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1、DCS实现发电厂电气监控 1前言 DCS分散控制系统在国内火电厂中经过十多年的应用，无论是硬件系统、软件设计组态还是运行管理都积累了成熟的经验。随着DCS系统性能的不断提高，其可靠性、开发性、可执行性、及性能价格比也不断提高，实现机、炉、电全方位的安全经济控制已是成熟的技术，电气监控系统进入DCS已成为现实。纵观电力市场，无论机组容量大小，凡是有DCS控制的场所，必然有电气监控进入DCS。 下面就河南信阳电厂和湖南益阳电厂(2x300MW)电气监控(ECS)在DCS中的应用进行讨论。 2工程简介 河南信阳电厂，湖南益阳电厂，其一期工程均为2x300MW机组。电气主接线为发电机变压罪组升压至22
2、0kY系统，厂用电分为6kV和380V二个电压等级，二台机组设一台启动备用变压器。二个项目于1999年5月和7月与北京ABB贝利控制公司签订合同，同年7月开始工程实施，分别于2000年5月和7月通过FAT。 控制系统采用贝利Symphony(1NFl90)系统，为提高发电厂机组整体的控制水平和自动化程度，使锅炉、汽机、发电机的控制方式协调一致，实现炉、机、电单元统一值班创造良好条件，将发电机变压器组和厂用电的控制监视全部由DCS实现，电气监控为DCS的一部分。 DCS按功能划分通常具有四大功能：模拟量控制(MCS)、锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)。 电
3、气控制按功能应划人SCS，但考虑电气系统的特点和相对独立性，我们(ABB)把电气部分的控制和数采称为电气监控系统即ECS。所以在贝利的系统中还有ECS功能。 3Symphony(1NFl90)系统配置 Symphony(1NFl90)系统主要由： 操作员站CONDUCTOR VMS LTEWS工程师站， PCU过程控制单元 大屏幕监视系统组成。 操作员站：CONDUCTOR VMS，是控制系统与运行操作员间的接口。包括：控制台、功能键盘、鼠标、报警组视窗。 LTEWS工程师站：用于系统组态、编程、修改、即完成系统功能组态和画面组态的生成、下载、参数的调试和设置等。 PCU过程控制单元：采集和处
4、理现场信号，接受操作员站指令，进行逻辑判断和过程控制，并将输出指令至现场。包括：模件柜、端子柜(或模件端子混装柜)。 电气监控系统具有相对独立的PCU，所使用的主要模件有： 网络处理模件和网络接口模件：NPM01、NIS01 多功能处理器：MFPl2 I0模件：ASll3(16TC+RTD) FECl2(15 A1) DSll2(16 D1) DSM04(8 P1) DS014(16 DO) 电源模件：IPSYS01，IPFLD48 模件安装单元：IEMMU21 现场端子板：NFTP01 环路通信：10Mbits Controlway通信：1Mbits 4电气系统进入DCS控制范围 包括：单元
5、机组电气和公用电气2个部分 41 单元机组电气部分包括： a)发变组220KV断路器、隔离开关 b)发电机灭磁开关 c)励磁系统控制方式选择及PSS投切 d)AVR调压 e)自动准同期ASS f)6KV母线工作电源分支开关(1A、lB) g)6KV母线备用电源分支开关(1A、 h)6KV厂用电快切装置(1A、lB) i)低压工作变压器(1A1、lA2、lBl、1B2)6KV、380V及380V分段开关 j)低压照明变压器6KV、380V开关及照明、检修变压器380V分段开关 k)保安段工作分支开关、柴油机分支开关 l)柴油机组 m)仪控变压器380V馈线开关及380V分段开关 直流系统、UPS
6、、柴油机组由DCS进行监视，柴油机组的控制由当地PLC控制系统完成。 42 公用电气部分包括 a)启动备用变压器(SST)220KV断路器、隔离开关、有载调压 b)6KV公用段进线电源分支开关(OA、OB) c)公用变压器(#1、#2)6KV、380V及380V分段开关 d)厂区变压器(#1、#2)6KV、380V及380V分段开关 e)化学变压器(#1、#2)6KV、380V及380V分段开关 f)厂区公用变压器(#1、#2)6KV开关 g)6KV输煤馈线开关 43 发电机励磁系统自动电压调整器(AVR)、自动准同期装置(ASS)、主设备保护、厂用电快切装置采用成熟的技术和产品，其功能由独立
7、装置实现，与DCS有通讯接口或硬接线。 5ECS控制功能 51 实现发变组系统自动程序控制或软手操控制，使发电机由零起升压直至同期并网带初始负荷，或使发电机自动停机。 52 对厂用电系统，按起动停止阶段和正常运行阶段的要求实行程序控制或软手操控制，实现由工作到备用或由备用到工作电源的程序切换或软手操切换，保证机组安全运行或正常起、停机。 53 实时显示和记录(其中包括事故顺序记录)发变组系统以及厂用电系统的正常运行、异常运行和事故工况下的各种数据和状态，并提供操作指导。 54 所有由DCS操作的单个断路器(包括220KV侧隔离开关)，除具有必要的联锁功能外，还有必要的闭锁措施，防止误操作。 5
8、5 电气设备的检修试验 在操作员站可进行电气设备的检修试验操作。当某一设备处于检修时，在相应的电气系统画面上设有相应的检修试验状态显示(挂牌)，此时与该设备相关的闭锁或联锁条件均失效。为防止误操作，设有单独的检修试验画面，操作时需经运行人员进一步确认后方可投入或退出检修试验。对特别重要的设备设有必要的保护措施。 56 对厂用电公用电气系统，分别在二台机组的DCS操作员站上监视。在贝利系统中通过设置和解除操作权限的优先级(由值长决定)，来保证对公用电气控制命令的唯一性，即在任一时间内只允许在一台机组的DCS操作员站上操作。由于电气公用系统接人中央环，所以对公用系统的操作不存在切换扰动问题。当享有
9、操作权限的DCS故障时，不会对公用电气系统的监控产生任何影响，不存在操作权限转让问题。值长可以根据运行方式将操作权限授权给任意一台机组的DCS，选择灵活。 57 发电机励磁系统电压调节、发变组同期、电气设备保护、6KV厂用电快切功能由独立的装置实现，DCS控制自动装置的起停和方式的选择并进行状态监视。 58 主要电气设备的运行累计时间。 59 电气主要参数的XY曲线图(有效值)。 6电气监控系统分析 61 数据采集于监视 现场电气信号种类主要有：420mA模拟量输入、RTD温度量输入、脉冲电度量输入、数字量输入、和数字量输出。在Symphony(1NFIg0)系统中，有专门的模件通过硬接线直接
10、从现场采集和处理这些信号。 此外，对于电气专用自动装置和系统也可以采用通讯方式。Symphony(1NFl90)系统与其它系统的接口方式有：串行通讯方式、以太网方式和通过INFI环上的ICI进行通讯，根据具体的过程要求可选用不同的通讯接口方式。在实际工程中北京贝利具有许多成功的应用实例。此次在信阳项目上与柴油发电机PLC控制系统的接口即采用串行通讯接口方式。 信阳电气IO点共1048点。其中Al：186点；DI：685点；PI：23点；DO：154点 益阳电气IO点共712点，其中Al：106点；DI：432点；PI：48点；DO：126点 62 MFP配置： 多功能处理器模件(MFP)是Sy
11、mphony(1NFl90)模件系列中功能最强的一种模件，它是一种多回路模拟、顺序、批处理的高性能控制器。这种控制器为解决过程控制提供了强有力的工具。它可满足数据采集，信息处理的要求，提供真正的点对点的通讯。 此模件具有一套用途广泛的功能码，用它可以处理很复杂的控制策略，MFP最多可以与64个不同组合的子模件通讯。 为适应冗余的处理器，MFP有1MBPS的CPU对CPU的通讯链，这条链可使后备的MFP在主MFP工作时，处于热备状态，一旦由于某种原因主MFP离线，后备的MFP就会无扰动的自动切换上去。 电气监控系统，通常按电气子系统划分，冗余配置。根据各工程项目电气系统的规模和具体要求配置的MF
12、P的对数不同。例如信阳项目为：发变组、高厂变；6KV400V低压厂用电原；柴油机、UPS直流、440VMCC启备变；公用厂用电5对MFP，益阳项目为4对。 63 电气控制 631 控制逻辑 信阳项目控制逻辑框图由河南电力设计院提供。 益阳项目控制逻辑框图根据湖南电力设计院控制要求，由北京贝利公司完成，设计院、电厂和中试所在设计联络会上讨论确认。 北京贝利公司根据控制逻辑图进行电气控制功能的设计组态、调试。 电气控制功能设计组态主要原则如下： 1)发变组220KV断路器、隔离开关 发变组220KV断路器 正常操作决不允许操作人员直接发指令使220KV开关闭合，而必须通过启动ASS，当ASS判断同
13、期条件满足后，ASS发合闸指令至220KV开关合闸回路使之闭合。但在检修试验状态时，运行人员通过操作票可以在控制站上直接进行开关的分合闸操作。通常分闸操作无闭锁条件。 DCS实现隔离开关的正常操作和母线倒闸操作，逻辑完成隔离开关之间、隔离开关与断路器及隔离开关与母联断路器的操作闭锁功能。 2)自动准同期(ASS) 在OIS上，可进行ASS控制方式的选择(ASS调速DEH调速)及ASS的启动和复归。 发变组220KV母线隔离开关(刀闸)有一个闭合，且220KV断路器合闸条件满足，ASS装置并已复位，运行人员通过启动ASS将发变组220KV断路器同期并网。 3)发电机励磁调节(AVR) 在OIS上
14、，可进行AVR运行方式的选择(AVR手动、自动、恒功率因数、PSS投切)。 运行人员可以在控制站手动升、降压，在机组并网和解列顺控中也可按组态中的设定值自动升压或降压。 4)6KV母线工作、备用电源进线开关 6KV母线工作与备用电源之间的正常切换，通过操作员启动厂用电快切装置ATS，ATS捕捉到同期后，输出指令分别至工作、备用电源进线开关的跳合闸回路实现正常切换。 如正常切换采用独立的同期装置，而不通过快切，则在OIS上应通过启动同期装置来完成。 当6KV工作、备用电源进线开关只有在检修试验状态时，运行人员可以在控制站上进行开关的远方检修试验的合闸操作。 5)6KV厂用电快切装置(ATS) 在OIS上，可进行ATS控制方式的选择(并联或串联)，复归、及出口闭锁。 当6KV母线工作电源进线开关或备用电源进线开关满足合闸操作条件，且其中一个开关为合状态，ATS无故障，装置并已复位，运行人员通过启动ATS的手动切换功能完成6KV厂用电工作电源与备用电源之间的正常切换。 事故切换由
