電氣監(jiān)控在DCS中的應(yīng)用

0　概述
　　隨著機組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，火力發(fā)電廠的自動化程度越來越受重視，并隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而不斷地改進(jìn)和提高。
　　火力發(fā)電廠的自動化通常劃分為熱工自動化和電氣自動化兩大部分。
　　從80年代后期，隨著以微處理器為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)(DCS)在電廠中的廣泛應(yīng)用，熱工自動化控制水平有了極大的提高，實現(xiàn)了對機、爐統(tǒng)一監(jiān)控和管理。
　　但由于傳統(tǒng)的原因，電氣的監(jiān)控仍停留在常規(guī)的表計、光字牌、手操站，控制邏輯通過繼電器用硬接線方式實現(xiàn)，自動化水平較低。
　　無論是熱工自動化還是電氣自動化，它們的監(jiān)控對象均可轉(zhuǎn)換成開關(guān)量、模擬量和脈沖量，而這些對具有強大處理能力的計算機而言都是很容易實現(xiàn)的。因此，把電氣監(jiān)控納入基于微處理器的DCS是完全可行的，也是很有必要的。這對提高整個單元機組的自動化水平，協(xié)調(diào)機爐電的發(fā)展是件十分有益的事。

1　電氣監(jiān)控在DCS中的應(yīng)用
　　在國外項目中，由西門子公司提供的DCS，電氣監(jiān)控進(jìn)入DCS是件平常事。在國內(nèi)的福州二期、陽城電廠、邯峰電廠、德州三期和揚州二電廠等，西門子公司作為DCS的承包商，電氣監(jiān)控都已被納入DCS。
　　揚州二電廠1號機組已于1998年11月12日順利通過了168 h滿負(fù)荷運行考核，到目前為止揚二工程電氣監(jiān)控納入DCS的范圍在全國所有電廠應(yīng)用中是最全面、最深入的。下面介紹電氣進(jìn)入DCS在揚二電廠的使用情況。
1.1　控制范圍
　　控制范圍包括：高壓發(fā)變組開關(guān)；啟動同期裝置、選擇同期方式、發(fā)出分合閘命令；中、低壓廠用電系統(tǒng)(10 kV，3 kV，400 V母線進(jìn)線開關(guān)和饋線開關(guān)，機爐島動力中心和馬控中心，中壓廠用電切換，低壓廠用電切換)；手動有載調(diào)壓和啟動柴油發(fā)電機。
　　對高壓發(fā)變組的開關(guān)、隔離開關(guān)和接地刀閘由DCS發(fā)出合閘和分閘命令，但聯(lián)鎖和控制邏輯在500 kV就地控制柜中實現(xiàn)。開關(guān)同期條件的判斷是在專用裝置ASS中實現(xiàn)，DCS用于選擇同期方式，發(fā)出分、合閘控制命令。
　　對中、低壓廠用電系統(tǒng)，控制和聯(lián)鎖邏輯均在DCS中實現(xiàn)，各個開關(guān)(驅(qū)動器)根據(jù)自動命令、手動命令、保護(hù)命令等不同的優(yōu)先級來進(jìn)行合閘和分閘控制，命令同時還有相應(yīng)的釋放條件，當(dāng)條件滿足時，命令才能發(fā)出去，否則命令被閉鎖，可有效地防止開關(guān)誤動。
1.2　監(jiān)視范圍
　　除控制范圍所包含的幾項外，還包括：主電源系統(tǒng)(發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)、主變、廠高變、起備變和封閉母線)，直流系統(tǒng)(DC 110 V和DC 230 V系統(tǒng))，柴油發(fā)電機及其動力中心和交流不停電電源系統(tǒng)。
　　被監(jiān)視的電氣信號有：模擬量4～20 mA(電壓、電流、功率、頻率)，Pt100或熱電偶(溫度)，開關(guān)量(如開關(guān)的各種狀態(tài))和脈沖量(如電度量)。
　　所有這些信號經(jīng)相應(yīng)的功能模件采集進(jìn)來并打上時間標(biāo)簽，送到自動化處理器。再經(jīng)工廠總線、處理單元和終端總線后送至操作與監(jiān)視系統(tǒng)，供監(jiān)視、報表、曲線和計算等功能使用。
　　由于DCS對開關(guān)量有1 ms的分辨率，沒有必要再采用專門的事故順序記錄裝置。
　　運行人員通過29幅電氣畫面(包括了主系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、啟備電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、柴油發(fā)電機系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和相應(yīng)的保護(hù)報警系統(tǒng))，可對電氣系統(tǒng)在CRT上進(jìn)行監(jiān)視和控制。
1.3　硬接線監(jiān)控設(shè)備的布置
　　發(fā)電機電氣盤GEB為馬賽克盤，長、高分別為2 800 mm×1 400 mm。上面布置有500 kV、發(fā)變組、高廠變、中低壓廠用電、柴油發(fā)電機和UPS系統(tǒng)，除此以外還有勵磁系統(tǒng)控制元件。其中手操站48個，各種表計7個，光字牌192個。
　　所有進(jìn)GEB的信號都通過DCS，因此GEB僅作為操作員終端的后備，并非一般意義上的硬手操。
1.4　電氣監(jiān)控在DCS的配置
1.4.1　控制站的設(shè)置
　　由于所有進(jìn)DCS的電氣I/O點有1 400點，占整個DCS的20%，在硬件配置上，用了一對專門的自動化處理器。作為網(wǎng)上的一個子站，它包括2個控制柜，其中一個為基本柜，另一個為擴展柜。
1.4.2　操作員站的設(shè)置
　　由于各個操作員站可互用，任一個操作員站上均可調(diào)出任一個畫面，原則上電氣沒設(shè)獨立的操作員站。
1.4.3　與其它系統(tǒng)的接口
　　電氣的勵磁系統(tǒng)AVR、自動準(zhǔn)同期ASS、保護(hù)、中壓快速切換和故障錄波儀均由專用裝置實現(xiàn)，但留有與DCS的硬線接口。

2　結(jié)束語
　　由于揚州二電廠是第一次把電氣監(jiān)控納入DCS，因此在做法上有許多保留。通過實際運行效果看，沒有必要在GEB上保留大量的手操站、表計和光字牌。
　　由于電氣設(shè)備位置比較分散，在設(shè)備和I/O點較集中的地方(如升壓站和繼電器樓)，宜采用遠(yuǎn)程I/O站，通過光纜把電氣量送入DCS。這樣可減少現(xiàn)場電纜，降低造價，便于維護(hù)。
　　由于DCS具有豐富的功能塊，強大的運算功能，它可依據(jù)一定的條件和步驟完成子組或成組功能。在DCS接收自動同期指令后，通過邏輯運算，判斷發(fā)變組、高壓側(cè)斷路器在斷開位置、機組已開至預(yù)定轉(zhuǎn)速等條件成立，投入AVR，由AVR調(diào)壓。當(dāng)電壓已建立和自動準(zhǔn)同期條件滿足時，DCS發(fā)出指令投入ASS，ASS通過與AVR及DEH的接口，實現(xiàn)ASS對AVR和DEH的調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)對發(fā)電機電壓和轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)，待同期調(diào)節(jié)滿足時，由ASS向斷路器發(fā)出同期合閘指令。所有這些成組功能宜在DCS中實現(xiàn)。
　　電氣監(jiān)控進(jìn)入DCS，但往往DCS設(shè)備到貨較遲而倒送電較早。在揚州二電廠倒送電時采取了臨時措施，從GEB上直接引線至端子柜和中間繼電器柜而跳過了控制柜，在GEB上進(jìn)行操作和觀測。由此可見，電氣監(jiān)控進(jìn)了DCS后，應(yīng)考慮DCS提前到貨，電子設(shè)備間、工程師室和主控室也應(yīng)提前具備DCS就位條件，使倒送電時就能用上DCS，充分發(fā)揮DCS的作用。
　　目前，揚州二電廠的電氣公用系統(tǒng)仍放在1號機中，只能由1號機進(jìn)行監(jiān)控。但正在施工的德州三期工程2×660 MW機組，公用系統(tǒng)作為一個獨立的自動化子站和一個獨立的功能區(qū)，在兩臺機組的終端總線之間有一網(wǎng)橋。系統(tǒng)正常時由5號機進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)5號機檢修或故障時，可由6號機取而代之。

作者簡介：朱能飛(1968-)，男，工程師，從事熱工自動化的研究工作。

作者單位：(西門子電站自動化有限公司，江蘇　南京　210003)