國產DCS系統在我省熱控改造中的應用

一、概 述
甘肅電網位于西北電網的中心，南接青海、北接寧夏、西延新疆、東送陜西，在電網中起到十分重要的作用。而作為電網支撐點的電源點--發電廠的安全、可靠、經濟運行就尤為重要。由于我省新老火電機組熱工控制水平較不平衡，新機組大多采用可靠性高的DCS分散控制系統，如靖遠電廠的WDPF系統、平涼電廠OVATION系統,而中小型機組(100MW及以下)則大多采用常規儀表控制系統，如二熱電廠，永昌電廠，隨著我省電力工業改革的不斷發展和深入，以及廠網分開，競價上網的不斷深化，如何使中小型機組在新的形勢下適應電網不斷提高的安全、經濟運行的發展需要，將成為今后工作的重點。當前我省中小型機組的技術改造迫在眉睫，而如何選擇可靠性高，組態方便，操作靈活，性能價格比高的國產DCS就尤為關鍵。
蘭州西固熱電有限公司#10爐為我國60年代末期投資建成的鍋爐,原熱工控制系統為常規儀表控制系統，2001年底經省電力公司批準決定向社會公開招標對其進行技術改造。
通過對DCS主控設備可靠性和性價比的深入細致的分析和比較，最終確定中國電力科學研究院開發的EDPF-NT系統為DCS主控設備，北京施耐德電氣公司的Modicon TSX Quantum產品為鍋爐FSSS主控設備。
二、DCS改造范圍及系統配置
根據《蘭州西固熱電有限責任公司#10爐計算機控制系統（DCS）改造項目招標文件》和《蘭州西固熱電有限責任公司#10爐FSSS改造項目招標文件》的要求， #10爐熱工控制系統改造分為FSSS（鍋爐滅火保護系統）和DCS(分散控制系統)改造兩部分。其中FSSS系統主控設備選用了美國Schneider公司的Modicon TSX Quantum系列PLC, 系統設計總點數為160點。火檢裝置為中能公司最新研制開發的ZFDZ系列智能型火檢裝置。DCS系統主控設備選用中國電力科學研究院獨立開發、擁有完全自主版權的EDPF-NT分散控制系統。系統設計總點數為356點，其中模擬量點為164點（包括熱電偶及熱電阻），實際使用140點；開關量點為192點，實際使用105點（SOE共56點）。FSSS系統和DCS系統由不同的硬件組成，FSSS、DCS系統既相對獨立又相互關聯。系統配置操作員2個，工程師站1個。
FSSS系統采用雙CPU、雙電源、重要的I/O點冗余配置。這種配置可使任意CPU、電源、重要的I/O點故障時，不影響系統的正常運行。
為可靠起見，FSSS系統除了在#1操作員站操作外，還保留了FSSS備用操作面板，重要的操作及顯示還可在FSSS備用操作面板上實現。
三、DCS 、FSSS功能及特點
EDPF-NT是由中國電力科學研究院獨立開發、擁有完全自主版權的分散控制系統。EDPF-NT系統是吸取90年代國際上眾多同類系統的先進思想，并充分結合我國國情而設計開發的一套分散控制系統。EDPF-NT系統以迅速發展的網絡通訊技術為基礎，以面向功能和對象而實現的"站"為基本單元，再配以獨具特色的專用分布式動態實時數據庫，加之專門為分散控制系統而設計、開發的高性能的全分散型智能測控子系統，使之成為一套集現代設計思想和現代技術于一體的先進系統。具有以下特點。
1）高可靠性和高可利用率
EDPF-NT系統所有重要設備和環節全部采用冗余設計，所有重要功能都采用了多重容錯方式實現，以確保系統的可靠性。
具有良好的可維護性
EDPF-NT具有完善的自診斷功能，并以CRT畫面形式全面提供自診斷信息，可診斷網絡、站、模塊，直到I/O點，通過這些信息，用戶可及時、準確地進行故障定位，將維修時間減至最少。
2）具有良好的適應性
可通過組態來配置應用規模，實現從大規模應用到小規模應用的廣泛適應性，系統還允許將多個站的功能集成在一個站實現，以滿足有特殊要求的工程或微型工程的需要。
3）具有良好性能價格比
系統費用約為同類進口系統的30％到50％，運行后的維護費用約為1/10；如果考慮到服務、維修及備品備件的本地化，中文界面和中文文檔資料的使用方便性等因素，較之國外系統將有更大優勢。
4）系統安全耐用，抗干擾能力強
強化的結構設計，所有I/O模塊和電源模塊采用全封閉結構，防塵、防靜電、抗電磁干擾。I/O卡可適應現場惡劣環境。
EDPF-NT系統的所有輸入/輸出模件，均滿足ANSI/IEEE427"沖擊電壓承受能力試驗導則（SCW）"的規定，在誤加250V直流電壓或交流峰一峰電壓時，不損壞系統模件。尤其值得一提的是：EDPF-NT DCS系統的輸入模件均設計安裝了獲得專利技術的通道過電壓保護電路，強電輸入將使通道阻塞，撤除強電信號后，通道自動恢復工作，真正實現了誤加380伏交流信號不損壞器件。
5）系統設計簡潔
力求用最少種類和專用設計的 I/O 卡滿足復雜的應用要求: 16個熱偶、熱阻、電壓、變送器等信號可以接入同一個AI模塊,大大有利于設計和電纜敷設.。
所有DI輸入均可由軟件定義為SOE，分辨率優于1ms。對于重要的AO輸出，可以作到通道間的雙冗于結構，以進行重要的模擬量輸出控制，兩塊AO卡輸出熱備份，無擾切換。
6）系統處理周期快、控制精度高，自診斷能力強，滿足用戶的高要求系統最快處理周期達30ms。各類型模擬量采集精度均優于1‰ 。模擬量輸出精度也優于1‰ 。具有完整的分層自診斷功能，可診斷網絡、站、I/O卡件直至I/O點。
7）系統組態方便，易學易用，而且操作方便
漢化界面，運行人員可以在任何操作畫面上查看任一點的詳細信息,而不需要專門查看數據庫。
四、結束語
西固電廠#10爐FSSS、DCS系統既相對獨立又相互關聯。FSSS系統和DCS系統由不同的硬件組成，這種結構最大限度地發揮了Modicon TSX Quantum系統和EDPF-NT系統的優勢，從電力行業的應用情況來看，可以說是最可靠、最經濟的系統構成。就目前國內200MW及其以下機組國產化DCS的應用而言EDPF-NT系統具有領先地位。
經測試EDPF-2000各項指標均符合電力部規劃院頒布的《火力發電廠分散控制系統技術規范書》(G-RK-95-51)的質量標準要求。
通過此次技術改造，極大地提高了#10爐運行的可靠性和經濟性，降低了運行人員的勞動強度，減輕了檢修人員的維護量。
改造后近兩年的運行實踐證明未出現過保護誤動和拒動現象，保護動作正確率100%。自動投入率86%。DAS投入率100%。減少了非正常停爐的次數，節約了燃油。降低了生產成本。
目前該系統已在國內130多家電力行業應用，改造的最大單機容量為到300MW。我省繼西固熱電有限公司#10爐改造后蘭州第二熱電廠在DEH改造中（由我所調試項目）也成功應用了EDPF-NT。結合我省經濟情況，目前除了靖遠電廠、平涼電廠以及西固電廠#9、#10機采用了美國西屋公司的WDPF和OVATION分散控制系統外，蘭州第二熱電廠、西固熱電廠、永昌電廠、連城電廠等100MW型機組面臨技術改造，西固電廠#10爐熱控系統的成功改造為今后的我省熱控DCS的改造開創了新的思路，相信必將有廣闊的推廣前景。
五、存在的問題及完善目標
由于EDPF-NT系統LOOP 、LADDER的組態環境為DOS環境而數據庫以及畫面的組態為Windows NT，在組態過程中需要切換 ，給軟件組態造成一定不便，尚需完善。