电厂电气现场总线控制系统的应用

工业技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｈｎｏ—ｌｏｇｉｅｓ　ａｚｎｕｔｄ　—ｕ　１Ｐｒｏｄｕ＂￣ｔ３ｃｔ．ｚ４●■　国　图口团　盈　Ⅲ　■　●山阻　■　＂　．电厂电气现场总线控制系统的应用　杨伟财　（伊春市林都热电厂，黑龙江伊春１５３０００）　摘要：随着电力行业的技术进步及分散控制系统（Ｄｃｓ）在电厂中的广泛应用，电气控制水平也不断提高，但对电气部分的自动化结　合较少，本文对电气现场总线控制系统（Ｆｃｓ）Ｎ＇￣Ｎ象、特点及其配置进行了论述。　关键词：电厂；电气控制系统；总线　引言　随着我国电力行业的高速发展，ＤＣＳ的　应用也越来越广泛，但ＤＣＳ主要完成的是汽　轮机、锅炉的自动化过程控制，对电气部分的　自动化结合较少，ＤＣＳ一般未充分考虑电气　设备的控制特点，所以无论是功能上还是系　统结构上，与网络微机监控系统相比在开放　性、先进性和经济性等方面都有较大的差　距。　１电气现场总线控制系统的监控对象　电气现场总线控制系统的监控对象主要　有：发电机一变压器组，其监控范围主要包括　３．１网络结构　发电机、发电机励磁系统、主变压器、２２０ｋＶ　断路器；高压厂用工作及备用电源，其监控范　电气ＦＣＳ采用分层、分布式计算机控制　在系统功能上分层，设备布置上分散。　围主要包括高压厂用工作变压器、起动一备用　系统，３层设备　变压器等；主厂房内低压厂用电源，其监控范　网络结构为３层设备２层网方式，围主要包括低压厂用工作和公用变压器、照　指监控主站层、通信子站层和问隔层，２层网　明变压器、检修变压器和除尘变压器等主厂　指连接监控主站层与通信子站层的以太网以　　房的低压厂用变压器；辅助车问低压厂用电　及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。　源；动力中心至电动机控制中心电源馈线；单　监控主站层由双冗余的系统主机、工程师站、元机组发电机和锅炉ＤＣＳ控制电动机；保安　网络交换机和负责与ＤＣＳ及厂级监控系统　电源；直流系统；交流不停电电源。　（ＳＩＳ）通信的双冗余通信服务器等组成，通信　２电气现场总线控制系统的特点　子站层主要由安装予电气继电器室的多串口　２．１电气参数变化快　通信服务器和安装在各配电室的通信管理机　用电电源系统全部的硬接线，完全采用通信　电气模拟量一般为电流、电压、功率、频　组成，间隔层设备主要包括安装在电气继电　方式进行监视和控制。　电气设备大多集中布置在电气继电器室　和各电气配电设备问内，设备布置相对比较　集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，　为控制设备就地布置提供了有利条件。　３电气现场总线控制系统配置　每台机组配置现场总线控制系统（ｆｉｅｌｄ—　ｂｕｓｃｏ　ｍ　ｒｏｌ　ｓｙｓ—ｔｅｍ，ＦＣｓ１，将机组电气系统　的发电机一变压器组、单元机组厂用电系统和　公用厂用电系统都纳入ＦＣＳ，ＦＣＳ作为ＤＣＳ　的一个子系统，在ＤＣＳ操作员站实现对电气　系统的监控，并通过冗余配置的通信服务器　在站控层与ＤＣＳ进行连接。　电厂厂用电源分高压厂用工作及备用电　源、主厂房低压厂用电源系统和辅助车间低　压厂用电源系统，主厂房低压厂用电源包括　低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检　修变压器和除尘变压器及其３８０Ｖ配电装置　等，辅助车间低压厂用电源包括输煤系统、工　业废水处理站、翻车机、循环水系统、补给水　系统变压器及其３８０Ｖ配电装置等。为与本工　程水、煤、灰辅助系统集中控制的思路相适　应，辅助车间厂用电源系统均纳入机组ＤＣＳ　船控。针对热控水、煤、灰单独设置控制点的　方案，辅助车间３８０Ｖ电源系统也可纳人相应　可编程序控制器（ＰＬＣ）控制。　为使控制系统接线更加简单，对主厂房　重要厂用电源如６ｋＶ厂用电系统及锅炉、汽　轮机、主厂房公用系统等，采用硬接线和现场　总线相结合的采集方式，即重要ＤＩ信号（如　断路器合闸位置、断路器跳闸位置、允许操　作、故障）和ＤＯ信号（如断路器合闸指令、断　路器跳闸指令等）保留硬接线，回路其它所有　信息均通过现场总线以通信方式送人ＦＣＳ及　ＤＣＳ；而对机组不重要厂用电源如检修、照　明、电除尘及辅助车间厂用电系统等，取消厂　率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作　等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统　的采样速度要求高。　２．２电气设备的智能化程度高　电气系统的发电机一变压器组保护、起　动一备用变压器保护、自动同期装置、厂用电　切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均　为微机型，６ｋＶ开关站保护为微机综合保护，　３８０Ｖ开关站采用智能开关和微机型电动机　控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能　方便地与各种计算机监控系统采用通信方式　进行双向通信。另外，电气设备的控制一般均　为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调　节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简　单。　２．３电气设备的控制频度较低　除在机组起、停过程中，部分电气设备要　进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运　行时电气设备一般不需要操作。在事故情况　下，大多由继电保护或自动装置动作来切除　故障或进行用电源切换。且电气设备具有良　好的可控性，这是因为电气的控制对象一般　均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵　活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具　有良好的可控性。　２ｌ４电气设备的安装环境较好且布蹬相　对集中　处理，不送人ＤＣＳ，但可以通过独立的通信接　的管理工作。公用厂用电系统的站控层以太　口送入ＳＩＳ和管理信息系统（ＭＩｓ１。　网独立组网，通过通信网关分别与机组自动　４结束语　化系统以太网连接，共用单元机组的工程师　随着电厂自动化水平的不断提高，电气　站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机　系统采用计算机控制已成为当前设计的主　组控制系统的操作指令。　流，控制方式也从单纯的ＤＣＳ监控逐步向具　３．２数据采集　备故障分析、信息管理、设备管理、自动抄表、　对发电机一变压器组、高压厂用变压器及　仿真培训等高等级运行管理功能的方向发　起动一备用变压器，除少量模拟量信号、高压　展，由此又推动了现场总线技术在电厂电气　侧断路器、隔离开关、接地开关位置信号、控　控制系统中的应用。将ＦＣＳ应用到火力发电　制回路断线及允许远方操作信号、发电机一变　厂控制过程有利于提高火力发电厂电气系统　压器组及起动一备用变压器所有控制量信号　的自动化水平，节约工程投资，值得大力推广　采用硬接线直接与ＤＣＳ连接外，其它监测信　应用。　号均通过专设的测控装置接人ＦＣＳ，再以通　参考文献　信方式送ＤＣＳ。电气专用装置如发电机一变压　ｆｌ】李虞文．火电厂计算机控制技术与系统ｆＭ】．　器组及起动一备用变压器保护、电压自动调整　北京：水利水电出版社．２００３．　装置（ＡＶＲ）、同期装置、故障录波、厂用电快速　【２】张建．计算机测控系统设计与应用『Ｍ１．北京：　切换、柴油机、直流系统以及交ｆ直）流不停电　机械ｘ－，＿ｌｋ出版社．２００４．　电源（ｕｐｓ）系统等均没有通信接ＶＩ，通过多串　ｆ３１周其节．自动控制原理『Ｍ］．广州：华南理工大　口通信服务器接人ＦＣＳ。　学出版社．１９８９．　器室、６ｋＶ开关柜和３８０Ｖ开关柜的智能测控　装簧、综合保护测控装置、电动机控制器和智　能仪表等。通信管理机与监控主站采用双冗　余的光纤以太网连接，与间隔层设备可根据　设备情况采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，ＬＯＮ，ＣＡＮ，工业以太　网或其它现场总线进行连接，其主要功能除　完成对各综合智能测控单元的数据进行管理　外，还完成实时数据的加工和分布式数据库　对单元机组电动机，由于与机组热工系　统联系紧密，采用硬接线和现场总线相结合　的采集方式，同时，要保留和监控逻辑有关的　重要信息，采用硬接线的方式，接人ＤＣＳ中　进行监控。ＦＣＳ采集的供电气系统分析管理　的信息如各保护整定值、故障时电流和电压　波形等数据，送人ＦＣＳ的工程师站进行分析　中国新技术新产品　一１６１—