电气监控在DCS中的应用_7

2019-09-09 15:16

0 概述

  随着机组向大容量、高参数发展,火力发电厂的自动化程度越来越受重视,并随着计算机技术的发展而不断地改进和提高。

  火力发电厂的自动化通常划分为热工自动化和电气自动化两大部分。

  从80年代后期,随着以微处理器为基础的分散控制系统(DCS)在电厂中的广泛应用,热工自动化控制水平有了极大的提高,实现了对机、炉统一监控和管理。

  但由于传统的原因,电气的监控仍停留在常规的表计、光字牌、手操站,控制逻辑通过继电器用硬接线方式实现,自动化水平较低。

  无论是热工自动化还是电气自动化,它们的监控对象均可转换成开关量、模拟量和脉冲量,而这些对具有强大处理能力的计算机而言都是很容易实现的。因此,把电气监控纳入基于微处理器的DCS是完全可行的,也是很有必要的。这对提高整个单元机组的自动化水平,协调机炉电的发展是件十分有益的事。

1 电气监控在DCS中的应用

  在国外项目中,由西门子公司提供的DCS,电气监控进入DCS是件平常事。在国内的福州二期、阳城电厂、邯峰电厂、德州三期和扬州二电厂等,西门子公司作为DCS的承包商,电气监控都已被纳入DCS。

  扬州二电厂1号机组已于1998年11月12日顺利通过了168 h满负荷运行考核,到目前为止扬二工程电气监控纳入DCS的范围在全国所有电厂应用中是最全面、最深入的。下面介绍电气进入DCS在扬二电厂的使用情况。

  1.1 控制范围

  控制范围包括:高压发变组开关;启动同期装置、选择同期方式、发出分合闸命令;中、低压厂用电系统(10 kV,3 kV,400 V母线进线开关和馈线开关,机炉岛动力中心和马控中心,中压厂用电切换,低压厂用电切换);手动有载调压和启动柴油发电机。

  对高压发变组的开关、隔离开关和接地刀闸由DCS发出合闸和分闸命令,但联锁和控制逻辑在500 kV就地控制柜中实现。开关同期条件的判断是在专用装置ASS中实现,DCS用于选择同期方式,发出分、合闸控制命令。

  对中、低压厂用电系统,控制和联锁逻辑均在DCS中实现,各个开关(驱动器)根据自动命令、手动命令、保护命令等不同的优先级来进行合闸和分闸控制,命令同时还有相应的释放条件,当条件满足时,命令才能发出去,否则命令被闭锁,可有效地防止开关误动。

  1.2 监视范围

  除控制范围所包含的几项外,还包括:主电源系统(发电机、励磁系统、主变、厂高变、起备变和封闭母线),直流系统(DC 110 V和DC 230 V系统),柴油发电机及其动力中心和交流不停电电源系统。
  被监视的电气信号有:模拟量4~20 mA(电压、电流、功率、频率),Pt100或热电偶(温度),开关量(如开关的各种状态)和脉冲量(如电度量)。

  所有这些信号经相应的功能模件采集进来并打上时间标签,送到自动化处理器。再经工厂总线、处理单元和终端总线后送至操作与监视系统,供监视、报表、曲线和计算等功能使用。

  由于DCS对开关量有1 ms的分辨率,没有必要再采用专门的事故顺序记录装置。

  运行人员通过29幅电气画面(包括了主系统、发电机系统、厂用电系统、启备电源系统、直流系统、柴油发电机系统、UPS系统和相应的保护报警系统),可对电气系统在CRT上进行监视和控制。

  1.3 硬接线监控设备的布置

  发电机电气盘GEB为马赛克盘,长、高分别为2 800 mm1 400 mm。上面布置有500 kV、发变组、高厂变、中低压厂用电、柴油发电机和UPS系统,除此以外还有励磁系统控制元件。其中手操站48个,各种表计7个,光字牌192个。

  所有进GEB的信号都通过DCS,因此GEB仅作为操作员终端的后备,并非一般意义上的硬手操。

  1.4 电气监控在DCS的配置

  1.4.1 控制站的设置

  由于所有进DCS的电气I/O点有1 400点,占整个DCS的20%,在硬件配置上,用了一对专门的自动化处理器。作为网上的一个子站,它包括2个控制柜,其中一个为基本柜,另一个为扩展柜。

  1.4.2 操作员站的设置

  由于各个操作员站可互用,任一个操作员站上均可调出任一个画面,原则上电气没设独立的操作员站。

  1.4.3 与其它系统的接口

  电气的励磁系统AVR、自动准同期ASS、保护、中压快速切换和故障录波仪均由专用装置实现,但留有与DCS的硬线接口。

2 结束语

  由于扬州二电厂是第一次把电气监控纳入DCS,因此在做法上有许多保留。通过实际运行效果看,没有必要在GEB上保留大量的手操站、表计和光字牌。

  由于电气设备位置比较分散,在设备和I/O点较集中的地方(如升压站和继电器楼),宜采用远程I/O站,通过光缆把电气量送入DCS。这样可减少现场电缆,降低造价,便于维护。

  由于DCS具有丰富的功能块,强大的运算功能,它可依据一定的条件和步骤完成子组或成组功能。在DCS接收自动同期指令后,通过逻辑运算,判断发变组、高压侧断路器在断开位置、机组已开至预定转速等条件成立,投入AVR,由AVR调压。当电压已建立和自动准同期条件满足时,DCS发出指令投入ASS,ASS通过与AVR及DEH的接口,实现ASS对AVR和DEH的调节,即实现对发电机电压和转速的自动调节,待同期调节满足时,由ASS向断路器发出同期合闸指令。所有这些成组功能宜在DCS中实现。

  电气监控进入DCS,但往往DCS设备到货较迟而倒送电较早。在扬州二电厂倒送电时采取了临时措施,从GEB上直接引线至端子柜和中间继电器柜而跳过了控制柜,在GEB上进行操作和观测。由此可见,电气监控进了DCS后,应考虑DCS提前到货,电子设备间、工程师室和主控室也应提前具备DCS就位条件,使倒送电时就能用上DCS,充分发挥DCS的作用。

  目前,扬州二电厂的电气公用系统仍放在1号机中,只能由1号机进行监控。但正在施工的德州三期工程2660 MW机组,公用系统作为一个独立的自动化子站和一个独立的功能区,在两台机组的终端总线之间有一网桥。系统正常时由5号机进行监控,当5号机检修或故障时,可由6号机取而代之。

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