发电厂厂用电监控系统接线分析及应用

何世杰　孙乐嘉　刘增远

摘 要：针对目前国内发电厂厂用电监控系统接线方式，技术分析和对比硬接线方式、硬接线和现场总线相结合的接线方式、完全现场总线接线方式，三种主要的接线方式。对未来发电厂厂用电监控系统接线方式进行展望。

关键词：厂用电监控系统；接线方式；完全现场总线

引言

厂用电监控系统（ECMS）是在电气保护、通讯等设备智能化和网络化的基础上，形成的电气自动化产品。厂用电监控系统的基本功能是用于发电厂电气系统的监控，实现厂用电电气系统的保护、测量、计量、控制、分析等综合功能[1]。随着电厂对自动化水平要求的不断提高，发电厂规模的不断扩大，厂用电监控系统得到广泛应用。一个安全、稳定、可靠的发电厂厂用监控系统非常必要。厂用电监控系统主要有三种主要的接线方式：硬接线方式、硬接线和现场总线相结合的接线方式、完全现场总线接线方式。

1 三种厂用电监控系统接线方式特点

1.1 硬接线方式[2]

硬接线连接方式的特点是中压厂用电动机、高压馈线、低压厂用变压器等设备的保护、测量、计量均由综合保护电气装置完成，电气回路的电流和电度量由综合型保护装置送出，通过硬接线方式送给DCS的AI卡件。断路器的合闸、跳闸控制指令，合闸状态、跳闸状态、弹簧储能、试验位置、工作位置、开关远方位置、装置故障等信号通过硬接线送至DCS的DO、DI卡件。对于低压电动机、低压馈线回路中容量超过90kW的负荷采用框架断路器，框架断路器通过配套的脱扣器实现保护功能。除此之外，电流变送器、电度表、电流表需要配套安装，回路负荷电流值、电度量均由这些表计送出，通过硬接线传输至DCS的AI卡件。断路器的合闸、跳闸控制指令，合闸状态、跳闸状态、弹簧储能、试验位置、工作位置、开关远方位置、装置故障等信号通过硬接线送至DCS的DO、DI卡件。低压电动机、低压馈线回路中容量小于90kW的负荷设备，采用塑壳断路器、接触器和马达保护器或热继电器组合的开关配套回路，接触器用于负荷设备的运行、停止控制，塑壳断路器、马达保护器或热继电器作为保护器件使用。电流变送器、电度表、电流表需要配套安装，回路负荷电流值、电度量均由这些表计送出，通过硬接线传输至DCS的AI卡件。

1.2 硬接线和现场总线相结合的接线方式[2]

硬接线和现场总线相结合的连接方式的特点是中压厂用电动机、高压馈线、低压厂用变压器等设备的保护、测量、计量由综合保护装置完成，电气回路的电流和电度量、合闸状态、跳闸状态、弹簧储能、试验位置、工作位置、开关远方位置、装置故障等信号由综合型保护装置以通信方式上传至现场总线，输出至对应的DCS通信接口。断路器的合、跳闸控制指令、及各种重要连锁需要的状态位置信号仍然经硬接线输出至DCS的DO、DI卡件。对于低压电动机、低压馈线回路中容量超过90kW的负荷采用智能型断路器，断路器通过配套的智能脱扣器实现保护、测量、计量功能。回路负荷电流值、电度量均由智能脱扣器送出，智能脱扣器采用通讯口上传信息至现场总线，输出至对应的DCS通信接口。断路器的合、跳闸控制指令、及各种重要连锁需要的状态位置信号仍然经硬接线输出至DCS的DO、DI卡件。低压电动机、低压馈线回路中容量小于90kW的负荷设备，采用塑壳断路器、接触器和低压控制保护装置组合的开关配套回路，塑壳断路器、低压控制保护装置作为保护器件实现保护、测量、计量功能。接触器用于负荷设备运行、停止控制，接触器的合、跳闸控制指令、及各种重要连锁需要的状态位置信号仍然经硬接线输出至DCS的DO、DI卡件。回路负荷电流值、电度量均由低压控制保护装置送出至现场总线，输出至对应的DCS通信接口。

1.3 完全现场总线接线方式

完全现场总线连接方式的最大特点是中压厂用电动机、高压馈线、低压厂用变压器等设备的保护、测量、计量由综合保护测量装置完成，电气回路的电流和电度量、合闸状态、跳闸状态、弹簧储能、试验位置、工作位置、开关远方位置、装置故障等信号，断路器的合、跳闸控制指令、及各种重要连锁需要的状态位置信号均由综合保护测量装置以通信方式上传至现场总线，通过主控单元，汇总整理后输出至对应的DCS通信接口。对于低压电动机、低压馈线回路中容量超过90kW的负荷采用智能型断路器，断路器通过配套的智能脱扣器实现保护、测量、计量功能。不需要配装电流变送器、电度表、电流表。回路负荷电流值、电度量均由断路器配置的智能脱扣器送出，智能脱扣器采用通讯口上传信息至现场总线，通过主控单元，汇总整理后输出至对应的DCS通信接口。断路器线圈为可通讯线圈，通过现场总线转送控制指令实现断路器的合、跳闸控制。低压电动机、低压馈线回路中容量小于90kW的负荷设备，采用塑壳断路器、接触器和低压控制保护装置组合的开关配套回路，塑壳断路器、低压控制保护装置作为保护器件实现保护、测量、计量功能。接触器用于负荷设备运行、停止控制，接触器的合、跳闸控制指令、及各种重要连锁需要的状态位置信号通过现场总线传输。不需要装配电流变送器、电度表、电流表，回路负荷电流值、电度量均由低压控制保护装置送出至现场总线，通过主控单元汇总整理后输出至对应的DCS通信接口。

2 三种厂用电监控系统接线方式对比

采用硬接线方式的厂用电系统，各回路独立元件较多，需要与DCS传递的信息量多，控制电缆长度总量较长，配套的DCS卡件较多。最重要是电气集成自动化程度低，日常检修维护量很大，投资成本较高且安全可靠性不高。

采用硬接线和现场总线相结合的厂用电系统，各回路设备独立元件较少，控制电缆比硬接线方式用量少，通过硬接线与DCS交换信息量不多，DCS卡件数量明显减少。自动化管理水平提高，日常检修维护量减少，投资水平较硬接线方式减少，安全可靠性明显提高，形成了一个整体的厂用电监控系统。

采用完全现场总线接线方式的厂用电系统，各回路设备独立元件最少，控制电缆长度为零，完全不再采用硬接线与DCS交换信息，DCS卡件数量较前两种方式明显减少。最重要的是电厂日常维护检修量最小，投资水平较低，自动化水平最高，形成了一个完整的厂用电监控系统。以先进的完全现场总线接线技术取代传统的硬连接，能够为提高发电厂信息化建设、提高安全运行水平和减少故障等方面提供相应的实施基础。

3 结束语

经过资料调研，国外先进大型电厂的厂用电管理系统一般均采用完全现场总线方式。通过以上三种控制连接方式的分析和比较，完全现场总线连接方式的厂用电管理系统技术先进、造价较低、大幅减少了电厂日常维护检修的工作量、提高了电厂运行和管理水平。随着我国保护、测量、计量设备的快速发展，成本不断降低，采用完全现场总线方式的厂用电管理系统将越来越广泛的应用在各大中发电厂中。

参考文献

[1]汪文琦.厂用电监控系统的应用及展望[J].科技情报开发与经济.

[2]沈建辉.厂用电监控系统ECMS的應用[J].北京电力高等专科学校学报.