0 概述
隨著機(jī)組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，火力發(fā)電廠的自動(dòng)化程度越來(lái)越受重視，并隨著計(jì)算機(jī)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(dòng)化通常劃分為熱工自動(dòng)化和電氣自動(dòng)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(dòng)化控制水平有了極大的提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)、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(jì)、光字牌、手操站，控制邏輯通過(guò)繼電器用硬接線方式實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化水平較低。
無(wú)論是熱工自動(dòng)化還是電氣自動(dòng)化，它們的監(jiān)控對(duì)象均可轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量、模擬量和脈沖量，而這些對(duì)具有強(qiáng)大處理能力的計(jì)算機(jī)而言都是很容易實(shí)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(duì)提高整個(gè)單元機(jī)組的自動(dòng)化水平，協(xié)調(diào)機(jī)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(guó)外項(xiàng)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(guó)內(nèi)的福州二期、陽(yáng)城電廠、邯峰電廠、德州三期和揚(yáng)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(yáng)州二電廠1號(hào)機(jī)組已于1998年11月12日順利通過(guò)了168 h滿負(fù)荷運(yùn)行考核，到目前為止揚(yáng)二工程電氣監(jiān)控納入DCS的范圍在全國(guó)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(yáng)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(kāi)關(guān)；啟動(dòng)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(kāi)關(guān)和饋線開(kāi)關(guān)，機(jī)爐島動(dòng)力中心和馬控中心，中壓廠用電切換，低壓廠用電切換)；手動(dòng)有載調(diào)壓和啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。
對(duì)高壓發(fā)變組的開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)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(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)同期條件的判斷是在專用裝置ASS中實(shí)現(xiàn)，DCS用于選擇同期方式，發(fā)出分、合閘控制命令。
對(duì)中、低壓廠用電系統(tǒng)，控制和聯(lián)鎖邏輯均在DCS中實(shí)現(xiàn)，各個(gè)開(kāi)關(guān)(驅(qū)動(dòng)器)根據(jù)自動(dòng)命令、手動(dòng)命令、保護(hù)命令等不同的優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行合閘和分閘控制，命令同時(shí)還有相應(yīng)的釋放條件，當(dāng)條件滿足時(shí)，命令才能發(fā)出去，否則命令被閉鎖，可有效地防止開(kāi)關(guān)誤動(dòng)。
1.2 監(jiān)視范圍
除控制范圍所包含的幾項(xiàng)外，還包括：主電源系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)、勵(lì)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(jī)及其動(dòng)力中心和交流不停電電源系統(tǒng)。
被監(jiān)視的電氣信號(hào)有：模擬量4～20 mA(電壓、電流、功率、頻率)，Pt100或熱電偶(溫度)，開(kāi)關(guān)量(如開(kāi)關(guān)的各種狀態(tài))和脈沖量(如電度量)。
所有這些信號(hào)經(jīng)相應(yīng)的功能模件采集進(jìn)來(lái)并打上時(shí)間標(biāo)簽，送到自動(dòng)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(bào)表、曲線和計(jì)算等功能使用。
由于DCS對(duì)開(kāi)關(guān)量有1 ms的分辨率，沒(méi)有必要再采用專門的事故順序記錄裝置。
運(yùn)行人員通過(guò)29幅電氣畫(huà)面(包括了主系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)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(jī)系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和相應(yīng)的保護(hù)報(bào)警系統(tǒng))，可對(duì)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(jī)電氣盤GEB為馬賽克盤，長(zhǎng)、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(jī)和UPS系統(tǒng)，除此以外還有勵(lì)磁系統(tǒng)控制元件。其中手操站48個(gè)，各種表計(jì)7個(gè)，光字牌192個(gè)。
所有進(jìn)GEB的信號(hào)都通過(guò)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(diǎn)有1 400點(diǎn)，占整個(gè)DCS的20%，在硬件配置上，用了一對(duì)專門的自動(dòng)化處理器。作為網(wǎng)上的一個(gè)子站，它包括2個(gè)控制柜，其中一個(gè)為基本柜，另一個(gè)為擴(kuò)展柜。
1.4.2 操作員站的設(shè)置
由于各個(gè)操作員站可互用，任一個(gè)操作員站上均可調(diào)出任一個(gè)畫(huà)面，原則上電氣沒(méi)設(shè)獨(dú)立的操作員站。
1.4.3 與其它系統(tǒng)的接口
電氣的勵(lì)磁系統(tǒng)AVR、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)，但留有與DCS的硬線接口。
2 結(jié)束語(yǔ)
由于揚(yáng)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(guò)實(shí)際運(yùn)行效果看，沒(méi)有必要在GEB上保留大量的手操站、表計(jì)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(diǎn)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(guò)光纜把電氣量送入DCS。這樣可減少現(xiàn)場(chǎng)電纜，降低造價(jià)，便于維護(hù)。
由于DCS具有豐富的功能塊，強(qiáng)大的運(yùn)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(dòng)同期指令后，通過(guò)邏輯運(yùn)算，判斷發(fā)變組、高壓側(cè)斷路器在斷開(kāi)位置、機(jī)組已開(kāi)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(dòng)準(zhǔn)同期條件滿足時(shí)，DCS發(fā)出指令投入ASS，ASS通過(guò)與AVR及DEH的接口，實(shí)現(xiàn)ASS對(duì)AVR和DEH的調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，待同期調(diào)節(jié)滿足時(shí)，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(shí)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(yáng)州二電廠倒送電時(shí)采取了臨時(shí)措施，從GEB上直接引線至端子柜和中間繼電器柜而跳過(guò)了控制柜，在GEB上進(jìn)行操作和觀測(cè)。由此可見(jiàn)，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(shí)就能用上DCS，充分發(fā)揮DCS的作用。
目前，揚(yáng)州二電廠的電氣公用系統(tǒng)仍放在1號(hào)機(jī)中，只能由1號(hào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。但正在施工的德州三期工程2×660 MW機(jī)組，公用系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)化子站和一個(gè)獨(dú)立的功能區(qū)，在兩臺(tái)機(jī)組的終端總線之間有一網(wǎng)橋。系統(tǒng)正常時(shí)由5號(hào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)5號(hào)機(jī)檢修或故障時(shí)，可由6號(hào)機(jī)取而代之。
作者簡(jiǎn)介：朱能飛(1968-)，男，工程師，從事熱工自動(dòng)化的研究工作。
作者單位：(西門子電站自動(dòng)化有限公司，江蘇 南京 210003)
（轉(zhuǎn)載）
