浅析DCS系统在火电厂的电气控制系统的应用论文_李平,季亚光

浅析DCS系统在火电厂的电气控制系统的应用论文_李平,季亚光

(山东电力建设第三工程公司 266100)

摘要:火电厂的电气控制方式与DCS系统的关系十分密切,DCS应用在火电厂发电机组控制中已经有近1 0年的历史。它在火电厂的电气控制过程中应用的方面也越来越广,它的应用技术也越来越成熟。DCS系统是在以计算机局域网的研究开发基础上发展的一种相对于计算机集中控制系统而言的计算机(或微机)控制系统,它具有把局域网变成实时性强,可靠性高的网络控制系统的特点。可以应用于过程控制系统。本文将简单解析DCS系统在火电厂的应用。

关键词:火电厂;电气控制;DCS系统

随着通信技术及技术机技术的发展以及大型火电厂对管理及控制的要求的不断提高,电力控制系统已经集中式的系统向开放式系统发展。集中式的系统在现场设备不断增加的情况下,缺点就明显的表露出来,如布线非常复杂、大幅提高成本、扩展性差、易受干扰等。经比较,只有应用分布式的电力控制系统(简称DCS)代替旧式的独立电力控制系统,才能完全解决这些根本上的问题。近几年来,尤其是在大型火电厂,DCS被应用到电气系统监控方面,大幅度提高了电厂的安全运行系数,给电厂创造了巨大的经济财富。在我国,目前超过300MW的机组都使用了DCS来控制单元控制室管辖的机炉,所以在应用与运行方面,我国已经形成了坚实的基础及丰富的实践经验。

1 电气系统控制的特点

(1)比对热工设备,电气设备控制对象要少,所以操作的频率也降低,在设备或系统正常运行情况下,一般都是几个月甚至更长时间才做一次操作。

(2)电气设备保护性能装置动作速度快,可靠性要求高。发变组运行速度需要小于40ms,自动准采用转速、电压方式进行,并且两者滑压及调整速度需要控制在5ms内,电压自动装置设备需要快速完成励磁运作功能。通常情况下,工厂使用的电切装置切换时间在60至80ms,而同步鉴定时相位差则在50至20。

(3)对于300w以上的机组应每两台共同使用一套设备,这样即使其中一机组需要检修也不会影响另一机组正常运转,因此使用DCS系统时应考虑其控制方式,确保当一台机组在运行时实现其对两机组的共同部分进行控制,另一机组DCS则对其进行监视,保证两种操作可控制可切换。

为此,在机电电气系统中使用DCS时,对控制系统要求具备非常高的可靠性。在满足常规的启停及运行操作的基础上,特别要求能在出现事故或运行异常的情况下可以实时显示相关数据及状态,同时可以给出相关的应急方案及操作指导,确保自动控制工作合理、安全的进行。

2 DCS对大中型火电厂电气控制系统的改造与应用

2.1电气控制系统纳入DCS方式

电气控制系统纳入DCS时,应采用电气设备同热控共用统一微机分散控制系统的方式,将原有的电气控制回路的连锁开关以及控制开关、指示灯和转换开关予以取消,并借助DCS的逻辑组态功能对电厂中各类电气设备进行控制和监视。将DCS内部的数据采集系统同既有电气控制系统中断路器位置的信号灯等开关量进行连接,同时,利用变送器将既有的电压、电流等模拟量均转换为规格为4-20mA的电流后统一接入到DCS当中进行处理,并将处理结果输送至监控中心。DCS在电气控制系统中的此种纳入方式基本上实现了对IECS中各类设备的集中监控和一体化控制,而各类操作也可利用计算机予以实现[3]。

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2.2电气控制系统纳入DCS的范围

DCS纳入到IECS的范围如下:(1)发电机与高压厂用变压器,利用DCS实现数据的采集与控制,确保自动准同期装置以及主设备保护装置具有同DCS进行衔接的接口,从而实现DCS对投退、联锁等设备外部功能的控制;(2)厂用电源系统,由DCS实现对电源数据的采集与控制,将继电保护设备以及备用电源的自动投入装置同DCS相连,以确保DCS对备用电源自动投入装置投退功能的实现;(3)直流系统和闪光报警器的应用,取消IECS原有的冲击继电器,仅将重要部分的事故信号和预告信号予以保留,实现对突发事故的实时检测和控制。

2.3现场层与控制层的改造及应用

根据不同电压等级对IECS系统现场层的一次设备进行划分,同时,以电气设备的位置状态以及独立存在的装置动作信号等各项开关量作为DI输入量并传至DCS系统当中,并借助电量变送器将4-20mA的标准信号输入至DCS系统,而后,由电气设备现场专用缆线将所接收到的电气量信号以一对一的形式递送至DCS系统的输入/输出柜上。考虑到发电厂IECS间隔层设备较多,故可将部分间隔层设备同一次设备一起进行分散布置。在控制层方面,可将同其他DPU(过程控制单元)形式相似的控制柜配置到IECS层中,并借助面向对象的方法使控制柜充当控制层的核心控制单元。对于以智能前端装置为主的二次设备,如测控单元、控制器方面,由于大中型发电厂电气系统的控制在数据的采集、分析和运算方面具有较高的要求,因此,可选用具有较高性能的主控单元模块充当控制器等二次设备。

2.4监控层与功能层的改造及应用

由前文可知,DCS和IECS均是借助PC机作为核心监控设备的,其网络接口也均为以太网接口,故在监控层的软件组态方面,原有的IECS控制策略组态应该将符合DCS逻辑控制要求的梯形图作为面向对象,并将部分模拟变量控制的功能模块图也纳入其中,直接为系统设计人员所利用,进而完成系统监控层的IECS向DCS的转化。在监控层的人机界面组态方面,由于IECS与DCS均是以以太网接口作为其网络接口的,因此,可继续保留原有的IECS控制层工作站的人机界面软件,在此基础上,引入OPC(自动化控制协定)服务器,即可实现对设备快速、全面监控。在功能层方面,以位于DPU中的电气量输入模块对现场数据进行采集,同时,利用高性能主控模块对电气系统的各部件进行逻辑控制,在经DPU电量输送模块驱动后,现场设备即可执行各类控制动作。

3 DCS改造之后的运行和管理措施

在进行DCS技改之后,依然面临重要的问题,其中DCS的运行和技术管理都是整个电气控制系统所要主要的问题,如何这些问题进行有效的解决是整个电力系统的重要问题,下面主要对技改之所面临的一些问题提出具体的实施策略。

(1)改变运行状态,加强新界面的操作

由于DCS改变了传统的电气控制方式,并且整个应用也是相当成熟和稳定,整个系统取消了仪表的使用,加强了数据的分析能力。因此,要想做好DCS技改之后的运行,需要提高认识,加强整个新界面的认识和操作度。

(2)熟悉系统的设备情况,掌握设备的操作规律

由于DCS系统的配置改变以往的方式,尤其一些新的工作原理和设备的操作流程等都发生了变化,因此,需要我们尽快进行熟悉工作运行的流程和设备操作以及各个电气系统的控制方式,加强实际操作,积累经验并建立一些新的操作规范,对以后的系统运行提高一个良好的环境。

(3)加强技术的管理和创新指导

由于进行DCS技改之后,大部分的管理人员都不具备一些新的专业知识和技能,整个就会造成设备在进行运行的过程中出现管理不到位或者根本就无法进行有效的控制。因此,需要加强人员的专业素养和技术培训,做好技改之后的技术管理是确保整个电气系统进行有效运行的基本措施。

4 结束语

目前DCS分散集控系统在大中容量的火力发电厂中得到广泛应用,在电气控制系统(ECS)接入到DCS系统中后,如何解决运行过程中的搭配问题,实现电厂DCS系统机、炉、电一体化集中协调控制功能要求,则是所有电气DCS系统工作人员研究的一个重要内容,需要在实践应用中不断深化和修正改善,确保火力发电机组安全可靠、节能经济的高效稳定运行。

参考文献

[1]曹昌鸿,徐丽.火电厂电气监控系统在DCS控制的应用[J].中国仪器仪表,2009(08):76-78.

论文作者:李平,季亚光

论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期

论文发表时间:2017/9/19

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