通信管理機在廠用電綜合管控系統中的應用

童蘊真 丁建南

【摘?要】發電廠廠用電監控系統的準確性、完備性直接決定了發電廠的管理及自動化水平?；谕ㄐ殴芾頇C實現的廠用電綜合管控系統可在不改變原有設備配置，僅增配通信管理機的小成本投入，實現廠用電信息全面監控、精確防誤閉鎖、智能抄表分析等功能，提升發電廠運行的安全性與經濟性。

【關鍵詞】通信管理機;廠用電;綜合管控

廠用電系統是發電廠的重要組成部分，廠用電管控系統的自動化水平可直接影響到發電廠運行管理水平、事故處理響應速度、電廠智能建設程度等。由于全部采用物理硬接線，變送器，模擬量、數字量卡件的管控系統可傳輸信息較少且價格高昂，已無法滿足配電設備智能管控要求，目前可實現大量數據傳輸的通訊、以太網傳輸正逐步應用于廠用電監控管理系統中?；谕ㄐ殴芾頇C實現的廠用電管控系統可在發電廠現有設備基礎上，通過增配若干臺通訊管理機和通信電纜，實現與就地設備的通信傳輸，實時監測配電設備運行情況。通過該系統可實現電氣量監視、保護記錄、智能抄表分析等，減少了運行人員工作量，同時也具有一定的防誤操作功能。

一、系統硬件設計

發電廠配置2臺ECM-5908通信管理機，每臺通信管理機對應1套發電機組。ECM-5908裝置采用嵌入式工業網絡處理器，數據處理流量和速度滿足發電廠使用需求。裝置共配置有8路RS-232、RS-485串行接口，除1路串口接至DCS（Distributed Control System 分散控制系統）外，其余串口基本滿足小型發電廠設備接入需求。為保障廠用電管控系統的可靠性，涉及斷路器分、合閘操作的遙信、遙控信號仍通過硬接線與發電廠DCS系統相連。通信管理機上送信號為微機保護裝置的具體告警信息、開關手車位置信息、電度表信息、斷路器室溫度信息等（圖1）。

每個開關間隔的微機保護、電度表通過屏蔽雙絞線電纜將RS-485通信串口串接后，根據上送信號的重要程度，通過1個或2個通信串口傳輸至通信管理機。為保證保護信息傳輸的可靠性，6kV微機保護裝置采用雙網絡接入通信管理機，400V PC開關、電度表、多功能表等采用單網絡接入。通信管理機通過一個RS-485串口與DCS系統通訊卡件連接，將采集到的遙信、遙測量傳入DCS控制器，這樣工程師站、操作員站、電廠生產管理系統、生產監控系統可通過以太網實時監測廠用電狀態，實現后臺監控、保護信息記錄、防誤閉鎖、智能抄表等功能（圖2）。

二、系統軟件架構

通信管理機內部通過IPACS57XX組態軟件進行配置，在裝置配置欄內添加所有需接入的電氣設備后，通過配置相應串口的通訊方式、規約、波特率等建立與設備的通信聯系，通信成功后即可采集電氣設備內部信息，經過篩選后將監控系統所需信息上傳至DCS系統（圖3）。發電廠DCS系統采用美國通用電氣公司的Mark VIe控制系統，在Modbus通訊卡件中填加通訊測點，按上傳信息點表的順序編制相應的編碼、點名、四遙信息，即可實現DCS信息與通信管理機上傳信息一一對應，增加的通信點可用于防誤閉鎖邏輯、智能抄表、大屏報警等諸多功能中。對于保護動作信號、電流電壓量等重要的遙信、遙測量，可將對應的通信點加入DCS歷史站中，實現保護SOE記錄，為故障分析提供可追溯數據。

三、系統功能

1.廠用電集中監控

通過通信管理機可向DCS系統傳輸大量廠用電配電設備信息，為了更好的完成廠用電監控，發電廠將所有通信信息集成到一個系統畫面上，便于運行人員查看及事故處理（圖4）。該畫面可查看每個6kV配電間隔的電壓、電流、功率因數、電度量等電量信息，也可查看保護報警信息、開關手車位置信息等。就地微機保護觸發時，保護動作信號可實時傳遞至DCS系統，對應間隔報警模塊Alarm紅燈亮，觸發“6kV 開關保護動作”大屏聲光報警，第一時間提醒運行人員關注保護動作信息。由于上送信息明確，運行人員可根據具體情況進行事故處理，大幅縮短處理時間，減少保護動作帶來的危害。

2.防誤閉鎖功能

通過通信上傳的手車位置信號、微機保護告警、跳閘信號，可在DCS系統實現軟五防功能。如可在斷路器合閘允許邏輯中增加斷路器手車工作位置、無保護告警、動作信號等相應閉鎖條件，實現軟五防與就地五防雙保險，進一步降低誤操作的可能性。為使廠用電運行管理更加自動化，通信管理機還采集了斷路器室的溫度、檢修使用的接地手車位置信號等，將遠程監控的范圍進一步擴大，也將必要的非電氣量參數增加至防誤閉鎖邏輯中，使運行操作更加安全。以汽機發電機并網允許條件為例，除無汽機發電機保護動作信號、各電氣量均在正常范圍內等常規條件外，還增加了發電機出口接地手車非工作位、發電機出口斷路器室各溫度正常等條件，使防誤閉鎖條件更加全面、準確。

3.智能抄表分析

抄表是發電廠運行人員的一項重要工作，人工抄表可能存在數據不敏感、抄錄準確率無法保證的情況。通過通信管理機上傳電氣量信息至DCS系統后，發電廠生產管理系統、生產監控系統可通過以太網訪問DCS系統數據，實現智能抄表功能。通過設置抄錄數據的上下限，系統可自動判別出異常數據，及時提醒運行人員調整（圖5）。在保證安全運行的基礎上，經濟運行、節能降耗也是發電廠的管理核心之一。通信管理機上傳的電度量信息，不僅節省了人為抄表的時間，也可為經濟分析提供更加詳實的基礎數據。目前，發電廠已實現了廠用電率、外購電量值際競賽數據自動生成功能，督促運行人員及時進行工況調整，爭取最優的運行方式。

四、結論

基于通信管理機實現的廠用電綜合管控系統在現場原有電氣設備的基礎上，僅通過增加通信管理機、通信電纜和通信卡件即可實現廠用電設備全面監控、操作防誤閉鎖和智能抄表分析等功能，經濟性較為可觀。同時，該系統具有良好的可復制性及可延展性，可用于原有廠用電監控系統的升級改造，提升發電廠自動化水平。

參考文獻：

[1]吳狄釗.北京太陽宮電廠的無線五防系統設計及其應用[D].2016.

[2]黃永忠等.et al.分布式光伏電站數據通訊管理機的設計[J].中國計量大學學報，2017（3）.

[3]劉東等.影響發電廠經濟運行的因素及相應解決措施[J].科技創新導報，2016，2（33）：170-171.

作者簡介：

童蘊真（1992.08-），女，漢族，內蒙古包頭市人，本科學歷，國電湖州南潯天然氣有限公司電氣主管，主要研究方向：電氣設備。

（作者單位：國電湖州南潯熱電有限公司）