构成，集测量、控制、保护、信号、通信基本功能于一体，同时可完成各自的特殊功能。在通信功能上，这些装置都应用了现场总线技术，根据相应的规约可以将其进行连接。考虑到电压等级、设备类型、安装地点、现场总线标准等可能不同，将所有装置分组成几个子系统，分别为6kV测控子系统、400V测控子系统、公用段子系统、发电机保护等智能设备子系统等，以便于联网和管理。(1)通信管理层保护测控层中大量的智能前端装置都需要进行通信，甴于客观原因造成各智能设备通讯协议、规约的多样性，各种装置之间无法直接进行信息的交换或数据的上传工作。这就需要增加通讯管理单元完成通信控制和规约的转换功能，实现不同装置之间以及与系统监控层之间的信息交互。通讯管理单元完成信息的接收、发送、规约的转换，一方面，负责将保护测控层的数据进行汇总并上送至ECS和DCS,另一方面，接受由DCS和ECS下达的命令并向下发相应的保护测控装置。通讯管理层作为电气监控系统的枢纽，起着承上启下的作用，在配置上必须满足实时性和可靠性的要求。(2)后台监控层后台监控层包括数据库服务器、应用/Web服务器、以及其他网络设备、GPS系统、打印机等。后台监控层除实现画面显示、报表生成、打印、人机接口、事件记录、报警、事故追忆、分析、系统维护等功能外，还可以充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作，如实现自动抄表、小电流接地选线、故障信息管理、设备管理等高级应用功能。1ECS系统组网方式托电公司三期2台机组中包含了大量的公用系统，如公用6KV段、公用380V段、公用启备变等，因此在系统组网方式上必须能够实现在一台机组停运检修时，另一台机组的运行人员能对公用系统进行监控，并保证对公用设备控制的唯一性。同时考虑到电气设备特点及热工生产过程，将组网设备分为四类：1)公用系统电气部分的保护、测控设备；2)与热工生产流程密切相关的电气设备的保护、测控设备；3)发变组、励磁系统等智能设备；4)直流系统、交流不停电系统及其他智能设备。系统组网方式如图2所示。DCS］服务器/工作站电气工作站】打印机电气工作站n100MDCS以太肉100MECS以太肉DPU网桥DPU11组艺的前机工关能0与相智端组艺的前机工关能*•6与相智螨系工关能|用与相智<公统艺的A组餐螨机他前0其能系他前用其能公统智埔~~1:通信管理簞元图2ECS系统的组网结构 在这种组网方式中，将每台机组的设备与公用系统设备分开，分别接入到通讯管理单元，能够实现在检修运行两种模式下运行人员对公用系统的监控。此外，把与热工生产流程密切相关的6KV和380V电动机等负荷的保护测控装置分别接入通讯管理单元，并与DCS系统的DPU一一对应，实时性和可靠性得到了提高。对与热工生产流程关联不大的其他智能设备单独组网，通过ECS系统中的网关设备接入DCS。通过这种方式，电气设备监控全部通过网络通信实现。托电公司三期机组在全通信组网方式下的电气监控系统具有如下特点：1）按照热工生产流程特点，有针对性的对电气设备进行组网，满足了实时性和可靠性,从而取消全部硬接线，节省了大量电缆，经济效益明显。2）通过大量的保护测控装置实现了对电气设备的保护、监控、信息管理，提高了电气设备自动化水平。3）在电子间内配置了电气工程师站，专业人员在该站能够掌握所有电气设备的状态信息，方便设备管理。4）通过电气监控系统，能够实现与发电厂MIS和SIS系统的无缝连接。1在调试运行过程中出现的问题及对策1）信息存放问题。ECS系统中有大量的设备信息，在信息使用上要与DCS系统分工协作。电气监控系统将机组控制必须的参数及信号传送给DCS系统，对其它与机组控制无关的信息放在ECS系统中进行管理。2）考虑到全通讯方式下实时性和可靠性存在的风险，实施过程中闭锁了6KV段进线开关、变压器、电动机遥控跳、合闸功能。改由DCS系统进行控制，操作许可和闭锁回路由DCS的硬接线回路实现。3）整个系统通讯使用了大量的屏蔽双绞线，由于电厂干扰源较多，导致DCS显示经常出现坏点。为了解决电磁干扰问题，一方面在布线时将屏蔽层一点接地，若长度较长，可将屏蔽层分段接地，切不可多点接地。另一方面采用光纤替代双绞线，增加光电转换器，解决了信号通信经常性中断问题。4）由于ECS系统中设备电流信号是通信量，为防止由于干扰问题导致这些电流信号不准或变坏点，严重影响设备运行的可靠性。为解决这一问题，对重要辅机如送、引风机、凝结水泵等加装电流变送器，将4一20mA的信号通过硬接线送到DCS系统中，使得这些重要设备的电流值能准确的反映实际运行值。同时对其它电流信号，取消跳闸连锁，改为报警信号。2结束语该厂电气监控系统投运两年多，运行状况良好，系统的实时性和可靠性都能够满足机组运行的要求。电气监控系统的成功应用，提高了电厂自动化水平，给专业人员提供了更完善的分析平台，实现了发电厂的机、炉、电监控一体化。参考文献：【1】董析.发电厂电气系统监控纳人DCS的应用，四川电力技术，2003，（6）【2】黄小悦等.新型的发电厂厂用电监控系统，继电器，2006,（11）【3】陈利芳.电气系统监控纳入DCS改造的设计与实践，电力系统自动化，2002，26（4）