探讨现场总线技术在电厂中的应用

张士全

摘 要:随着社会的不断发展,人们对电网的要求日益提高,特别是对电网的性能更是重点关注的焦点问题,这就要求电厂电力自动化技术必须与之相适应。本文就现场总线技术在电厂中的应用这一课题与同行进行探讨,旨在相互沟通交流,不断提高现场总线技术在电厂中的应用水平,以促进我国电力事业实现更好更快的发展。本文分析了现场总线技术的发展现状,论述了如何把握电气现场总线控制系统特点,夯实应用基础,探讨了掌握现场总线的电厂自动化系统构成情况,确保应用的实效性的具体措施,论述了应用LonWorks现场总线技术,提高应用水平的方法和意义。

关键词:现场总线电厂自动化

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0068-01

当前,在自动化领域中,现场总线(FCS)技术是热门话题之一,被称为计算机局域网。随着科学技术的发展,信息技术也得到了非常快的发展。信息技术的发展,给各个领域的发展带来了新的机遇和挑战,也引起了很多领域的变革。其中,自动化系统也发生了一系列变化。随着社会的发展,工业电网也越来越复杂,电网的安全性显得越来越重要。FCS具有开放的系统,其系统的互用性非常强,现场设备具有较高的智能化水平和较强的功能自治能力。FCS系统结构所具有的分散性非常强,有较强的适应现场环境的优势。从近几年已投入运行的电厂来看,效果良好,优势明显,发展势头强劲,得到了广大用户青睐。由此可见,FCS现场总线技术已经成为电厂电气设备中的主流。

1把握电气现场总线控制系统特点,夯实应用基础

1.1 摸清电气参数变化特点,配备采样速度合适的监控系统

电气现场总线控制系统中,电气模拟量的参数主要包括有:电流参数、电压参数、功率参数和频率参数。其数字量主要有开关状态信号、保护动作信号等。无论是电力模拟量的参数变化,还是数字量的参数变化,都具非常快,这就要求必须有与之相匹配的采样速度,需要具有高速度采样性能的计算机监控系统。

1.2 摸清电气设备的智能化程度,提高其智能化应用水平

基于现场总线技术的电气设备,其设备的智能化程度非常高。其自动装置、厂用电切换装置等都属于微机型装置。这些设备的均采用了微机综合保护措施,其保护设备为6kV开关站。380V开关站所采用的开关为智能型开关,其所采用的控制器为微机型电动控制方式。由此可以看出,这些电气设备都实现了智能化管理,可以利用计算机监控系统对其实现全程监控,可以实现双向通信。

1.3 弄清电气设备控制特点,夯实应用基础

一是从控制逻辑方面来看,这种电气设备的控制一般采用的是开关量控制,其控制逻辑是非常简单的。在一般情况下,不需要进行调节,亦没有其它控制方面的要求。二是从控制频度来看,是比较低的。一般只需要在机组进行起、停时,有少数电气设备需要进行倒闸操作或切换操作,而当机组处于正常运行的情况下,这些电气设备一般都不用操作。当发生是事故时,继电保护等自动装置能够及时切除故障,或者将其用厂用电源进行切换。三是这些电气设备的可控性非常优良。因为,这些电气的控制对象主要是空气开关、断路器等,其操作非常灵活,其动作的安全可靠性非常高,。这与其它受控设备比较而言,其可控性具有明显的优势。四是基于现场总线技术饿电气设备,其拥有较好的安装环境较好,且分布的集中性强。一般而言,电气设备主要安装在专用的电气继电器室,具有高度的集中性,设备布置相对比较集中。在这样的安装环境中,空气干燥,不容易受到水汽、粉尘等方面的污染,是否有利于控制设备采取就地布置的方式。

2掌握现场总线的电厂自动化系统构成情况,确保应用的实效性

在电厂的热工控制系统中,一般而言,其所使用的是不同的仪表设备,不同的连接方式和不同的通信协议,因此,在该系统的可扩展性、稳定性、兼容性等需要进行维护时,就存在较大的麻烦。为了确保现场总线的开放性,方便用户对不同产品的,我们按照国际标准,提出构建基于现场总线的电厂综合自动化系统结构。这种系统体系结构主要分为三层,按照从低到高的顺序,第一层是现场控制层,由现场设备和控制网段组成。第二层是监控层,主要由高速以太网(H2总线)以及连接在总线上的担任监控作务的工作站或显示操作站组成。第三层是企业管理层,主要由各种服务器和客户机组成。

3应用LonWorks现场总线技术,提高应用水平

LonWorks是一具有强劲实力的现场总线技术。它是由美国Echelon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同倡导,于l990年正式公布而形成的,它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议,采用了面向对象的设计方法,这是以往的现场总线所不支持的。具体就是通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置,其通讯速率从300bps至1.5Mbps不等。直接通信距离可达到2700m(78kbps,双绞线),支持双绞线、光纤、等多种通信介质。

近年来,随着电力生产规模的扩大发展,35kV级输电网已成为主要的输配电网架,各级35kV变电站也成为各矿井生产供配电的枢纽环节。由于35kV变电站的建设跨年代较长,自动化装备已远远不能满足技术管理的需求,装备落后,信息通道不完整,将严重地影响到电力网的安全运行和对突发事件的快速反应与决策。下面是对某35kV变电站电力自动化进行的一次改造,其中35kV变电站的间隔层通讯网络全部采用现场总线技术。国内数家公司将LonWorks现场总线技术应用于变电站综合自动化系统,并将基于微处理器的间隔层设备直接并入Lon-Works现场总线,以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力,大大提高了通信系统的信息吞吐和数据处理能力,从而解决了应用低速串口通信采样数据时经常产生的瓶颈现象。LonWorks现场总线网络具有很强的抗干扰、抗震动性,适用于较大的温度范围,适合于变电站较恶劣的工业环境。其传输速率已远远满足变电站综合自动化系统对信息传输速度的要求。

总而言之,从现状来看,现场总线(FCS)技术具有无可比拟优势,它的应用给电力自动化控制系统的发展带来了前所未有的机遇,同时,也带来一系列挑战。从未来的发展趋势来看,现场总线(FCS)技术在电厂、变电站等电力系统中,所具有的应用前景非常广阔。特别是非常适应于新建项目,能够大大提高可靠性和精度等。电力系统的自动化程度关系着电力事业的稳定和发展,我们应该充分应用现场总线技术,加强与现场总线厂家、设计部门等方面的联系,必将能逐渐代替现有的非常分散的控制系统。因此,我们应该充分认识到现场总线技术在电厂中应用的重要作用,不断探究创新现场总线技术,提升其在电厂中的应用水平。

参考文献

[1] 王杰.现场总线技术的现状与发展[J].电气传动自动化,2005(3).

[2] 卓薇.基于现场总线的分布式电气控制系统改造[J].华电技术,2010(8).