大中型电站电气现场总线控制系统应用研究与设计

简化了系统结构, 提高了可靠性。

5) 对现场环境的适应性。工作在现场设备前端, 作为工厂网络底层的现场总线, 是专为在现场环境工作而设计的, 它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等, 具有较强的抗干扰能力, 能采用两线制实现送电与通信, 并可满足本质安全防爆要求等。　由于现场总线的以上技术特点, 特别是现场总线系统结构的简化, 使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护, 都体现出优越性。

对于电气系统全部采用硬接线进入DCS 的控制系统, 缺点是硬件设备对数据的采集只能采用I/ O 方式, 电气系统的信息量均要采用I/ O 方式接入DCS , 电气模拟量还要经过变送器转换成4~20 mA 直流信号送入DCS , 由于DCS 的I/ O 点数总量控制及I/ O 采集方式本身的限制, 不可能将所有电气信息量送入DCS , 信息量不完整, 无法满足电气系统故障分析、状态处理、设备管理等高级应用功能的需要;同时所有信息均要采用硬接线接入DCS , I/ O 接口多, 硬接线测点量大, 系统接线复杂, 控制电缆用量多, 系统中有大量的变送器和I/ O 接口, 系统运行、维护的工作量较大, 对提高电厂运行管理水平不利。EFCS 是将在变电站和发电厂网络控制中已经积累了丰富运行经验的计算机分布式控制系统用于火力发电厂的电气系统控制, 其特点是采用现场总线的设计思路, 所有电气设备的信息采集主要采用综合智能测控单元进行转换和采集, 对于特别重要的信号(如参与联锁控制的信号量) 和控制量,除保留通信接口方式外, 采用硬接线接入DCS 的I/ O 柜进行采集, 如运行(合闸) 、停止(跳闸) 、故障、允许操作等与控制联锁逻辑有关的信号均采用硬接线接入DCS 的I/ O 柜, 对于所有控制量如各断路器的跳闸、合闸指令也通过DCS 的I/ O 柜用硬接线方式接入各开关控制回路, 避免了万一通信不畅时不能进行监控的问题。由于采用综合智能测控单元进行电气数据采集, 除能完成数据采集任务外, 还能对数据进行预处理, 并通过敷设在配电室开关柜内的现场总线将处理后的数据送入通信管理机, 系统接线十分简单。为便于运行维护和调试,各通信管理机均提供调试接口, 可供机组维护人员在厂用电倒送和检修调试期间使用。系统还配置有电气工程师站, 其主要功能是实现电气系统故障信息管理及故障分析、设备管理、自动抄表等管理功能, 供运行维护人员进行电气系统的数据库、界面、报表等的维护修改以及电气自动化系统的监视与维护, 还可以作为培训工作站进行操作流程预演及对运行人员的培训仿真或作为DCS 操作员站的备用, 可在建设初期DCS 未投入时满足厂用电倒送或DCS 退出时对电气系统进行监控。EFCS采用现场总线方式, 电气信息量采集完整, 为实现电厂电气系统高度自动化运行及管理水平提供了硬件基础。该方案除具有远程I/ O 的全部优点外, 还可以减少大量DCS 的隔离器件、端子柜、I/ O 卡件等, 且综合智能测控单元直接安装在开关柜上, 开关柜外采用总线进行通信连接, 可大幅度节省控制电缆及施工安装工作量和系统调试、检修及维护工作量。对厂用电系统等基本上取消了硬接线, 使控制系统接线更为简单, 能最大程度地节省控制电缆, 减小施工、安装、调试、检修和维护工作量。此外, 由于各智能测控单元功能独立, 风险分散, 任何一个测控装置的故障仅涉及到相应元件, 不影响其它间隔, 使整个系统可靠性得到很大提高, 又增加了备用操作手段(既可在控制层操作, 也可在间隔层操作) , 提高了信息转换精度和可靠性, 也避免了信号(特别是4～20 mA 模拟量信号) 在传输中的衰减和干扰等问题。

四、电站EFCS的设计实现

4.1 电站 EFCS设计中需注意的问题

针对电站ECS的主要特点，在设计电站EFCS时，应注意以下问题：

1) 选用的现场总线系统应具有较强的数字控制功能;

2) 选用的现场总线系统应具有较强的自诊断功能;

3) 选用的现场总线通信链路应具有较高的数据传输速率，以满足ECS控制实时性的需要;

4) 选用的现场总线智能前端设备应具有强的抗电磁干扰能力和高的可靠性。

4.2 电站EFCS设计的主要功能和系统结构

针对电站ECS的监控范围，所设计的电站EFCS应具有以下功能：

1) 所有有关的电气设备进行控制、联锁，能对各有关电气参数进行测量，并能在操作画面上显示各设备运行的状态和工况;

2) 具有发变组及各配电设备的事故、预告、保护动作后的报警、显示、历史记录和追忆等功能;

3) 发电机顺控自动升压、自动准同期并网;

4) 发电机主、备励磁机之间的自动切换操作;

5) 厂用电可根据负荷自动