發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)監(jiān)控納入DCS的應(yīng)用過(guò)程

　 300 MW及以上容量機(jī)組的熱工控制已全面采用DCS控制系統(tǒng)，逐步形成了數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）、燃燒器管理（BMS）四大系統(tǒng)。從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，DCS較好地實(shí)現(xiàn)了其控制功能，并發(fā)揮了安全經(jīng)濟(jì)、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，取得了良好的效果，而電氣控制仍然采用較常規(guī)的控制手段，使用盤(pán)臺(tái)上一對(duì)一硬手操方式。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展和控制技術(shù)的不斷提高，使得機(jī)爐控制與電氣控制日益顯得不協(xié)調(diào)，控制水平也逐漸拉大。為了解決這一矛盾，有效的辦法就是將電氣納入DCS控制之中，這樣既利用DCS已成熟的分散控制技術(shù)，又能提高電氣控制水平。電氣控制納入DCS以后，可充分利用DCS的手段，使電氣防誤操作等功能實(shí)現(xiàn)更方便、更完備，并且將相關(guān)量的顯示報(bào)警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性。電氣設(shè)計(jì)與DCS的有機(jī)配合，可實(shí)現(xiàn)爐、機(jī)、電集中管理，使電廠(chǎng)主控室爐、機(jī)、電控制水平協(xié)調(diào)發(fā)展是必要的而且在現(xiàn)有技術(shù)和裝備條件下是可行的，可以起到省人、省主控制室面積，便于集控值班運(yùn)行的作用，而且不提高造價(jià)。

一.氣系統(tǒng)控制的特點(diǎn)

　電氣系統(tǒng)與熱工自動(dòng)化相比在控制要求及運(yùn)行過(guò)程中有著很多不同點(diǎn)，電氣的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：

　（1） 相對(duì)熱工設(shè)備而言控制對(duì)象少，操作頻率低，有的系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，時(shí)常幾個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間才操作一次。

　 （2）電氣設(shè)備保護(hù)自動(dòng)裝置要求可靠性高，動(dòng)作速度快。發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作速度要求在40 ms以?xún)?nèi)；自動(dòng)準(zhǔn)同期采用同步電壓方式，轉(zhuǎn)速、電壓調(diào)整和滑壓控制要求在5 ms以?xún)?nèi)；電壓自動(dòng)調(diào)整裝置快速勵(lì)磁要求時(shí)間極短；廠(chǎng)用電快切裝置快速切換時(shí)間一般小于60～80 ms，同步鑒定相位差5°～20°。

　 （3）300 MW及以上機(jī)組一般每2臺(tái)機(jī)組共用1臺(tái)起／備變，任一機(jī)組檢修都不能影響另1臺(tái)機(jī)組的正常運(yùn)行，因此DCS控制應(yīng)考慮其控制方式，確保只能有1臺(tái)機(jī)組的DCS實(shí)現(xiàn)對(duì)共用部分的控制，同時(shí)另一機(jī)組DCS能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視，并且這種操作控制權(quán)能實(shí)現(xiàn)切換。

　（4）電氣設(shè)備電氣系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單，但電氣設(shè)備本身操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜。

　 因此，機(jī)組的電氣系統(tǒng)納入DCS控制，要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。除了能實(shí)現(xiàn)正常起停和運(yùn)行操作外，尤其要求能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供相應(yīng)的操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施，保證電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制在最安全合理的工況下工作。

二.氣系統(tǒng)納入DCS監(jiān)控的范圍

　根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn)，在工程的應(yīng)用中采用將發(fā)電機(jī)—變壓器組和廠(chǎng)用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入DCS監(jiān)控。

　從升壓站（不包括升壓站）至電廠(chǎng)側(cè)的所有主廠(chǎng)房?jī)?nèi)電氣系統(tǒng)均納入DCS監(jiān)控，主要系統(tǒng)歸納為發(fā)變組系統(tǒng)（不包括變壓器本身的通風(fēng)系統(tǒng)）；高壓廠(chǎng)用　　電源系統(tǒng)（包括廠(chǎng)用電源正常切換）；低壓廠(chǎng)用電源系統(tǒng)和400 VPC；高壓?jiǎn)ⅲ瘋渥冸娫聪到y(tǒng)（2臺(tái)機(jī)共用）；柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源（僅監(jiān)視）；直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)（僅監(jiān)視）。

　 電氣主要保護(hù)安全自動(dòng)裝置因要求DCS實(shí)現(xiàn)其功能目前尚有一定的難度，并且要增加相當(dāng)大的費(fèi)用。原則上不要求通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)其功能，仍保留其裝置，但它們與DCS之間要有接口，常規(guī)方式采用硬接口。保留的保護(hù)自動(dòng)專(zhuān)用裝置主要有發(fā)變組保護(hù)裝置；自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置（ASS）；自動(dòng)電壓調(diào)整裝置（AVR）；廠(chǎng)用電快切裝置；故障錄波裝置。

　主廠(chǎng)房外輔助系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)如輸煤、化水、制氫、電除塵等暫不納入DCS系統(tǒng)中。

三.入DCS控制水平及技術(shù)要求

　 機(jī)組整套啟動(dòng)時(shí)從鍋爐點(diǎn)火至發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶初始負(fù)荷能夠?qū)崿F(xiàn)全過(guò)程的自動(dòng)程序控制，以及機(jī)組停機(jī)時(shí)DCS能安全停機(jī)。

　 3．1機(jī)組自啟停控制的要求

　 機(jī)組正常起動(dòng)時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，DCS將投入AVR。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到額定值時(shí)，DCS將投入同期裝置。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的同期是由同期裝置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在同期過(guò)程中通過(guò)ASS控制AVR、DEH，當(dāng)同期條件滿(mǎn)足時(shí)，ASS向發(fā)電機(jī)斷路器發(fā)合閘指令。在同期合閘成功，發(fā)電機(jī)電負(fù)荷達(dá)到一定值之后，DCS將高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)快速?gòu)膯渥兦袚Q到高壓廠(chǎng)變上。

　 機(jī)組正常停機(jī)時(shí)，DCS控制降低機(jī)組負(fù)荷，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降到某一定值時(shí)，DCS將高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)快速切換到啟／備變系統(tǒng)供電；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)降到零，跳開(kāi)主開(kāi)關(guān)，聯(lián)跳汽輪機(jī)（主汽門(mén)關(guān)閉），發(fā)電機(jī)滅磁。

　 3．2對(duì)于廠(chǎng)用電源系統(tǒng)控制的要求

　 在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)通過(guò)啟／備變向廠(chǎng)用負(fù)荷供電；在機(jī)組正常用電時(shí)，由廠(chǎng)變供電并經(jīng)低壓廠(chǎng)變向400VMCC低壓負(fù)荷供電以啟動(dòng)機(jī)組所必需的輔機(jī)；在廠(chǎng)用電消失時(shí)，為了保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)的安全，廠(chǎng)用電快切裝置應(yīng)快速將廠(chǎng)用工作負(fù)荷自動(dòng)切換至啟／備變；當(dāng)確認(rèn)保安段母線(xiàn)失壓后，應(yīng)啟動(dòng)事故備用柴油機(jī)供電以保證設(shè)備安全。

　 依據(jù)以上控制水平的要求，電氣監(jiān)控納入DCS 技術(shù)的要求是：

　（1） 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)程序控制和軟手操控制使發(fā)電機(jī)由零起升速、升壓直到并網(wǎng)帶初始負(fù)荷。

　 （2）廠(chǎng)用電系統(tǒng)能按啟動(dòng)／停止階段和正常運(yùn)行階段的要求程序控制和軟手操來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　（3）時(shí)顯示和記錄上述發(fā)變組系統(tǒng)和廠(chǎng)用電系統(tǒng)的正常運(yùn)行、異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施。

　 （4）單元機(jī)組（爐機(jī)電）實(shí)現(xiàn)全CRT監(jiān)控。

四.DCS軟件、硬件要求

　 為了較好地說(shuō)明電氣納入DCS對(duì)軟件、硬件的要求，特別是為了對(duì)軟件作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，擬定工程規(guī)模為2臺(tái)單元機(jī)組，電氣主接線(xiàn)采用發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線(xiàn)，接至220 kV／500 kV配電系統(tǒng)，主廠(chǎng)房6 kV高壓廠(chǎng)用母線(xiàn)采用設(shè)兩工作段及專(zhuān)用公用段的接線(xiàn)方式。

　4．1對(duì)硬件配置的要求

　 按傳統(tǒng)功能劃分，電氣納入DCS監(jiān)控之后，其功能可分為數(shù)據(jù)采集（DAS）和順序控制（SCS）兩部分，由于電氣量同熱工量相比并沒(méi)有特別的要求，而相對(duì)動(dòng)作速度快、可靠性高的控制功能通過(guò)保留的電氣專(zhuān)用裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此原則上對(duì)DCS的硬件無(wú)特殊要求。對(duì)硬件的配置要求同熱工一致，其功能分別融入DCS的功能之中。但基于歷史的原因DCS由熱工人員負(fù)責(zé)，而熱工人員對(duì)電氣的控制原理知之不多，在設(shè)計(jì)、調(diào)試、生產(chǎn)維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，這部分工作仍需電氣人員來(lái)完成。加上在工程建設(shè)過(guò)程中電氣有關(guān)廠(chǎng)用電受電部分需提前調(diào)試投入運(yùn)行，在電氣的控制功能部分即順序控制（SCS）仍建議設(shè)置電氣單獨(dú)的控制器，便于實(shí)際工作的順利進(jìn)行。其數(shù)據(jù)采集部分要求同熱工融為一體。

　 4．2對(duì)軟件功能描述

　 4．2．1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS功能

　 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）應(yīng)連續(xù)采集和處理所有與電氣系統(tǒng)有關(guān)的重要測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全運(yùn)行。一旦機(jī)組發(fā)生任何異常工況，及時(shí)報(bào)警，提高機(jī)組的可利用率。一般有下列功能：

　 （1） 顯示：包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示等。
　 （2）制表記錄：包括定期記錄、事故追憶記錄、事件順序（SOE）記錄、跳閘一覽等。
　（3）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索。
　 （4）次計(jì)算與機(jī)組性能。

　 4．2．2順序控制系統(tǒng)SCS（G／A）功能

　 電氣部分順序控制主要由3個(gè)功能組組成：

　（1） 發(fā)電機(jī)－變壓器功能組。發(fā)－變組高壓側(cè)斷路器及刀閘子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括發(fā)－變組高壓側(cè)斷路器及高壓側(cè)Ⅰ母及Ⅱ母隔離開(kāi)關(guān)等。

　 同期子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括發(fā)電機(jī)同期系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的自動(dòng)同期控制由電氣專(zhuān)用裝置（ASS）完成，DCS應(yīng)留有操作窗；勵(lì)磁子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及AVR等。

　（2）廠(chǎng)用電源功能組。高壓廠(chǎng)用電源子組項(xiàng)：該子項(xiàng)包括高壓廠(chǎng)用工作及備用分支等；低壓廠(chǎng)用電源子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括6 kV所聯(lián)接的廠(chǎng)用變壓器的6kV側(cè)斷路器、380 V側(cè)斷路器及380 V側(cè)分段斷路器等；保安電源子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括保安段的工作及備用進(jìn)線(xiàn)的斷路器、儀控變進(jìn)線(xiàn)斷路器及儀控分段斷路器等。

　（3）廠(chǎng)用公用及備用電源功能組。高壓?jiǎn)?dòng)／備用電源子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括啟／備變高壓側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及6kV側(cè)斷路器、啟／備變有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)等；低壓廠(chǎng)用公用段子組項(xiàng)：該子組項(xiàng)包括6 kV所聯(lián)接的變壓器6 kV側(cè)斷路器、380 V側(cè)斷路器及380 V側(cè)分?jǐn)嗦菲鞯取?/FONT>