摘要：随着电子计算机技术、控制技术以及通信技术的发展，网络通信技术在火电厂电气自动化系统中得到了十分广泛的应用。电气系统纳入DCS系统的模式正在从硬接线向通信方式过渡，火电厂电气自动化系统的局域网组网模式也从现场总线向工业以太网过渡。本篇文章对火电厂电气系统组网方案及纳入DCS系统的模式进行了深入的探讨，对不同模式的优缺点和火电厂电气自动化系统的产品现状进行了分析，对工业以太网在技术和经济方面的优越性进行了论述，希望可以给相关研究提供借鉴。
关键词：火电厂电气系统；工业以太网；分散控制系统
随着我国经济的快速发展，电网规模越来越大，大型火电机组的电源建设取得了迅速的发展。不仅如此，电力系统市场化改革不断深入，电力系统不断向公司化运作、商业化运营以及法制化管理的方向变化，并且随着科学技术水平的不断提高，对火电厂的综合自动化的要求越来越高。单机容量不断增大，机、炉、电单元制应运而生，大型火电机组渐渐的从电气集中控制向机、炉、电单位集中控制过渡。控制和监视的方式也发生了改变，将传统的一对一强电控制模式逐渐向计算机监控模式转变，从而更能满足大机组运行的要求。
当前，我国国内有很多大型机组电气部分尤其是厂用部分都进入机组DCS分散控制系统，并以此系统为基础对锅炉、汽机以及电气的一体化运行进行监控。以往火电厂电气系统纳入DCS系统的方式是采用硬接线，随着科学技术的不断发展，电厂电气系统纳入DCS系统的方式已经转变为采用网络通信。不仅如此，火电厂电气自动化系统尤其是电监控系统的局域网组网模式从以往的现场总线转变成了工业以太网。
1、电气系统通过硬接线模式纳入DCS系统
在21实际初以前，有很多新建或者进行过改造的大型火电厂，电气系统的I/O信息接入机组DCS系统基本上都是使用硬连接的方式，采用硬连接的优势在于电气量的I/O模件柜布置相对比较集中，给管理提供了便利，而且设备在运行的时候具有良好的环境。与此同时，采用硬连接方式使得现场信号具有比较快的反应。在时代的不断发展的今天，信息技术应用已经深入到了各行各业当中，给人们的生活和工作都带来了积极的作用，同时对于火电厂的顺利运行意义重大，现场总线和计算机技术越来越成熟，硬连接方式因此凸显出来自身的不足。
首先，接入量的数量不断增加，DCS系统的投资因此不断的增加，量的不断增加DCS系统收费就越高，并且模拟量还需要有另外的变速器。然后，有很多电缆和桥架都会因此被浪费掉，需要投入更多时间、金钱和人力进行敷设，因为每增加一个量，都需要增加一条电缆。其次，因为硬件设备不能更好的适应生产条件，所以导致信息量的范围、种类和系统的扩展性能都相对比较弱。同时，硬连接方式不能更的完成相对比较繁琐的电气运行管理工作，比如它无法实现对事故进行追忆、不能对故障进行自动化管理，因此就无法满足电气的自动化运行。除此之外，当前厂用电系统的综合保护装置基本上是间隔设计，将多种功能综合起来，实现保护、测控以及通信于一体，使用网络将多种不同的信息进行传输。但是硬接线方式会重复配置硬件，从而严重对资源造成了浪费。
2、基于现场总线的火电厂电气自动化系统
现场总线技术在不同领域当中的得到了广泛的使用，并且随着科学技术的不断进步，现场总线技术在通信速率、通信距离以及抗干扰能力方面都有不同程度的提高。现场总线应用于电力系统当中最早是在变电站综合自动系统化当中，随着技术的不断成熟，使用范围越来越广，比如在不同电压等级的变电站综合自动化、调度自动化系统以及DCS的现场控制层中等都有应用到，并且在运行的时候具有显著的效果。随着信息技术的不断发展，在市场上出现了基于网络通信模式的发电厂电气自动化系统，并且这些电气自动化模式能够很好的应用在大型电机组中，效果也很好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前有很多新建的容量较大的大型电机组都在使用这种模式。
系统的组网方案和介入DCS系统的模式主要有三种：一是从硬接线模式过渡到网络通信模式，这种模式将与机组运行密切相关的厂用电动机部分至DCS系统的硬接线保留下来，将其他的电气信息接入到DCS系统的站控层。在电气系统当中设置专门的操作员站和继保工程站，从而达到高级应用的目的。二是全通信模式，这种模式是该系统对网络通信和现场总线的优势进行充分的使用，实现电气综合自动化系统和DCS系统的接口，在DCS系统当中完全融入电气自动化，使得DCS充分的发挥出其自身作用。三是将不同系统当中的信息分别送入到不同的通信管理单元，然后使通信管理单元和DCS通信直接联系起来。采用这种模式不仅可以有效对大量的信息进行分散处理，从而可以有效避免信息堵塞，而且还能够确保系统的正常运行。
3、基于嵌入式以太网的火电厂电气自动化系统
在前两部分当中对不同的通信模式接入DCS系统的火电厂电气自动系统进行了详细的阐述，从中可以发现，在现场间隔层的局域网都是用到了现场总线，采用这种局域网存在着一定的不足，比如传输速率比较低，通信节点有限，并且网络拓扑结构存在设计不合理的情况，通用性比较差，而且在应用通信主干网的时候，存在着很大的局限性，所以需要以通信管理机为基础，进行前置中转，这样一来就大大的增加会对通信的环节和设备成本，从而导致通信管理机出现问题，给整个通信的正常运行造成不利的影响，如果通信管理机出现故障，那么根多装置通信就会中断从而失去监控。
随着科学技术的不断进步，以太网技术得到了广泛的使用，尤其是工业以太网具有非常高的传输速度，容量十分大，并且投入成本比较低，具有很好的开放性，网络拓扑结构相对比较灵活，从而成为了当前应用领域当中被重点使用而且起到主导作用的网络，不仅在办公商业领域得到了广泛的使用，而且在工业控制领域当中发挥着十分重要的作用。电气综合自动化系统完全通过通信方式纳入DCS系统当中，将嵌入式的10M工业以太网应用到现场间隔层，通过双光纤以太网使得站控层和间隔层进行通信，将通信管理机去掉，这样一来就可以在很大程度上提高网络通信的速率，并且会使网络更加可靠，开放性也相对比较好。站控层的通信子站主要就是对DCS系统的信息交换进行负责，并且可以经过不同的子站和多个以太网通道来保障DCS正常通信，进而实现在DCS系统中完全融入电气系统。通过以太网的全面解决方案，来对火电厂电气系统和DCS系统信息交换进行无缝连接。
从实际操作当中可以看出，电厂电气保护、自动装置在一般情况下会根据实际情况使用不同厂家的产品。当前，在设备通信方面还没有统一的标准，所以不同的厂家在现场总线制定的标准有所差异，对不同厂家当中的产品进行相互连接和操作，就需要由规约转换器来进行信息的相互转换。正是因此，会给各方在配合的时候增加很多工作量，而且协议转换工作量也会因此不断增大。因此，这就需要有关部门制定相关标准，不同生产厂家根据国家制定的相关标准进行生产，确保产品能够在生产的时候顺利运行。
4、结束语
电气综合自动化技术应用于发电厂厂用电系统当中，能够有效的提高电气设备及系统的运行管理水平，提高了电厂运行的经济效益，并且使得电厂在电力市场上更加具有竞争力。
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论文作者:朱展翔1,麻雅靓2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：系统论文; 电气论文; 火电厂论文; 通信论文; 模式论文; 以太网论文; 自动化系统论文; 《基层建设》2019年第21期论文;