现场总线技术在电厂自动化控制中的应用陈双林

现场总线技术在电厂自动化控制中的应用陈双林

陈双林

（中国电建集团四川工程有限公司四川成都610041）

摘要：随着现场总线技术以及电气自动化技术的迅猛发展，电气装置以及就地测控设备逐步实现了智能化，一般利用交流采样装置，同时具有通信接口传递信息的能力，使得电厂电气系统逐渐实现智能化与网络化。本文探讨了现场总线技术在电厂自动化控制中的应用。

关键词：现场总线技术；电厂自动化控制；应用

现场总线技术是电厂自动化控制完善发展中应用最为广泛的新技术。能够保证通讯协议规范实现电厂的开放性发展。现场总线技术在电厂自动化控制中的应用能够不断积累工作经验，及时掌握用户需求。现场总线技术得到推广应用之后能够提升电厂自动化控制系统运行效果，实现电厂经济可持续发展。

1现场总线技术的优势

现场总线技术的优势主要表现在对各项费用的节省、各项功能的简易高效及技术的安全性。首先，费用方面现场总线系统分散于设备之中，很多硬件无需专用，选择共用即可，由此硬件采购方面节省了开支。同时，现场总线安装非常容易，可自行安装。此外，现场控制设备能够较有效地诊断并处理自身故障，且相关信息易于查询、分析，在维护上也省时省力。与传统总线技术相比，现场总线技术为用户提供了更多的选择，可忽略使用中的不兼容现象，拥有更多的主动掌控权，同时因系统结构简易，避免了不必要的信号传输线路，系统更为可靠，且其准确度大为提升。

2现场总线技术在电厂自动化控制中的应用

2.1现场总线技术应用于发电系统

主要是指火力发电方面，在火力发电机的热工自动化设备上实施总线技术，通过总线技术系统来控制发电机设备的安全运作，减少人工操作和减轻劳动迁都，总线系统通过对发电机的热能数据的监控和记录，将这些数据传送至上层控制端，控制端将对设备的控制程序转化成数字信号，从而达到基层设备的自动化运作。此外，当发电设备出现意外故障和特殊信号时，总线技术控制系统在识别了这些信号时会自动发出关闭指令，减少事故发生概率。最优控制、预测控制、非线性控制、自适应控制等先进的控制策略以及模糊控制、神经网络控制等智能控制应用到火电厂是一个发展趋势，而现场总线技术的不断完善则为先进的控制手段的实现提供了一个网络环境和载体。

2.2电力参数监控方面

目前，火电厂中主控系统为分散控制系统（DCS）。这一系统主要是根据电力设备的时机情况和生产要求，在底层设备的布线过程中将设备的传送和运行于DCS系统相集成，目前已经在某些大型的火力发电厂运用到这一技术，这一技术的运用可以使得DCS系统对电力设备的各种数据和信号进行识别和判定，实现全数字、分层次的监控，减轻操作人员的负担。同时，现场总线技术与DCS系统体系的集成方便了使用者的末端操作，火电厂可以通过DCS系统来选择线路传达操作信号，启动和调用最优化和最合理化的基础识别实现操作目的，为企业的生产经营创造最佳效益。电力参数监控方面对电力参数的监控主要是通过设置电参数检测基站实现的。电参数检测基站以自动远程抄表技术为核心，以现场总线技术为载体，集电测技术、通信技术、用电管理技术于一体，实现对电力信号的测量、控制、转换、传送，进而达到对电能信号的管理功能，及时、高效的反馈电力在传送过程中遇到的特殊和意外情况，有利于使用者获取电力参数和使用效率，从根本上克服了传统抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的气象，进而实现对电能的有效管理。

2.3电力输送方面

现场总线技术应用与电力系统，在对电力输送方面实施监控，主要是由CAN总线、上位机和基于80C196KC的监控单元组成，结合高精度测量电路和10位A/D转换器实现了电机运行参数的在线测量。通过设置电机额定运行参数和更换外接互感器的方法使本系统适用于任何电压、电流等级的交流电机，系统可以采用特定的保护算法实时地对单电机进行各种保护，同时还可以根据连锁控制算法实现一台或几台电机的起动控制、保护停机。

3现场总线技术在电厂应用中需要注意的问题

3.1注意安全问题

同一条电缆上有较多设备进行连接使用是在电厂整体结构中常出现的问题，这样使得终端设备无法对故障进行排查，且当电缆出现故障时，会导致电缆连接设备无法正常运转。这些情况不仅会影响到用户使用效果，而且总线会重复出现故障，也会导致电力系统发生故障。要注重设备运行数量在总线终端分支出现新加节点的时候，同时根据设计要求对电力系统报告进行整体规划控制，为了避免采用总线供电方式要制定出安全方案。为了保证网关互通性，平衡信息数据通信，满足电力系统发展需求，在总线末端采用速率较低的设备。

3.2冗余问题

现场总线低速部分不要冗余。因为现场总线已经将危险分散，仪表在现场可以自成调节回路而实现自主调节。尽管这样，但是由于没有冗余功能，所以一旦总线故障，就地设备虽然能完成功能调节，却无法让运行人员监视到全系统运行状况，在控制系统机组主要运行参数的监视时，应按照热控的检修标准停止机组运行，所以必要的冗余设计是避免了一些问题的存在。

3.3电线桥架的安装及材料选择问题

在进行现场总线电线桥架的安装过程中，需要对安装的稳定性以及相关材料的选择进行注意。选择合适的材料能够使电线桥架的稳定性得到极大的改善，同时材料的选择还要考虑到不同地区的气候条件的影响，使选择的材料不会受到环境因素的影响而改变其稳定性。在保证电线桥架材料的性能同时，还要对材料所需的成本进行考虑，选择性能基本一致且成本较低的材料能够使现场总线的经济效益提高，有利于我国电能运输的更好发展。在电线桥架安装的过程中，要在以往的基础上加以改进，使电线桥架的安装更加稳固，进一步增加其使用寿命，减少对其维护所需要的资金。

3.4控制系统的相关配置问题

现场总线系统运行的过程中还需要相关的配置加以辅助，所以，想要提高现场总线的工作速率，完善其相关配置也是一项重要的措施。在现场总线系统运行的日常过程中，其相关配置也随之进行工作，所以，在一段时间后需要对现场总线以及相关配置进行维护工作。维护工作就是将现场总线系统中存在的潜在问题，以及相关配置进行修复，保证现场总线工作效率的稳定性。创新与改进现场总线的相关配置也是一项重要的内容，在现有基础上将相关配置进行研究，加以新的技术对其工作性能进行提高。

3.5注意实效性问题

实效性是现场总线技术在电厂自动化控制中应用的主要方面。在电厂控制系统中应该根据不同设备采用不同连接方式，制定通信协议，根据系统需求对电厂兼容性进行维护。为了进一步提升现场总线技术的开放性特点对不同电力产品根据统一标准构建综合自动化系统体系。这种体系结构主要分为三层，按照从低到高的顺序，第一层是现场控制层，由现场设备和控制网段组成。第二层是监控层，主要由高速以太网(H2总线)以及连接在总线上的担任监控工作站或显示操作站组成，第三层是企业管理层，主要由各种服务器和客户机组成。电力系统自动化能够稳定电力事业发展，强化现场总线技术保证电厂与各方面之间的联系，能够更好的整合电厂资源，制定完整的控制系统。因此，我们要全面认识电厂自动化控制中现场总线技术作用，不断创新现场总线技术，提升电厂现代化水平。

总之，现场总线控制技术具有较高的开放性，能够借由总线接口对DCS和PLC系统进行控制，对电厂的工作提供很大程度的便利，然而总线技术成本较高，尚无法普及，还需降低成本。

参考文献

[1]李锋.现场总线技术在电厂自动化控制中的应用思考[J].科技创新导报.2015(19)

[2]沈航.现场总线技术在电厂自动化控制中的应用[J].中国高新技术企业.2015(16)

[3]张毅杰，刘洋.现场总线技术在电力自动化中的应用[J].通讯世界.2014(23)