厂用电综合自动化系统的关键技术探析

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　　摘 要：当今时代人们用电需求日益增加，所以电力市场不断扩大，火电厂的技术水平不断改革创新，自动化水平不断提升。当前国内一部分大型火电厂技术已经革新进入机组DCS，但是大部分火电厂还是把重点放在机炉的控制上，所以电气自动化系统发展缓慢。
　　关键词：火电厂；厂用电；关键核心技术；发展
　　当今时代网络技术应用十分广泛，但是如果把以太网的运行模式应用在厂用电综合自动化系统中，则可以使火电厂的工作效率大大提高，还能相应减少事故的发生，给高危作业提供安全保障，促进系统良好的运作。所以为此提出了火电厂厂用电自动化系统的设计思路及其关键技术。
　　1.火电厂厂用电自动化设计思路
　　使厂内各个系统和设备之间互相联网，从而实现现代化管理目标。各种通讯手段以及SIS和DCS之间资料的互相交换，形成厂用电自动化综合系统。这种方法可以对出现的各种错误详细地整合和确定，有利于系统的安全运行和节省成本，这类方法可以更加准确地提供信息，从而提高综合自动化系统的实际应用能力。但在实施时也应该遵守一些原则：实用性与持久性原则、分层次分布和实际应用原则、便捷与安全原则。此系统的具体功能取决于火电厂内机组规模大小、一次设备配备情况以及机组的具体作用和地位等。厂用电综合自动化系统的主要功能需求可以分成下述三个方面：
　　（1）控制系统。控制系统对于火力发电厂而言是核心控制系统。需要专业的人员来负责，要对厂用电自动化系统的工作过程进行跟踪检测和运行控制。对于系统出现的各种情况要进行跟踪记录并定期进行整理，在遇到故障时还需要测量，然后定期对这些数据进行分析整理，并对其中的问题进行总结，及时排除这些问题所造成的安全隐患等等。
　　（2）保护系统。保护系统顾名思义就是对整个完整系统进行保护，展开说来就是对系统内各个机器进行保护，对电厂内的诸多线路实行有效的保护，对厂的各种设备进行有效的保护。
　　（3）运行支持系统。运行支持系统就是针对设备而言的，主要任务是对厂内的各种设备进行定期整修与保养，而且对于一些可能发生的紧急情况可以及时进行修复等等。
　　所有厂用电系统的功能都会随着之前系统的运行历史、成本以及性能需求的不同而变动，不过都必须要满足下述要求：其一，保护系统可以在出现故障时及时准确的检测到故障发生未知，并关闭有关的设备开关，防止其他设备因此受到影响；其二，全面的收集和整理系统运行数据，并能够将其发送到DCS和后台，从而充分满足控制中心对系统整体的操作、调控和监察功能要求；其三，及时检修设备并收集相关资料，提高其使用寿命。
　　2.厂用电自动化系统关键技术
　　2.1 应用以太网技术
　　火电厂的日常工作环境为高压状态，工作危险性比较高，环境也很恶劣，磁场干扰非常大，因此通信网的作用十分重要，其性能好坏，将直接影响通信效率。通信管理层连接了站控层和间隔层，这与最开始的设计方案中双冗余设计理念正好是相反的。这个系统可以自发的改变自身系统，尤其是在出现问题时，可以自由切换系统，这样的设计极大地增强了系统的可靠性和稳定性。如今以太网的应用十分的广泛和普及，尤其是工业以太网的优点更大，其传输效率、高容量和低成本等优势都较普通的以太网更加适用于工业发展，不仅如此，工业以太网的开放性也十分适用于工业。其中，一种利用嵌入式硬软件系统，在单片机系统中获得实现的以太网模式即为嵌入式以太网，此种以太网为厂用电综合自动化系统在通信网络领域的未来发展方向。把嵌入式以太网应用于微机保护设备中，可以有效提高通信网络的及时性、稳定性和开放性，从而促使厂用电系统能够达成无缝性通信的目的。
　　2.2 工业以太网技术和DCS系统连接的技术
　　以往，电气量都是采取硬接线方式来连接DCS的，也就是把电气的模拟量与开关量的信号通过电缆硬接线实行一对一连接，将其接入I/O通道。这和最初的RTU+变送器的方式是一样的，但是两者之间也有着很大的不同，这种接线方式与最初的方式相比，最大的不同点就是前者成本高昂，这直接导致了其应用推广受限，而且前者的技术相较后者更为复杂，拓展能力也很弱，这与工厂的要求截然相反。在此系统中可以和DCS进行联网，联网方式是可以采取多种方式进行的：第一种方式就是利用通信管理机，这个设备有很多独立的设备，彼此之间互不连接，但是每个单独的设备都可以与DCS展开联系接口，而每个接口又可以通过总线与通信管理机相连，所以每个设备都是独立的，所有通信管理机都能够提供同DCS进行连接的通信接口，用该方法进行连接更加地简单高效，更加容易实现连接。并且借助网关与DCS联网，其通过网桥与DCS和ECMS的以太网互相连接，互相传输数据和交换数据，最大的优点便是不受数据量的限制，可以自由设置。
　　2.3 通信中间件技术
　　在分布式网络系统中，各个应用之间的节点分布是大相径庭的，它们之间的物理位置并不固定，通信方法也各有不同之处，彼此间通信的方式也存在差异。以Socket为基础设计的通信中间件，其功能更加强大，可以根据名字来定位应用模块，这种方式可以让网络通信更加透明化，并且可以屏蔽最底层的数据通信。而且该通信中间件的优点也有很多，例如，运行灵活，不受节点的控制，既可以安装在一台节点机内，也可以集中安装在许多节点机内。而且这种方法使得应用模块在插上后可以立即使用，直接运行主辅设备。
　　2.4 自动化系统处理技术
　　很多并发任务需要实时进行数据处理，处理这些数据通常有两种方式：其一，多进程处理方式。简而言之，也就是自动化系统可以作为单独的程序来进行处理工作。这样一来各个模块之间的独立工作能力比较强，进行维护工作十分便利；但是也有一定缺点，各个模块在进行彼此交互之时，有可能会穿越进程便捷，导致通信耗资较大；其二，多线程处理方式。此种模式下可将不同模块分别看成一个动态库，其应用优点为各个模块互相通信属于进程内通信，所以在通信方面的耗资不大，缺点是各个模块之间的耦合性很强。此系统多任务处理数据的核心为多线程，所有模块之中都会有一个或是多个线程，可以让不同模块间的耦合有所降低。
　　2.5实时数据主动推送技术
　　当通信管理机只能从设备终端处及时收集到相关数据之后，再利用通信规约把数据传输至主站系统内的通信前置模块，此模块在接受规约分析和数据初步处理之后，然后把数据进一步传输到实时处理模块。数据要想从实时处理模块前往人机界面，只能通过以下两种方式：其一，需要人机界面程序在固定周期内主动地从实时处理模块中读取解析画面内的全部数据，又称为“拉数据”；其二，需要实时处理模块主动把变化数据输送至人机界面，又称为“推数据”。上面的两种数据传送方法之中，前者是以监控功能为主的系统常用的方法，因为不管实时数据点有否出现变化，每当按照固定周期解析数据时，效率都不高，数据更新不及时。而 “推数据”法因为能够及时的推动变化数据，不仅效率较高，而且很少出现延时问题。
　　3.结束语
　　综上，火力发电的厂用电综合自动化系統有着十分特殊的意义，不仅需要火电厂对此系统不断进行更正，跟随现代化的脚步不断地更新设备，及时维护设备，排除安全隐患，更需要发展其关键技术，从而真正地发挥这一系统的作用，保证系统正常运行，使得火电厂工作效率不断提高，减少事故的发生，提高安全性，真正的促进火电厂的发展。
　　参考文献：
　　[1] 吕强，李华东.厂用电综合自动化系统的关键技术探讨[J].电气时代，2011（1）：92-93.
　　[2] 李济满.综述厂用电综合自动化系统的关键技术[J].科技创业家，2012（3）：43-44.
　　[3] 叶桂梅.刍议厂用电综合自动化系统的关键技术[J].科技创业家，2013.
　　（作者单位：1陕西超越电力科技有限责任公司；
　　2陕西大唐新能电力设计股份有限公司）
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