厂用电综合自动化系统的关键技术探析

厂用电综合自动化系统的关键技术探析

电力市场的需求和人们的实际需要，使火电厂的厂用电自动化水平也不断提高，虽然目前国内一些大型的机组中电气环节已经进入了机组DCS，但火电厂内的DCS大部分都注重机炉的控制，电气自动化系统发展相对落后。文章主要对火电厂厂用电综合自动化系统关键技术进行分析，以便为火电厂的厂用电发展提供借鉴。

标签：火电厂；厂用电；综合自动化系统；关键技术

1 概述

进入新世纪以来，电力系统在社会发展中的作用不断增加，火电厂在电力系统中占有重要的地位，其自动化系统的发展对整个电厂的厂用电有重要意义，对整个电力系统运行也有重要作用。以太网技术在目前社会中，是应用范围十分广泛的一种网络技术，把高速度的以太网在厂用电自动化系统中进行应用，已经成为一种比较流行的系统控制方法，对整个火电厂的厂用自动化发展具有重要的作用，能够极大提升整个系统的效率，降低事故，促进整个系统的正常运行[1]。

2 厂用电综合自动化系统设计的总体思路

厂用电综合自动化系统就是将厂用电系统内的备投、测控和微机保护以及其他的智能化装置，借助厂内局域网间的联网，进而使整个系统实现更加智能化的管理，然后在借助厂内的通讯手段和SIS系统还有DCS的信息进行交换，这种方法不仅能够提升整个系统在自动化运行时的能力与实际水平，还使系统更加经济、安全和可靠，也可以为对系统中出现的各种故障进行有效分析和定位，并提供各种参考，系统在进行设计时需要遵守一些原则，主要是以下几点：开放原则、分层分布原则、可靠性和灵活性、大容量以及实时性的原则进行设计，这一系统的实际功能是由其在火电厂内一次设备情况、机组规模、地位和作用等决定的，主要的功能要求有以下三个层面：

（1）控制系统。这一系统的主要功能是对整个系统的运行进行控制与监视，需要有专门人员负责，然后使系统能够自动化运行和控制，还需要对系统中出现的故障和相关事件进行记录和录波，对故障进行测量，还需要对自动化系统数据进行详细分析等。

（2）保护系统。这一系统的主要功能是对整个系统内的电动机与厂变等提供各种必要的保护手段，对线路进行有效保护，还拥有备自投等多种功能。

（3）运行支持系统。这一系统的功能要求主要是对厂内的各种设备进行维修和护理，并对出现的一些异常状况开展恢复和支持等。

厂用电综合自动化系统的功能会随着原有系统中的实际性能状况和相关成

本的要求以及运行经验的不同而有很大的变化，但不管怎样变化都需要满足以下几方面要求：第一，在日常运行过程中，如果厂用电设备出现了故障，继电保护系统就需要对这一故障进行准确的检测，相应的开关也需要跳开，使障碍得到迅速的切除，不能引起连锁化反应，控制故障影响。第二，对设备运行数据和信息进行收集和处理，按照相关要求发送至DCS和后台的主站，使控制中心对整个系统操作、控制和监视功能得到满足。第三，对设备状况信息进行收集，保证设备的维修与可靠性，提升设备使用的寿命[2]。

3 厂用电综合自动化系统关键技术分析

3.1 工业以太网技术

在大电厂和高电压环境中，工作的环境十分恶劣，电磁的干扰也很大，所以通信网络在整个系统中具有重要的作用，其性能好坏对自动化系统整体的性能有直接的影响。通信管理层是站控层和间隔层的桥梁，在进行设计时通常使用双冗余设计的思想，在通信系统出现故障之后，系统可以自动的切换到冗余通道或者装置，进而提升系统的可靠性。近些年，以太网尤其是工业以太网依靠其高效的传输、大容量、成本低以及较好的开放性等，在工业中得到应用的范围和类别都在不断扩大，借助嵌入式的硬件和软件系统，在单片机系统内得以实现的以太网也就是嵌入式以太网，这种以太网是厂用电综合自动化系统中未来通信网络发展的前进方向。将其在微机保护装置中进行应用，能够极大的提升通信网络的开放性、可靠性和实时性，进而使整个自动化系统可以实现无缝化通信的要求。

3.2 工业以太网技术和DCS系统连接的技术

传统的电气量主要是借助硬接线方法与DCS进行连接，也就是把电气的模拟量与开关量的信号，使用电缆的硬接线方式，一对一的连接到与DCS内I/O 通道，这一方法和变电站中最初RTU+变送器的模式是相似的，但是还存在很大的不足，其成本相对来说比较高，设计方法和其他形式的方法相比也十分复杂，可以扩展的能力也有很大不足之处。这本次系统中，借助通讯方式可以和DCS 之间实现有效联网，主要是借助以下方式进行：首先，可以利用通信管理机这一设备，实现与DCS之间的有效联网，这一系统中，存在很多独立的通信管理机，这些独立的管理机内部都会设置和DCS开展通信联系的接口，这些联系接口可以使总线形式存在，还可以是其他方式。借助这一方法进行连接可以使DCS和ECMS都变的更加具有独立性，简单方便，容易实现，和与DCS的协调也更加容易。其次，借助网关和与DCS进行联网，借助以太网的网桥，将与DCS和ECMS的以太网进行连接，实现两者之间数据的交换和传递命令，这种方法使交换过程中的数据量不断增加，能够随便进行设置。

3.3 通信中间件技术

在分布式网络系统内，应用模块中分布的节点是有很大不同的，没有固定物理位置，互相之间通信的方法也是不同的，可以一对一，也可以一对多。以Socket 套为基础设计通信中间件能够使应用的模块之间根据名字进行定位，实现网络的

透明化通信，对底层的具体通信情况进行屏蔽。各个应用模块中网内的配置变得更加灵活，既能够安装在任何节点机，也可以集中的安装在若干或者一台节点机内。可以使应用的模块在插上后就可以使用，保证主辅热备的运行。

3.4 多任务实时处理内核技术

实时数据处理平台的内核要对很多并发任务进行处理，对这些进行处理有两个选择，第一，多进程进行处理，也就是说，不同的任务都能够作为独立的程序开展工作，这一方法的优点是不同的模块间独立性比较强，耦合相对较弱，维护起来十分便利；缺点是模块在互相交互时可能会穿越进程的边界，通信所用的开销比较大。第二种是多线程方式，这个不同模块都可以看做一个动态库，优点为：不同的模块进行通信是进程内的通信，通信的开销比较小，缺点为不同模块之间的耦合比较强。本系统多任务处理数据的内核是多线程，各个模块中都有一个或者多个线程，能够使模块之间的耦合得到有效降低[3]。

3.5 实时数据主动推送技术

把相关数据传送至人机界面也有两种不同的方式：第一种：人机界面会定期从实时模块系统内对全部的数据进行读取。第二种：实时系统自己主动把数据的变化情况发送到人机界面系统。这两种不同的方式，第一种是比较普遍的，也是监控系统的一般使用方式，不管系统内的实时数据是否出现了变化，到了一定时间之后就会读取系统内的全部数据，这种方式的效率是很低的，数据在刷新时也经常出现延误。第二种因为推送的就是变化的数据，效率比较高，也几乎没有任何延时。

4 结束语

综上所述，火电厂的厂用电综合自动化系统具有重要意义，需要不断对这一系统进行改进与完善，切实发挥出系统的作用，进而促进火电厂的发展。

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，2011，09（17）：363-364.