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火電廠電氣控制與DCS系統

時間:2017-02-06 09:42來源:www.ywngxq.tw 作者:張軍 點擊:
摘要:近年來,集散控制系統(DCS)已經在各類火電廠中得到了廣泛的應用,截止到目前為止,已經取得了良好的應用效果。但是在各種主觀與客觀因素的影響之下,火電廠電氣控制系統依然使用獨立的電控系統或者控制模式,并未將DCS系統全面的應用至其中,這就直接影
摘要:近年來,集散控制系統(DCS)已經在各類火電廠中得到了廣泛的應用,截止到目前為止,已經取得了良好的應用效果。但是在各種主觀與客觀因素的影響之下,火電廠電氣控制系統依然使用獨立的電控系統或者控制模式,并未將DCS系統全面的應用至其中,這就直接影響著系統之間的協調性以及火電廠運行的經濟效益。本文主要分析火電廠電氣系統使用DCS系統的必要性以及應用過程的注意事項。
  關鍵詞:DCS應用;電氣系統;控制方式
  引言
  從20世紀80 年代末開始,我國新建的火電機組開始全面采用集散控制系統(DCS),目前,部分火電廠只是進行機組熱動部分的改造,有些火電廠只是將輔機開關量控制的小部分功能納入DCS 系統,還有些火電廠將發電機、變壓器等主機部分的一些開關閘盒控制交由DCS 系統完成,但是很多火電企業正在積極嘗試與探索,試圖以通訊手段將部分和全部硬接線信號予以替代并納入DCS控制,從而實現降本增效。
  一、火電廠電氣系統使用DCS系統的必要性
  目前,火電廠電氣專業自動化技術已得到了大范圍的推廣,在電氣專業的管理方面也積累了十分豐富的經驗。實際上,電力專業水平的提升主要取決于計算機技術與網絡技術的發展,但是從設計與管理層面而言,火電廠電氣專業一直是一種獨立的系統,這就導致火電廠電氣專業在計算機技術以及網絡技術的應用中出現了一些滯后性。
  近年來,隨著工業控制自動化及微電子技術的不斷發展和應用,國內的專家學者也在電氣設備自動化領域尋求新的突破,為DCS系統在火電廠電氣專業中的應用奠定了良好的發展基礎。DCS系統有著良好的可靠性,能夠規避由于按鈕、硬接線等引致的故障,也避免了大量操作終端的應用。
  二、電氣系統控制的特點
  (一)電氣系統參數測量的本質可歸結在對電壓、電流信號的測量和作用,其它如功率、電度、相位、電抗等參數都屬于電流、電壓的二次參數。PT、CT 以及相應的電量變送器為測量的手段,狀態測量只有開關的輔助接點,開關、斷路器、接觸器是電氣控制對象,但電磁線圈是對控制系統的輸出直接動作的。從輸入、輸出看比較簡單,但是在交流回路中,交叉的結果就對控制裝置提出了更高的抗干擾要求。
  (二)異常狀態的發展速度和電氣參量的變化速度是ms 級,保護、連鎖系統輸出動作、邏輯運算也必須是ms 級的。因此,對自動化裝置本身電氣控制的運算處理速度、信號采集要求也很高。如果這些功能要讓DCS 完成,則必須加快過程控制站的處理速度,否則處理容量和能力降低,必將影響到其他功能的正常實現或者導致硬件增加。
  (三)運行過程中過程參數的調節也很少,電氣系統操作量極少,除勵磁電壓外幾乎沒有可調節的量,大都是由保護裝置自動處理運行過程的異常狀態。電氣系統的正常操作是對電氣運行方式的切換、局部系統和裝置的切投。這類操作速度響應要求不高,操作的頻率也比較低,但是對操作的準確性要求高。
  三、電氣監控系統加入DCS 控制
  (一)網絡結構
  DCS 系統在環網的基礎上采用雙網冗余結構,又加了一道保險,形成冗余容錯網;遵循節點間點對點通信在網絡節點的分布上,相對獨立的原則;在遠程控制器之間采用光纖作為傳輸介質為建立通信創造了條件;以太網交換機對各端口的數據具有根據網絡數據的地址進行分流的功能,存在著冗余DPU 之間點對點的實時數據拷貝和跟蹤,通過在同一交換機上將相關的冗余DPU 連接,在本地的交換機上各個冗余DPU 之間的點對點數據傳輸直接轉發,減輕了主干網的網絡負荷。由此而言,DCS系統具有較為可靠、安全的網絡構架。
  (二)DCS 控制實現形式
  目前,DCS 監控大容量機組的電氣系統的主要方式有:(1)發電機自動準同期裝置ASS、發電機勵磁調節器AVR,發電機—變壓器組繼電保護裝置、有載調壓控制裝置、故障錄波裝置的功能靠自身裝置實現,DCS 僅實現其裝置的投、退。(2)通過DCS 軟硬件,對廠用電系統控制、廠用電自動切換、電動機的啟、停;電氣斷路器的分、合閘等功能達到了集散控制;操作員發出的操作命令的邏輯實現條件和合法性邏輯檢查等。(3)模擬量和進入DCS 控制系統的部分,通過電量變送器送至DCS 系統。
  (三)DCS 控制的功能實現
  電氣監控系統按控制功能包括:廠用電部分、發變組功能、電氣公用部分。(1)廠用電部分包括:低壓廠用電系統、高壓廠用電切換系統。高、低壓廠用電切換系統可以采用獨立的切換裝置,既可事故切換,也可正常切換。(2)發—變組功能包括:發電機勵磁系統、機組自啟停控制、自動準同期。(3)電氣公用部分包括:廠區照明用電系統、應急供電系統。
  四、需要注意的若干問題
  (一)裝置時鐘配合問題
  對于DCS 在電氣控制系統中的應用,可以實現對整個系統的控制,在實際的運行中是和各個獨立的微處理機共同完成的,而在每個獨立的裝置中都有其自身的時鐘。按照系統設計慣例,DCS有其獨立的時鐘裝置,為各個DPU站、操作員站、歷史站統一授時。電氣控制系統同樣有自己的時鐘裝置,為RTU、信號采集裝置、保護裝置統一授時。
  (二)電氣控制功能的分配
  隨著DCS系統的不斷發展和完善,無論是硬件構架、還是組態管理軟件,無論是進口DCS還是國產自主品牌的DCS,在對機組整個控制功能的分布和管理,越來越體現出功能集中、風險分散的優勢。在實際的運行操作中,由于系統的控制邏輯以及各種參數的設置都是經過了事先科學的計算以及各種調試而得來的,并且一旦系統的運行模式形成后,在很長時間內都不會再改變。
  結束語
  總而言之,DCS 控制技術有助于實現機電一體化協調控制的要求,針對在實際應用中出現的問題,ECS 廠家、DCS 廠家、 電廠與設計院應該密切配合,對系統進行合理規劃,正確實施,相信在不久的將來,全通信方式將會得到電氣用戶的廣泛應用。
  參考文獻:
  [1] 劉東輝,陳德智,孫曉云等.一種基于小波變換的除噪方法[J].儀器儀表學報,2000,21(6):636-637.
  [2] 曹昌鴻、徐麗.火電廠電氣監控系統在DCS 控制的應用[J],中國儀器儀表,2009(8):76-78

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