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電氣系統監控納入DCS應用的探討
更新時間:2020-06-26 發布:www.wkskl.com

[摘 要]分析了電氣系統控制的特點,連系現實工程的運用情況介紹了電氣系統納進DCS監控的范圍和控制要求,并就有關DCS硬件設置裝備擺設、軟件功能、公用系統控制等問題進行了有益的探討,為以后同類工程提供借鑒。

  300MW及以上容量機組的熱工控制已周全采用DCS控制系統,慢慢形成了數據收集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)、燃燒器經管(BMS)四年夜系統。從現實運行情況來看,DCS較好地實現了其控制功能,并闡揚了平安經濟、使用靠得住的優點,取得了優秀的效果,而電氣控制依然采用較常規的控制手段,使用盤臺上一對一硬手操方式。隨著計較機的快速成長和控制技術的不竭提高,使得機爐控制與電氣控制日益顯得不協調,控制水平也逐漸拉年夜。為領會決這一矛盾,有用的法子就是將電氣納進DCS控制之中,這樣既哄騙DCS已成熟的渙散控制技術,又能提高電氣控制水平。電氣控制納進DCS以后,可充實哄騙DCS的手段,使電氣防誤操作等功能實現更利便、更完整,而且將相關量的顯示報警與電氣裝備的控制調理有機地連系起來,有用提高整個電氣控制的平安性和靠得住性。
  1997年7月原電力部召開了熱工自動化向導小組第六次擴年夜會,對電氣設計若何與DCS配合提出了具體定見:“實現爐、機、電集中經管,使電廠主控室爐、機、電控制水平協調成長是需要的而且在現有技術和裝備條件下是可行的,可以起到省人、省主控制室面積,便于集控值班運行的作用,而且不提高造價。向導小組要求以積極的立場加進電氣納進DCS的工程試點。”按此精神,九江電廠三期2×350MW、信陽電廠一期2×300MW、益陽電廠一期2×300MW工程電氣系統均納進DCS監控。現依據這幾個工程中具體實施的進程和要求,就電氣系統納進DCS監控的一些有關問題進行分析和探討。

1 電氣系統控制的特點

  電氣系統與熱工自動化相比在控制要求及運行進程中有著很多分歧點,電氣的主要特點浮現為:
  (1)電氣裝備相對熱工裝備而言控制對象少,操作頻率低,有的系統或裝備運行正常時,時常幾個月或更長時間才操作一次。
  (2)電氣裝備庇護自動裝配要求靠得住性高,動作速度快。發變組庇護動作速度要求在40ms之內;自動準同期采用同步電壓方式,轉速、電壓調整和滑壓控制要求在5ms之內;電壓自動調整裝配快速勵磁要求時間極短;廠用電快切裝配快速切換時間一般小于60~80ms,同步鑒定相位差5°~20°。
  (3)300MW及以上機組一般每2臺機組共用1臺起/備變,任一機組檢修都不能影響另1臺機組的正常運行,是以DCS控制應斟酌其控制方式,確保只能有1臺機組的DCS實現對共用部門的控制,同時另外一機組DCS能夠實現實時監視,而且這類操作控制權能實現切換。
  (4)電氣裝備電氣系統的聯鎖邏輯較簡單,但電氣裝備自己操作機構復雜。
  是以,機組的電氣系統納進DCS控制,要求控制系統具有很高的靠得住性。除能實現正常起停和運行操作外,尤其要求能夠實現實時顯示異常運行和事故狀態下的各類數據和狀態,并提供響應的操作指導和應急處置措施,保證電氣系統自動控制在最平安合理的工況下工作。

2 電氣系統納進DCS監控的范圍

  憑據單元機組的運行和電氣控制的特點,在工程的運用中采用將發機電—變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納進DCS監控。
  從升壓站(不包括升壓站)至電廠側的所有主廠房內電氣系統均納進DCS監控,主要系統回納為:
  發變組系統(不包括變壓器自己的透風系統);
  發機電勵磁系統;
  高壓廠用電源系統(包括廠用電源正常切換);
  低壓廠用電源系統和400VPC;
  高壓啟/備變電源系統(2臺機共用);
  柴油發機電組和保安電源(僅監視);
  直流系統和UPS系統(僅監視);
  自動同期系統;
  廠用電快切系統。
  電氣主要庇護平安自動裝配因要求DCS實現其功能今朝尚有一定的難度,而且要增加相當年夜的費用。原則上不要求經由過程DCS實現其功能,仍保留其裝配,但它們與DCS之間要有接口,常規方式采用硬接口。保留的庇護自動專用裝配主要有以下:
  發變組庇護裝配;
  自動準同期裝配(ASS);
  自動電壓調整裝配(AVR);
  廠用電快切裝配;
  故障錄波裝配。
  主廠房外輔助系統的電氣系統如輸煤、化水、制氫、電除塵等暫不納進DCS系統中。

3 電氣系統納進DCS控制水平及技術要求

  機組整套啟動時從汽鍋焚燒至發機電并網帶初始負荷夠實現全進程的自動法式控制。(固然可以設有限幾個斷點人工分析判斷決議后介進操作),或機組停機時DCS能平安停機。
  機組自啟停控制的要求是:
  機組正常起動時,當發機電到達額定轉速時,DCS將投進AVR。當發機電電壓到達額定值時,DCS將投進同期裝配。發機電與電網的同期是由同期裝配自動實現,在同期進程中經由過程DCS控制AVR、DEH,當同期條件知足時,向發機電斷路器發合閘指令。在同期合閘成功,發機電電負荷到達一定值以后,DCS將高壓廠用電系統快速從啟備變切換到高壓廠變上。
  機組正常停機時,DCS控制下降機組負荷,當機組負荷降到某一定值時,DCS將高壓廠用電系統快速切換到啟/備變系統供電;當機組負荷繼續降到零,跳開主開關,聯跳汽輪機(主汽門關閉),發機電滅磁。
  對于廠用電源系統控制的要求是:
  在機組啟動時經由過程啟/備變向廠用負荷供電;在機組正經常使用電時,由廠變供電并經低壓廠變向400VMCC低壓負荷供電以啟念頭組所必需的輔機;在廠用電消失機,為了庇護裝備和系統的平安,廠用電快切裝配應快速將廠用工作負荷自動切換至啟/備變;當確認保安段母線失壓后,應啟動事故備用柴油機供電以保證裝備平安。
  依據以上控制水平的要求,電氣監控納進DCS技術的要求是:
  (1)發機電系統能實現法式控制和軟手操控制使發機電由零起升速、升壓直到并網帶初始負荷。
  (2)廠用電系統能按啟動/遏制階段和正常運行階段的要求法式控制和軟手操來實現。
  (3)能實時顯示和記實上述發變組系統和廠用電系統的正常運行、異常運行和事故狀態下的各類數據和狀態,并提供操作指導和應急處置措施。
  (4)單元機組(爐機電)實現全CRT監控。

4 對DCS軟件、硬件要求

  為了較好地說明電氣納進DCS對軟件、硬件的要求,出格是為了對軟件作進一步的具體說明,擬定工程規模為2臺單元機組,電氣主接線采用發機電—變壓器組單元接線,接至220kV/500kV配電系統,主廠房6kV高壓廠用母線采用設兩工作段及專用公用段的接線方式。
4.1 對硬件設置裝備擺設的要求
  按傳統功能劃分,電氣納進DCS監控以后,其功能可分為數據收集(DAS)溫柔序控制(SCS)兩部門,由于電氣量同熱工量相比并沒有出格的要求,而相對動作速度快、靠得住性高的控制功能經由過程保留的電氣專用裝配來實現,是以原則上對DCS的硬件無特殊要求。對硬件的設置裝備擺設要求同熱工一致,其功能劃分融進DCS的功能之中。但基于歷史的緣由DCS由熱工人員負責,而熱工人員對電氣的控制原理知之不多,在設計、調試、生產維護等各個環節中,這部門工作仍需電氣人員來完成。加上在工程建設進程中電氣有關廠用電受電部門需提早調試投進運行,在電氣的控制功能部門即順序控制(SCS)仍建議設置電氣零丁的控制器,便于現實工作的順遂進行。其數據收集部門要求同熱工融為一體。
4.2 對軟件功能描寫
4.2.1 數據收集系統DAS功能
  數據收集系統(DAS)應接連收集和處置所有與電氣系統有關的重要測點旌旗燈號及裝備狀態旌旗燈號,以便實時向操作人員提供有關的運行信息,實現機組平安運行。一旦機組發生任何異常工況,實時報警,提高機組的可哄騙率。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、趨向顯示、報警顯示等。
  (2)制表記實:包括定期記實、事故追思記實、事務順序(SOE)記實、跳閘一覽等。
  (3)歷史數據存儲和檢索。
  (4)二次計較與機組性能。
4.2.2 順序控制系統SCS(G/A)功能
  電氣部門順序控制主要由3個功能組組成:
  (1)發機電—變壓器功能組,它包括下列順序控制子組項:
  發—變組高壓側斷路器及刀閘子組項:該子組項包括發—變組高壓側斷器及高壓側Ⅰ母及Ⅱ母隔脫離關等;
  同期子組項:該子組項包括發機電同期系統,發機電的自動同期控制由電氣專用裝配(ASS)完成,DCS應留有操作窗;
  勵磁子組項:該子組項包括發機電勵磁系統及AVR等。
  (2)廠用電源功能組,它包括下列順序控制子組項:
  高壓廠用電源子組項:該子項包括高壓廠用工作及備用分支等;
  低壓廠用電源子組項:該子組項包括6kV所聯接的廠用變壓器的6 kV側斷路器、380V側斷路器及380V側分段斷路器等;
  保安電源子組項:該子組項包括保安段的工作及備用進線的斷路器、儀控變進線斷路器及儀控分段斷路器等;
  廠用電快切子組項:該子組項包括廠用電正常快切裝配功能。
  (3)廠用公用及備用電源功能組,它包括下列順序控制子組項:
  高壓啟動/備用電源子組項:該子組項包括啟/備變高壓側斷路器、隔脫離關及6kV側斷路器、啟/備變有載調壓開關等;
  低壓廠用公用段子組項:該子組項包括6kV所聯接的變壓器6kV側斷路器、380V側斷路器及380V側分斷路器等。

5 后備監控裝備的設置裝備擺設

  憑據已建成300MW機組的運行經驗,九江、信陽、益陽電廠機爐控制中采用DCS以CRT和鍵盤監控為中心后,盡量地削減控制盤臺上的顯示儀表、操作器/開關、報警窗等,僅保留的后備監控裝備為:
  (1)模擬量旌旗燈號全數進DCS顯示,盤上僅保留少許顯示儀表。
  (2)只保留少許的重要電氣開關并取消電氣控制屏/盤,控制功能在DCS實現。關于手動同期開關的保留與否,由于自動準同期裝配產物的靠得住性已越來越高,建議取消手動同期開關。保留的后備手操開關為:發變組斷路器緊急跳閘按鈕;發機電滅磁開關跳閘按鈕;柴油發機電緊急按鈕。
  (3)報警光字牌數目保留20個左右,與熱工報警合并在一起,既削減了裝備的種類,又便于安插。

6 公用系統控制方式

  對于2臺機組的公用系統,如廠用公用及備用電源系統等與熱工控制系統一樣,DCS的設置裝備擺設能夠實現機組遏制時,另外一臺機組的運行人員能對公用系統進行監控,而且要求采用靠得住的措施,確保其控制飭令的唯一性,即在統一時間只允許一套DCS系統對公用裝備起控建造用。不能由于公用系統的存在,而使2臺機組的DCS耦合在一起。
  在工程現實運用進程中,依照DCS的特點采用了2種典型的方式來實現對公用系統的控制。九江三期的DCS是HITACHI公司生產的HIACS7000系統,在DCS的設置裝備擺設中,我們在2臺機組中設置裝備擺設不異的硬件和軟件,經由過程切換開關來實現操作權的轉換。外部裝備的旌旗燈號經由過程冗余設置裝備擺設(模擬量)或經由過程擴大轉換(開關量)劃分送進2套DCS系統。同時因保證不泛起誤操作事故,還增加了相當部門的判據條件和I/0測點,這類方式的優點是當一臺機組停運或檢修,可以較利便地對DCS進行檢查,同時也增年夜了控制的靠得住性,錯誤謬誤是增加了外部裝備的數目,增加了費用。增加一個環節也就意味著增加了故障發生的可能。信陽一期、益陽一期的DCS是由Bailey公司提供的INFI-90系統,針對其系統結構采用了公用環,公用系統的控制全數經由過程公用環設置裝備擺設來實現。2套DCS經由過程Tagnumber來實現控制,這樣較好地解決了耦合問題。這類控制方式的優點是設置裝備擺設較少,外部裝備也不用增加,有用地哄騙了信息資本;錯誤謬誤是公用環的裝備不能停電檢修,除非2臺機組均停機檢修,加重了裝備運行平安性的要求。

7 DCS投進與廠用電受電工期配合

  廠用電源控制納進DCS后,由于不設自力于DCS的硬手操,而憑據以往電廠施工經驗,在倒送廠用電時,DCS一般還沒有投運,此時高壓啟/備變、高/低壓廠用電源操作沒法實現,故要求DCS裝備安裝、調試及投運在工期上予以配合。在廠用電裝備安裝調試的同時,展開了DCS的安裝調試,出格是與廠用電有關的子系統的調試,使其投運在倒送廠用電之前,以知足電氣倒送廠用電、廠內各工藝系統的分部試運行的要求。

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