发电厂电气监控系统的设计与应用探究

[摘 要]随着社会市场体系的现代化发展，电气自动化技术已越来越多的应用到了发电厂中，在新形势的发展要求下，发电厂电气监控系统设计的重要性也在日渐突显，如何全面做好电气监控系统的设计与应用成为了各发电厂关注的焦点。本文首先阐述了发电厂电气监控系统的内涵，并从不同模式的角度出发分析了电气监控系统的组网模式，最后通过分析电气监控系统与DCS接口的不同方式，并对监控系统的应用进行探究，为发电厂电气监控系统的设计与应用提供了切实的参考。

[关键词]发电厂；电气监控系统；设计与应用

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0380-01

1.发电厂电气监控系统内涵概述

1.1 电气监控系统内涵分析

发电厂电气监控系统即ECMS，是指利用计算机技术，信号处理技术，现场总线以及通信技术等多项技术实现对发电厂电气设备的有效保护，同时高效率的完成设备的检测，计量与故障诊断等工作，通过与DCS协调配合，电气监控系统还能够实现对工艺电动机的有效控制，从而进一步提高对电气系统的监控与管理水平。

1.2 电气监控系统总体状况分析

在传统火力发电厂的电气系统监控中，主要实现方式是由DCS系统设置单独的电气控制器，并借助I/O模块实现对电气设备的监管与控制。这一电气监控方法虽然在一定程度上实现了电气系统的智能化与自动化，但整体自动化水平较低。为了全面提升电气监控系统的自动化水平，当前多数发电厂均采用了硬接线加通信的方式，并结合热工工艺流程从而有效的实现控制命令与监控信号的有效传递，进而实现对电气设备运行的监管与安全防护。

2.发电厂电气监控系统组网模式分析

2.1 监测模式

监测模式下发电厂电气监控系统（ECMS）的功能较为单一，其主要作用是针对间隔层电气设备的实时运行数据进行采集，并借助通信管理单元将数据传送至DCS控制模块中，最终由DCS通过I/O以及硬接线采集电气设备回路信息，实现对电气系统的有效控制。但在这一模式中，ECMS系统的后台处理功能尚未得到有效的开发，如将ECMS后台功能应用到电气监测工作中，将能够进一步提升电气设备的运行管理水平。

2.2 硬接线模式

硬接线连接模式是在工艺电动机按照工艺流程完成电气组网的基础上得以实现的。在这一ECMS模式设计中，为了实现ECMS与DCS接口间的全通信，对系统中的关键硬接线进行了保留，并将其他电气信息通过通信设备上传到了DCS电气部分中，从而有效的取代硬接线。在保证整个电气系统稳定运行的前提下，硬接线模式中的现场总线排布均采用了双网冗余结构，即通过对通信单元进行冗余配置，从而实现通信设备间的无缝切换，在冗余结构的应用中，站控层数据库也可以在无缝切换技术基础上实现数据的高效控制与管理。

2.3 全通信模式

ECMS系统中全通信模式的设计是指利用工艺电动机进行工艺组网，并取消所有硬接线，使DCS经由ECMS通信管理单元实现对电气设备的有效控制。在ECMS系统的逻辑控制中，少量的逻辑信息通过通信管理单元串口被送至DCS的DPU，而其他信息则被送至DCS电气部分，进而实现ECMS的全通信控制。为保证ECMS系统全通信模式设计的可靠性与实时性，在现场总线的布置中还可以采用100M工业以太网等高速率总线，从而在整体水平上提升电气监控系统及设备的监控与运行效率。

3.电气监控系统与DCS接口方式分析

3.1 通过专用通信网接入DCS以太网

通过专用通信网络接入DCS以太网要求ECMS系统设立一台专用通信网关的计算机，并通过计算机技术将ECMS以太网与DCS连接成为一体，从而实现两者之间的数据交换与命令执行。在这一方案设计中，ECMS与DCS相对独立，这样不仅提高了ECMS与DCS之间的协调性，也促进了监控系统通信接入方式的进一步优化。但在该模式设计中，由于ECMS与DCS之间的部分以太网协议存在差异，因此多层次的数据传输可能会影响电气系统的工艺连锁效率。

3.2 串口接入DCS的DPU

在ECMS这一方案的设计中，系统中不同的通信管理单元均会提供与DCS的通信接口，通信接口的种类主要包括以太网和串行接口两种，但为了进一步提高系统通信效率与控制实时性，就要将ECMS直接接入DCS的数台DPU，从而实现系统的多接口数据通信。在串口接入DCS的设计中，DCS也可以作为通信工作站对ECMS中的通信数据进行分析与处理，但就稳定性和实时性进行分析，这一设计方案比ECMS串口接入DCS方案较差。

3.3 串口与通信网关组合接入DCS

这一系统设计方案融合了以上两种设计，在这一设计中，ECMS要首先依据DCS系统的DPU配置设置通信管理单元，并将热工生产流程中的电动机负载设备保护与测控设备分到同一通信管理单元，从而使系统的通信管理单元能够与DPU实现一一对应，实现接口之间的一对一数据通信。在串口与通信网关组合接入DCS设计中，采用的通信接口可以是以太网，也可以选择串行接口。由于不同通信通道的数据量较少，因此电气系统中与热工生产流程相关的数据便可以由这些通信工作完成，在节省了数据传送间隔的同时，也极大的提高了数据控制的可靠性与实时性。这一设计方案的采用具有自动化程度高，可靠性强和实时性好等特点，但在设计的实际落实中，工作内容则较为复杂。这一设计方案的采用为DCS系统的电气部分设计提供了重要的补充，在为ECMS提供更为有效的通信控制方法的同时，也促进了发电厂内全厂数据信息的共享。

4.电气监控系统在智能装置中的应用探究

发电厂电气监控系统在实际应用中主要用于电动机综合保护装置，同期装置以及发电机自动励磁等装置中。电动机综合保护装置中ECMS系统主要应用于间隔层设备中，例如高压电机保护测控装置的多功能保护，电气设备中多路数据信息的采集与通信等，，不仅有效提高了电动机系统的测控性能，也为设备的可靠稳定运行提供了有力的保障。ECMS在同期装置中的应用主要是指采用发变组数字式准同期装置对发电机进行同期合闸操作。在这一装置中，配置了手动准同期并列，自动准同期并列等功能，ECMS系统的应用，不仅可以促成发电机调压、调频控制的有效实现，还能够进一步提高同期合闸操作的效率与准确性，从而实现同期装置性能的深入优化。ECMS在发电机自动励磁装置中的应用则主要体现在励磁调节通道的选择中，ECMS系统将励磁调节方式划分为了AVR和PSS等方式，通过选择投入或退出，实现对灭磁开关的有效控制，励磁装置中ECMS系统的应用还具有独立的通信接口，这也为数据在通信网络的实时上传提供了有力的保障。

5.结语

电气监控系统的设计与应用，能够将发电厂电气自动化水平提升到一个新高度，也可以有效的促进发电厂管理水平的提升。电气监控系统的设计与应用，已经日渐成为了发电厂生产与管理的发展方向。针对电气监控系统的实际应用中存在着问题，发电厂应该更多的结合生产实际，并寻求切实有效的处理措施，同时汲取经验，为电气监控系统的完善与普及奠定坚实的基础。

参考文献

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