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【摘 要】随着科学技术的飞速发展，发电厂已经广泛采用了分散控制系统(DCS)，本文就发电厂电气分散控制管理系统做了分析，并通过与传统的监控管理系统作对比，对电气分散控制管理系统的实现方法和功能进行的阐述来说明DCS的重要性。
【关键词】分散控制；电气分散控制；发电厂；系统分析
0.引言
随着电子信息技术和网络技术的发展，发电厂已经广泛采用了分散控制系统(DCS)，提高了发电厂的监控和管理水平，从而提高了电厂的运行和经济效益。DCS是一种分布式控制系统，由网络监控系统(NCS),电气控制系统(ECS)以及辅助控制系统组成，是在工业现场安装传感器，负责对现场数据的采集和监控，现场的各监控单元和上位机之间用RS485进行数据交换和通信，用来完成监测和控制功能，从而来实现远程监控RS485作为一种结构简申、使用灵活的串行总线，具有支持多节点、远距离传送和接收灵敏度高的特点，在现场具有较高的应用价值。DCS是一种具有数据采集出来、监视报警、及远程监控等丰富的功能，实现所连接的监测、保护、控制和参数的设置工作可在监控中心完成，无需到现场对每个可连接到监控系统的装置逐一设置，提高了电厂的自动化水平及运行管理效率。
1.传统监控管理系统的问题
1.1发电厂公用系统操作存在不方便的问题，因为在大多数发电厂，公用系统是不由机组单元值班人员操作的，所以无法纳入机组DCS系统。而公用系统的分布位置比较分散，运行人员需要对各个开关进行就地执行操作，而所有开关的操作仍然使用传统的硬操作。
1.2目前，多数升压站断路器的操作仍使用传统的硬操作。这很容易导致操作失败或者操作失误，这也增加了操作人员的操作步骤和难度，延长了操作时间和降低的效率。
1.3传统的监控管理系统无法实现对现场的继电装置和电气装置的状态信息进行监控，从而无法及时准确的掌握现场情况，监控人员需要到现场对装置进行操作查看，相关的报告需要人工进行处理和保存。从而降低了电厂的运行效率。
1.4对升压站的断路器、隔离开关等设备的状态及运行信息只能从简单的信号灯上判断，而线路运行时的电流和电压等电信号均需通过传统的模拟表计监视，且需要人工抄表和统计分析。对于没有纳入DCS系统的一些装置，需要运行值班员每天就地巡视，或就地设监控室，浪费了大量人力物力。
综上所述，随着科学技术的发展。传统的监控管理系统已经越来越不能适应生产的要求，我们有必要采用新的电气监控管理系统。
2.电气分散控制管理系统的实现
发电厂电气分散控制管理系统主要是用来监控发电厂各电气设备的运行参数，对运行状态进行集中监视和控制，采用分层分布式结构。
2.1控制部分
主控级是由计算机(上位机)、CRT和外围设备组成，一般安装在发电厂的主控制室内， CRT能显示系统运行状态、设备参数和各种操作指导等，并可同时和单独地提供报告和画面显示，当模拟量越限时，显示并打印报警信息，包括越限对象名称、编号、越限参数值以及越限时间，并能累计越限次数。
现场控制级主要由PLC和各种检测装置组成，PLC实现对各电气设备状态的控制以及与上位机的通信，把采集的信息实时反馈给上位机；电机控制装置主要由大功率接触器、断路器及显示板组成，其控制电路由PLC控制，实现电机正反转，从而控制流量、压力、温度等，并可显示各参数值。
2.2电气监控系统与DCS的连接方式
电气监控系统与DCS的连接主要有硬接线连接方式和现场总线连接方式。硬接线方式中，各回路独立元件多，通过硬接线与DCS交换信息量多，控制电缆多，DCS卡件多，虽然远程I/O连接方式可以节省大量的控制电缆，但是自动化程度低,平时检修维护量较大，安全可靠性较差，投资成本较高。完全现场总线方式中，各回路独立元件少，没有通过硬接线与DCS交换信息,，无控制电缆，不需DCS卡件，自动化程度高。运用这种方式的前提是现场总线通信的可靠性要高，这就需要比较大的维护量和投资成本。
硬接线方式和现场总线连接方式各有优缺点， 而运用硬接线和现场总线相结合的方式，使各回路独立元件较少，通过硬接线与DCS交换信息量较少，控制电缆较少，DCS卡件较少，整体的厂用电监控系统，自动化程度高，即使通信受干扰，甚至中断，也不会影响操作及联锁，确保了电厂的安全运行，平时检修维护量小，安全可靠性高，投资成本较低。
2.3通信部分
主控级网络操作单元与现场监控单元之间的通信采用主从工作方式，网络操作单元是主站，现场监控单元是从站。通信由网络操作单元发起，只能进行主站与任一台从站之间的通信，两台从站之间不能直接通信，若要通信需要从主站中转，现场监控单元采用PC总线接插板技术，内部配有一块RS-485通信卡，主要完成物理层和数据链路层的任务。为适应发电厂的工作环境，通信卡中使用了DC-DC电源隔离、光电隔离等抗干扰技术，能有效防止外界的干扰，提高系统工作的稳定性。
2.4后台机系统
该系统包括DCS系统和电气工作站，DCS系统除通过D0,D1对电气设备进行控制，获得必要的信号如SOL外，还可通过通信管理层获得所需的其它信息，如开关位置状态、测量信号等，其它信息可由通信管理层送至电气工作站。电气工作站是以工控机为主机接收来自通信管理装置上的信息，并进行处理分析来完成监控功能。
3.电气分散控制管理系统的功能
3.1实时数据采集与处理
通过现场测控单元采集有关信息，检测出状态量及模拟量信号和越限信息等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库。对断路器和隔离开关及接地开关的位置信号、继电保护装置和安全自动装置的动作和报警进行监视。
3.2系统自诊断与自恢复
在实现了对电力设备的实时监测后，运行人员能够正确、及时、详细地掌握各设别的运行情况，对有可能发生故障的情况提前检查分析出来、提前采取措施、及时处理，即在线诊断各设备。在线诊断出设备故障时能够自动报警，并提供就地故障指示。
3.3画面显示和故障管理
模拟画面真实显示系统的运行状态，可实时显示电流、电压等所有模拟量和一些状态量能生成历史趋势图，故障管理包括动作及一般的事件信息和事故重演等功能，事故重演对分析事故原因进而实现事故防范有重要意义。
3.4运行日志
运行日志要是记录发电厂变电站的运行记录,主要包括值班状况、遥控事件记录。以往的运行日志都是由值班人员于工填写，自动化程度底、效率低、劳动强度高。采用计算机技术实现运行日志管理，不仅减轻了值班人员的劳动强度，而且提高了工作效率和自动化水平。
4.结束语
目前随着网络技术的不断发展和网络可靠性的不断提高，同时电气设备的控制、保护等设备在不断的发展，这样电气监控管理系统的外部条件越来越成熟，将实现发电厂电气部分的综合自动化，并将最终归入到电场的DCS系统，实现全场信息资源的共享，使整个电力系统的自动化水平跃上个新台阶，提高产业的竞争力。
【参考文献】
［１］吴泽生，吴艳萍．数字化电气监控管理系统的探讨[J]．电力自动化设备，2004，24:94-97．
［２］卓乐友编著．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2005．
［３］蒙宁海．火电厂厂用电系统监控方案的探讨[J]．广西电力，2003，2:43-50．
【关键词】分散控制；电气分散控制；发电厂；系统分析
0.引言
随着电子信息技术和网络技术的发展，发电厂已经广泛采用了分散控制系统(DCS)，提高了发电厂的监控和管理水平，从而提高了电厂的运行和经济效益。DCS是一种分布式控制系统，由网络监控系统(NCS),电气控制系统(ECS)以及辅助控制系统组成，是在工业现场安装传感器，负责对现场数据的采集和监控，现场的各监控单元和上位机之间用RS485进行数据交换和通信，用来完成监测和控制功能，从而来实现远程监控RS485作为一种结构简申、使用灵活的串行总线，具有支持多节点、远距离传送和接收灵敏度高的特点，在现场具有较高的应用价值。DCS是一种具有数据采集出来、监视报警、及远程监控等丰富的功能，实现所连接的监测、保护、控制和参数的设置工作可在监控中心完成，无需到现场对每个可连接到监控系统的装置逐一设置，提高了电厂的自动化水平及运行管理效率。
1.传统监控管理系统的问题
1.1发电厂公用系统操作存在不方便的问题，因为在大多数发电厂，公用系统是不由机组单元值班人员操作的，所以无法纳入机组DCS系统。而公用系统的分布位置比较分散，运行人员需要对各个开关进行就地执行操作，而所有开关的操作仍然使用传统的硬操作。
1.2目前，多数升压站断路器的操作仍使用传统的硬操作。这很容易导致操作失败或者操作失误，这也增加了操作人员的操作步骤和难度，延长了操作时间和降低的效率。
1.3传统的监控管理系统无法实现对现场的继电装置和电气装置的状态信息进行监控，从而无法及时准确的掌握现场情况，监控人员需要到现场对装置进行操作查看，相关的报告需要人工进行处理和保存。从而降低了电厂的运行效率。
1.4对升压站的断路器、隔离开关等设备的状态及运行信息只能从简单的信号灯上判断，而线路运行时的电流和电压等电信号均需通过传统的模拟表计监视，且需要人工抄表和统计分析。对于没有纳入DCS系统的一些装置，需要运行值班员每天就地巡视，或就地设监控室，浪费了大量人力物力。
综上所述，随着科学技术的发展。传统的监控管理系统已经越来越不能适应生产的要求，我们有必要采用新的电气监控管理系统。
2.电气分散控制管理系统的实现
发电厂电气分散控制管理系统主要是用来监控发电厂各电气设备的运行参数，对运行状态进行集中监视和控制，采用分层分布式结构。
2.1控制部分
主控级是由计算机(上位机)、CRT和外围设备组成，一般安装在发电厂的主控制室内， CRT能显示系统运行状态、设备参数和各种操作指导等，并可同时和单独地提供报告和画面显示，当模拟量越限时，显示并打印报警信息，包括越限对象名称、编号、越限参数值以及越限时间，并能累计越限次数。
现场控制级主要由PLC和各种检测装置组成，PLC实现对各电气设备状态的控制以及与上位机的通信，把采集的信息实时反馈给上位机；电机控制装置主要由大功率接触器、断路器及显示板组成，其控制电路由PLC控制，实现电机正反转，从而控制流量、压力、温度等，并可显示各参数值。
2.2电气监控系统与DCS的连接方式
电气监控系统与DCS的连接主要有硬接线连接方式和现场总线连接方式。硬接线方式中，各回路独立元件多，通过硬接线与DCS交换信息量多，控制电缆多，DCS卡件多，虽然远程I/O连接方式可以节省大量的控制电缆，但是自动化程度低,平时检修维护量较大，安全可靠性较差，投资成本较高。完全现场总线方式中，各回路独立元件少，没有通过硬接线与DCS交换信息,，无控制电缆，不需DCS卡件，自动化程度高。运用这种方式的前提是现场总线通信的可靠性要高，这就需要比较大的维护量和投资成本。
硬接线方式和现场总线连接方式各有优缺点， 而运用硬接线和现场总线相结合的方式，使各回路独立元件较少，通过硬接线与DCS交换信息量较少，控制电缆较少，DCS卡件较少，整体的厂用电监控系统，自动化程度高，即使通信受干扰，甚至中断，也不会影响操作及联锁，确保了电厂的安全运行，平时检修维护量小，安全可靠性高，投资成本较低。
2.3通信部分
主控级网络操作单元与现场监控单元之间的通信采用主从工作方式，网络操作单元是主站，现场监控单元是从站。通信由网络操作单元发起，只能进行主站与任一台从站之间的通信，两台从站之间不能直接通信，若要通信需要从主站中转，现场监控单元采用PC总线接插板技术，内部配有一块RS-485通信卡，主要完成物理层和数据链路层的任务。为适应发电厂的工作环境，通信卡中使用了DC-DC电源隔离、光电隔离等抗干扰技术，能有效防止外界的干扰，提高系统工作的稳定性。
2.4后台机系统
该系统包括DCS系统和电气工作站，DCS系统除通过D0,D1对电气设备进行控制，获得必要的信号如SOL外，还可通过通信管理层获得所需的其它信息，如开关位置状态、测量信号等，其它信息可由通信管理层送至电气工作站。电气工作站是以工控机为主机接收来自通信管理装置上的信息，并进行处理分析来完成监控功能。
3.电气分散控制管理系统的功能
3.1实时数据采集与处理
通过现场测控单元采集有关信息，检测出状态量及模拟量信号和越限信息等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库。对断路器和隔离开关及接地开关的位置信号、继电保护装置和安全自动装置的动作和报警进行监视。
3.2系统自诊断与自恢复
在实现了对电力设备的实时监测后，运行人员能够正确、及时、详细地掌握各设别的运行情况，对有可能发生故障的情况提前检查分析出来、提前采取措施、及时处理，即在线诊断各设备。在线诊断出设备故障时能够自动报警，并提供就地故障指示。
3.3画面显示和故障管理
模拟画面真实显示系统的运行状态，可实时显示电流、电压等所有模拟量和一些状态量能生成历史趋势图，故障管理包括动作及一般的事件信息和事故重演等功能，事故重演对分析事故原因进而实现事故防范有重要意义。
3.4运行日志
运行日志要是记录发电厂变电站的运行记录,主要包括值班状况、遥控事件记录。以往的运行日志都是由值班人员于工填写，自动化程度底、效率低、劳动强度高。采用计算机技术实现运行日志管理，不仅减轻了值班人员的劳动强度，而且提高了工作效率和自动化水平。
4.结束语
目前随着网络技术的不断发展和网络可靠性的不断提高，同时电气设备的控制、保护等设备在不断的发展，这样电气监控管理系统的外部条件越来越成熟，将实现发电厂电气部分的综合自动化，并将最终归入到电场的DCS系统，实现全场信息资源的共享，使整个电力系统的自动化水平跃上个新台阶，提高产业的竞争力。
【参考文献】
［１］吴泽生，吴艳萍．数字化电气监控管理系统的探讨[J]．电力自动化设备，2004，24:94-97．
［２］卓乐友编著．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2005．
［３］蒙宁海．火电厂厂用电系统监控方案的探讨[J]．广西电力，2003，2:43-50．