摘要：近年来,自动化技术在火力发电厂管理中得到了广泛的应用,这极大地推动了我国火力发电厂管理和控制一体化的发展。其中,现场总线技术功不可没。本文分析了火电厂电气控制系统中现场总线技术的应用情况，以供参考。
关键词：火电厂；电气控制系统；现场总线技术；应用
随着当前工业化的发展，国家电厂的建设呈现出规模化的变化趋势，火力发电厂的发展也较为迅速。科学技术的进步使得电厂的自动化水平也在逐步提升，从而推动了电厂在生产及管理过程中的突破。国内许多大型的火力发电厂都不断完善自身信息化管理系统，建立现代化的新型智能系统。目前各个电厂的智能管理系统都是由许多子系统共同组成，现场总线技术能够使电厂的各项设备实现智能化，加强设备之间的信息交流，从而使得工作人员对发电厂实现统一化的管理。
1现场总线技术概述
现场总线技术是指通过连接生产设备与微处理器硬件的方式构建数据传输架构来提升信息传输效率的一种技术方案。相比传统生产控制系统，现场总线技术能够构建双向传输通道，并实现多点化底层网络信息传输。早期的电气控制系统都采用DCS系统作为主要架构，这种系统架构的缺点在于兼容性较差，进行硬件连接时必须保障点对点的无缝连接，因此光缆需要进行重新分配。在实际应用过程中，对生产数据的收集和反馈比较有限，不能保证信息收集的有效性。此外，在信息传输过程中很容易受到多种因素的干扰造成信号衰减，需要经常对系统进行人工维护，加大了维护难度。
现场总线技术的应用，总体上具有开放度高、兼容性好、分散化应用和维护成本低等优势。由于现场总线技术采用的分层式架构，不再需要专门布设电缆，对通讯介质依赖度地，一定程度上提升了机组工作效率；现场总线技术还具有分散性的优势，使其硬件设备的安装和重组都非常灵活，对维护和安装人员的依赖程度显著降低，极大程度上提升了系统的稳定性和可靠性；最后，由于现场总线技术应用安装简单，维护周期短，尽管一次性引进的投入较高，但在全服役周期内的运营和维护成本都要远低于传统DCS架构，具有良好的发展和普及空间。
2火力发电厂电气控制系统的探析
2.1EFCS与ECMS系统
EFCS系统与ECMS系统是目前国内最主要的两种火力发电厂电气控制系统，其中EFCS系统是电气现场总线控制系统，而ECMS系统则主要是指电气控制管理系统。这两种电气控制系统除工作原理基本一致之外，其在信息采集上也基本上相同。
2.1.1EFCS系统
EFCS系统是一种基于ECMS系统经过大量改进之后提出的系统。首先，该系统可在网络上与DCS系统建立起相互连接，同时也可通过通信的方式与DCS系统进行相互连接，从而实现对ECMS系统弊端的有效避免，并实现对各项信息的有效共享，从而实现对硬接线使用的有效控制，并以此来达到降低投资成本的目的，同时通过这种方式还可有效放置信息的重复采集，使得系统的操作更加的简单边界。EFCS系统要进入到DCS系统主要是通过两种监控方式来实现：①“通信+硬接线”，这种监控方式主要应用于大型电动机，简单来说就是指电气设备，包括超过100kW的低压电动机以及高压电动机。尽管在监控时，与传统的硬接线的方式存在一定差异，但操作原理基本相同，故值班人员能够容易上手；②“全通信”，这种监控方式应用于小型的电动机。在ECMS系统上，还能够结合实际需要作深入的改进，在对DCS系统进行电气控制的同时，还可建立起报警、监视、统计功能以及电能管理的独立监控系统，这不仅能够减少运行维护人员，达到投资成本的控制，同时还能够独立完成各项功能。伴随着科技的持续快速发展，我国对现场总线技术的相关要求也随之统一化和标准化，各种电气设备也随之更加的成熟，并配置了各种各样的连接端口，随着科学技术的快速推进，未来硬接线监控方式将被完全取代，更多的以“全通信”的方式来进行监控。
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2.1.2 ECMS系统
该系统最初是中国电力工程顾问集团所提出的，其主要存在两种电气控制方案，且均是基于现场总线技术设计获得。ECMS系统所具备的两种实现方案均存在一个相同的弊端，即其均无法与DCS系统实现通信连接，这意味着，必须通过I/O硬接线的方式才能够将其接入，使得现场总线无法更好的发挥其作用，同时还会使得大量资本在硬接线投资上被浪费。两种方案分别为：①第一种方案：首先，由机组DCS系统来实现电气设备的控制，并对其进行监视管理；其次，由DCS系统对电动机进行控制，在火力发电厂机组的控制中心，配置了ECMS系统操作站，为其配置相应的操作人员，其主要负责电动机管理以及ECMS系统的监测；②第二种方案：该方案与第一种方案存在明显的差异，其主要是运用DCS系统来实现对火力发电厂的电动机与电气设备等的控制，通过I/O硬接线来将其与系统进行连接，再由ECMS系统来实现对电动机与电气设备的监视管理。
2.2 EFCS系统配置方案
本文针对现场总线控制系统配置方案的分析，主要从数据采集和网格结构两方向来分析。首先，从网格结构上来说，现场总线控制系统其结构呈现为明显的两层网三层设备，其中两层网主要包括总线网与以太网，其中总线网主要是指通信间隔层与子站层之间相连接的，以太网则主要是指监控主层与其他所有通信子站层之间的连接；三层设备则主要包括通信子站层、监控主层以及间隔层。该结构本就是开放性的分层分布结构，其不仅能够达到系统功能分层的作用，还可发挥分散设备的作用。而在数据采集时，其主要通过通信和硬线连接两种方式实现，其中通信主要是通过信号的方式将其数据传输到DCS系统中，多用于对监测信号进行采集，但需要运用专门的现场总线控制系统和相关监控硬件设备；硬线连接则主要是通过硬线将实现设备和DCS系统的连接，通常应用于一些控制量信号的采集上。
3现场总线技术在火力发电厂电气系统的应用
3.1更好的把控现场的信息
在传统的DCS系统中，由于整个电气信息会受到DCS系统的规模的极大的限制，因此需要注意引入的电气数量一定不能太大，在整个控制系统中实施现场总线技术之后，ECMS系统能够从火电现场获得较多的实时信息，并且其信息容量远远要比DCS系统大的多，大致上就是把地电气智能装置纳入到监测或者监控的范围之中，这样可以确保系统的运行以及火力管理技术人员能够低更多的电气现场的信息加以把控。
3.2能够快速处理现场中的各种突发问题
在电气控制系统中采用现场总线通信技术之后，除过需要保留开关的位置状态以及控制命令之外，对于电气遥测的状态、保护、测量等都是借助现场总线然后再向DCS系统进行传送。对于功率、电压以及电流的模拟量可以借助智能装置进行采样，数字通信传送代替传统的DCS系统模拟量信号采集模式。就地信息则能够借助一根专用的通信电缆来加以传送，这样的方式能够有效地节省大量的硬接线控制电缆。与此同时，ECMS系统还能够为运行管理人员提供了可在控制室方便查询到就地电气设备的运行状态，诊断和维护信息的手段。
结语
总而言之，通过运用现场总线控制技术来实现对火力发电厂电气控制系统的过程中，主要通过对现场各项数据进行采集的方式实现，这不仅能够及时掌握现场系统故障，提高运行安全性、稳定性上具有重要意义，同时通过该技术的应用还可有效实现对电厂成本投入的控制，在提高经济效益上也有显著效果。
参考文献
[1]吴振华.电厂电气控制系统中现场总线技术的应用[J].电子技术与软件工程，2016，25(24):147-148.
[2]姜永平.现场总线在发电厂电气控制系统的应用[J].城市建设理论研究:电子版，2016，27(11)：10050-10051.
[3]文亮.现场总线技术在火力发电厂电气控制系统中的运用研究[J].科技与企业,2014(16):382-382.
论文作者:谭江平1,阳熹2,杨源2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
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