通信技术在火力发电厂电气控制系统的应用

李 杰

（日照钢铁有限公司，山东 日照 276806）

0 引 言

电气控制系统可以决定火力发电厂运行效率与质量。近几年，随着我国社会发展影响，火力发电厂管理人对电气控制系统关注度不断提高。为提高电气控制系统运行稳定性，管理人员针对电气控制系统进行了改进，尝试将先进技术与其融合在一起[1]。实际应用表明，借助通信技术不仅可以提高电气控制系统运行效率与质量，还可以降低工作人员工作强度，节省工作时间[2]。

1 火力发电厂电气控制系统简介

从本质上讲，火力发电厂电气控制系统是指满足相关需求、符合电路结构、具备一定功能的电气设备集合，其内部电气设备单独存在时被称做电器元件[3]。目前，研究人员借助标准耐压等级AC 1 200 V、DC 1 500 V判断电器元件属于高压电器元件还是低压电器元件。表1为常见低压电器分类[4]。

表1 低压电器分类

1.1 火力发电厂电气控制系统监控范围

火力发电厂电气控制系统监控范围主要包括两大区域，分别是发电机、变压器系统和低压厂用电系统。其中，发电机、变压器系统由发电机、变压器、高厂变、发电机励磁系统组成；低压厂用电系统由低厂变、厂用电源、电动机、其他高低压配套电动设备等组成。电气控制系统监控工作的运行需要电压、电流、频率等参数，为工作人员了解工作状态、开展后续工作中提供参考。

1.2 火力发电厂电气控制系统基本结构

通常情况下，火力发电厂电气控制系统由3个设备层组成，分别是站控层、通信管理层以及间隔层，本质属于分布式数据处理系统，不同设备层其功能存在一定差异，而且各个设备层内部又包含许多子系统。除此之外，在其运行过程中还需要过程层进行服务，以提高系统运行稳定性。具体功能如下文所述。

（1）站控层：站控层由工控机、服务器、大屏幕显示器、工作站等设备组成，主要职能为连接主控与就地监控设备，完成数据传递，借助后台上位机与监控软件监控就地设备，为开展后续调度工作提供参考意见。

（2）通信管理层：通信管理层由光纤、路由器、交换机、通信模块、通信管理机等设备组成，主要职能为完成通信标准规约在线转换，将不同厂家电气设备与总控单元串联在一起，完成数据通信与处理。

（3）间隔层：间隔层由电源模块、I/O板卡、控制器XCU、隔离继电器等设备组成，主要职能为收集、保护、测控现场电气设备信号。

（4）过程层：过程层由电压互感器、电流互感器、变送器、传感器等设备组成，主要职能为采集电气设备开光量、模拟量、报警信号等信息，执行所接收控制命令。

1.3 火力发电厂电气控制系统功能要求

为发挥火力发电厂电气控制系统最大价值，在其运行期间需要满足以下功能要求。

（1）精准、全面显示人机图像：结合现场电气一次设备接线方式与运行情况完成电气一次设备系统画面绘制工作，所绘制图像应包括各大模块监视状态与相关参数，如发电机状态、变压器状态与运行参数等。

（2）实现故障自动报警：借助具备重复性特点、延时自动解除特点的预告信号装置完成相关操作。当断路器因事故发生跳闸情况时，可以在第一时间进行事故信号传递，然后根据指示灯完成相关信号接入，吸引工作人员注意力，及时完成检修工作。

（3）远程操作电气设备：确保工作人员可以借助远程操作系统操作6 kV以上电气设备与重要380 V电气设备。

（4）与其他通信系统建立连接关系：伴随我国社会不断发展，火力发电厂电气控制系统处于不断升级之中，自动化装置数量不断增多，设备种类不断增加，因此电气控制系统应具备多个标准通信协议与接口，可以与其他通信系统建立合作关系，保证自身运行稳定性。

（5）参数信息统计与查询：电气控制系统在运行期间，可以自动完成数据收集与整理，并将其录入到数据库当中，在之后，技术人员在开展工作时，可以通过数据查询为自己提供工作思路。

（6）自动诊断与修复功能：借助电气控制系统的自检功能，系统可以发现自身存在的故障，并根据故障进行自我修复，保证自身运行安全。

（7）在线逻辑组态：在系统运行过程中，系统可以对逻辑进行在线组态，在组态时系统运行不受影响，可以实现系统实时优化，提高自身运行稳定性与安全性。

2 火力发电厂电气控制系统的常规方案

对火力发电厂现行电气控制系统进行调查发现，其控制方案为使用硬接线方式将电气系统融入到分散控制系统（Distributed Control System，DCS）当中，借助DCS完成监控工作，具体方案如下文所述。

借助DCS模拟量输入软件和数字量输入软件对电气系统设备的开关量进行模拟与记录，分析其实际运行情况，针对运行模拟中所发生的情况进行优化，保证电气系统实际运行效率与质量[5]。

DCS系统的稳定性、安全性较高，并且该项技术在行业内部拥有较长使用时间，工作质量毋庸置疑[6]。但DCS系统受限于自身特点，需要借助硬接线方式接入电气管理信息，导致硬件采购成本与现场施工管理成本较高。同时由于无法完成电气信息完整采集，导致DCS系统无法满足火力发电厂电气控制系统基本需求，无法完成故障分析、状态分析、设备管理等工作，无法保证实际工作质量[7]。

3 通信技术在火力发电厂电气控制系统中的应用情况

在火力发电厂电气控制系统中应用通信技术，电气系统结构会发生一定变化，其内部结构如图1所示[8]。

3.1 通信技术与硬接线相结合

技术人员应对DCS系统进行如下优化：

（1）对系统运行质量进行优化；

（2）对系统数据采集能力进行优化；

（3）对系统指令传输进行优化[9]。

相对于传统电气控制系统而言，将通信技术与硬接线融合在一起，主要具备以下几大优势。

（1）可以对电气控制系统进行简化，在不应用系统运行质量的基础上，提高系统运行效率。借助通信技术，DCS系统可以高效、准确地完成监控工作，可以缓解自身调试工作强度，提高系统运行稳定性[10]。

（2）借助通信技术，可以帮助技术人员更好地完成DCS系统故障排查工作，提高问题解决效率与质量，避免因故障问题对电气控制系统造成较大损失。

3.2 全通信电气系统应用

借助通信技术可以挖掘全通信电气系统潜力，发挥其最大价值；缓解电气监控系统工作压力，提高全通信电气系统与DCS系统共同频率；提高全通信电气系统信息传递效率与质量，帮助工作人员缓解工作压力[11]。需要注意是，在二者融合过程中，技术人员需要注意一下3点。

（1）应结合全通信电气系统自身情况制定监控方案，确保在后续工作中可以借助DCS系统对电气系统进行优化，发挥通信技术最大价值。

（2）技术人员在将通信技术与全通信电气系统结合在一起时，应对电气监控系统进行详细调查，了解其基本组成[12]。

（3）技术人员需对电气系统内部逻辑组态进行调查，掌握逻辑切断原理，发挥通信技术最大价值。

4 结 论

现阶段，将通信技术与火力发电厂电气控制系统融合在一起是发展的必然趋势。在融合过程中，需要注意的是，技术人员需结合电气控制系统特点对通信技术进行调整，以保证电气控制系统运行稳定性，发挥通信技术最大价值。同时，由于我国疆域广阔，部分偏远地区信息接收能力较弱，并未发现二者融合的优点，基于此，在实际工作中，有关人员还应开展宣传工作，加快融合效率，扩大通信技术应用范围。