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DCS控制技术在电气监控中的应用

更新:2019-03-14

作者:王景军

摘要:介绍了以计较机微处置器为根蒂根基的,今朝多用于热控系统的涣散控制技术(DCS)在电气监控中的运用。指出了电气监控系统进行DCS改造后应注重的几个问题。
要害词:DCS 电气 监控 运用
1 概述
随着机组向年夜容、高参数成长,火力发电厂的自动化水平越来越遭到重视。从80年月后期起头,以计较机微处置器为根蒂根基的涣散控制系统(DCS)在国内新建年夜机组中获得了普遍的运用。为了提高机组的自动化水平,顺应发电企竟价上网、减人增效、介入市场竞争的需要,国内一些200MW、125MW的老机组也在积极进行DCS改造。由于传统观念的守旧和电气装备控制对平安性、靠得住性的高要求,国内电厂在进行DCS改造时,大都只是进行热动部门的改造,包括DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH等,电气装备的监控(ECS)则改造的很少。有的只是将辅机开关控制的一部门功能由DCS来完成,介入热力系统的顺控;有的则是将一些电气模拟、开关送进DAS系统,知足数据收集的一些要求;较为完全的电气部门改造也仅仅是将发机电、变压器等主机部门的一些开关的跳、合闸控制由DCS内的软手操来完成。电气返回屏、控制台依然保留年夜的旌旗灯号、表计、硬手操、继电器等。
淮北发电厂#6机组为国产200MW机组。在机组年夜修中进行了涣散控制系统(DCS)的改造。作为DCS的一部门,电气装备的监控(ECS)也同步进行了改造。淮北发电厂#6机组的电气装备的DCS改造是国内今朝少数改造为完全的机组。不仅高、低压辅机的开关、主机部门的开关的控制、联琐、表计、旌旗灯号等功能由DCS来完成,而且高、低压厂用电源的自投逻辑也由DCS来实现。我们还充实阐扬计较机控制的势,设计实现了一些电气顺控逻辑。如:发机电自动升压自动准同期并网逻辑、发机电自动解列逻辑、厂用电的自动切换逻辑、励磁系统的手动、自动切换逻辑等。淮北发电厂#6机组的DCS改造是由上海自动化仪表股份有限责任公司与淮北发电厂联合设计完成的,采用全套引进美国西屋全新MAX-1000系统。本文将对淮北发电厂#6机组ECS改造的情况做以下介绍,并谈谈在进行ESC改造后应注重的几个问题。
2 用DCS实现电气装备监控的基本功能
在进行DCS改造后,原高、低压辅机的开关、主机部门的开关的控制、联琐、表计、旌旗灯号等功能均由DCS来完成。自动准同期的投进开关、手动升、降压开关等也由DCS内的软手操进行。
2.1 开关的控制
1)经由过程DCS内的软手操,送出D0点(AC220,10A),接进开关的跳、合闸回路,实现跳、合闸控制。年夜部门开关仅设置软手操,但为平安起见,对一些重要辅机,如给粉机总电源、冷却水泵、燃油泵、高压交流油泵等开关,除DCS内设置软手操外,屏上仍保留硬手操。
2)凭据开关返回状态DI点,经由过程CRT上开关的分歧的颜色,显示开关状态。包括开关的合闸、分闸、异常等六种状态。
3)开关状态由跳位、合位继电器指示,而不是由开关的辅助接点指示。不仅可以指示开关的状态,而且可以监视跳、合闸回路是否无缺,监视操作保险是否无缺。在跳、合闸回路故障,操作保险熔断时发出报警旌旗灯号。
4)将原来的热动部门提供给电气回路的用于联琐启动、闭锁合闸、跳闸的油压、水压、温度等接点,直接送进DCS,经由过程DCS内的逻辑来实现原来的响应的功能。原来的辅机之间的电气联琐、汽锅年夜联琐也由DCS凭据送进DCS的状态,实现原本的功能。
2.2 表计、音响、旌旗灯号
1)将原来的年夜部门盘表取消,经由过程仪表变送器,将电流、电压、频率、有功、无功等参数以4~20mA的AI点形式送进DCS,进行数据的收集、表计的指示、介入顺控、自投逻辑、过流报警等。所有表计均在CRT内主接线操作画面、监视画面上合适的位置显示出来,以便于运行操作和监视,并以画面的整体协调、美观为依据。屏上仍保留发机电有功、无功、频率等少少数的几块表计。
2)原屏上的事故旌旗灯号、预告旌旗灯号以DI点的形式送进DCS,在DCS内设计用事故旌旗灯号、预告旌旗灯号画面。事故旌旗灯号为红色、预告旌旗灯号为黄色。在事故旌旗灯号、预告旌旗灯号发出时,发出分歧的音响,此时可迅速切换至旌旗灯号画面,查看发出的旌旗灯号。部门重要旌旗灯号,在进进DCS后再经由过程DO点输出,接进屏上的闪光报警器。
2.3 自动准同期回路
电气原有自动准同期装配、同步表、同期闭锁继电器依然保留,原同期回路中的TK、STK、DTK同等期投进开关则由DCS内的软手操实现。TK、STK、DTK所需多付接点由DCS扩大送出。保留同期装配、同步表、同期闭锁继电器,把住同期并网的后一道防线。
2.4 调压、调速回路
励磁增、减压操作开关也由DCS内的软手操实现,并经由过程脉冲形式输出。原发机电调速由同步马达进行,在进行DEH改造后,电气部门的增、减速操作取消。发机电的增、减速仅汽机有权,并经由过程DEH的CRT操作。
3 高、低压厂用电的自投逻辑
高、低压厂用电的自投逻辑这里是一个广义的概念,其包括三个方面的内容,即工作电源的低电压庇护逻辑、备用电源的自投合闸逻辑和合于故障后的加速跳闸逻辑。传统的高、低压厂用电的自投逻辑是由继电器来实现的,在进行DCS改造后,则是将自投逻辑所必需的外部条件送进DCS,由DCS进行逻辑判定,实现工作电源的低电压庇护跳闸、备用电源的自投合闸和合于故障后的加速跳闸等功能。由DCS实现的自投逻辑与原出处继电器实现的自投逻辑在功能上是一样的。这里值得指出的是在高、低压厂用电的自投逻辑中,工作电源的欠压(低电压庇护)、失压、备用电源的有压判定,有的电厂是由继电器来完成的。在继电器到达整定值后动作,其接点作为DCS的逻辑条件送进DCS。而我厂则是哄骗工作母线和备用母线的电压变送器,进行工作电源的欠压、失压、备用电源的有压判定,定值年夜小由DCS内部整定。在进行DCS改造后,为实现数据的显示和数据收集必需将工作母线和备用母线电压送进DCS,是以,不需再另加电压继电器进行自投逻辑判定。
4 发机电的P、Q曲线
淮北电厂#6机组DCS改造将发机电生产厂家提供的P、Q曲线画面做在DCS内,发机电运行时的动态P、Q值在P、Q曲线画面横、纵坐标上显示出来,从而肯定发机电的动态运行点。
由于软件和设计水平的限制,淮北电厂#6机组P、Q曲线做得比力简单。假设计较机软件功能加倍壮大,可以加倍完善的阐扬P、Q曲线的作用。如:可以将发机电的分歧运行区域以分歧的颜色显示出来;假设发机电运行越限可报警或动作跳闸;可以将发机电运行的历史数据记实下来,以便查阅等。
5 电气装备的顺控逻辑
电气装备的顺控逻辑主要包括发机电升压自动准同期并网逻辑、发机电自动解列逻辑、厂用电的自动切换逻辑、励磁系统的手动、自动切换逻辑、主、备励自动切换逻辑等。
5.1 发机电升压自动准同期并网逻辑
这一部门内容包括自动励磁升压自动准同期并网逻辑、手动励磁升压自动准同期并网逻辑、备励升压自动准同期并网逻辑。发机电可以在励磁自动、励磁手动或备励运行情况下实现自动升压自动准同期并网。
发机电主开关在热备用状态,发机电满速后,不管是在励磁自动、励磁手动或备励运行中的某一个状态下,一旦发动身机电自动并网指令,发机电都能够凭据其所处的状态,自动执行其余的操作,直至并网。
5.2 发机电自动解列逻辑
发机电正常运行时,将发机电有功降到4MW左右。此时,发机电一旦接受自动解列指令,可以自动将有功、无功降到0,并实现厂用电的自动切换,直到将发机电解列。
5.3 厂用电的自动切换逻辑
高、低压厂用电能够凭据指令实现由工作电源向备用电源或备用电源向工作电源的自动切换。
5.4 发机电自动励磁和手动励磁的自动切换逻辑
发机电可以凭据指令实现自动励磁向手动励磁或手动励磁向自动励磁的自动切换。
发机电的顺控逻辑设计指导思想,就是将工钱操作时需要观察的一些电压、电流、功率、转速和开关的状态等送进DCS,并增加一些闭锁条件,由DCS进行逻辑判定,实现电压及功率的自我调理和开关的自动操作。
6 DCS控制技术在电气监控运用中应注重的几个问题
6.1 在进行DCS改造后,一部门电气模拟不再象原来那样,仅仅是一些数据的显示,而是作为逻辑条件,经由过程变送器,介入一些逻辑控制。如厂用电自投逻辑中的电压、DEH中的有、无功、厂用电切换中的电压、电流等。所以,对于仪表人员,必需进行熟悉上的转变,在进行变送器工作时,应充实注重到对有关逻辑的影响。
6.2 所有电气模拟均是经由过程变送器送进DCS的,变送器年夜多需要外接辅助交流电源,辅助电源应有足够的靠得住性,必需经UPS接进。如不经UPS,只是从一般的动力柜拔取变送器辅助电源,在该动力柜所在母线故障时,即使备用电源自投再快,由于辅助电源瞬时失电,变送器也没法正常工作,没法保证自投成功。
6.3 在进行DEH改造后,一旦发机电主开关合闸,DEH装配将凭据开关辅助接点,判定为机组并网,自动增加5000kW负荷。是以,在进行机组假并实验、带主开关零起升压实验或其它在DEH运行状态下的合主开关实验时,应撤除送于DEH的开关辅助接点,避免机组超速。
6.4 在进行DCS改造后,发机电增、减压操作是由DCS内的软手操经由过程脉冲来输出进行的。这里应注重软手操与传统的硬手操分歧。DCS内的软手操将对按动鼠标的次数予以记忆,按动鼠标几多次,发机电的电压就会增、减几多次。由于发机电的现实增、减压有一定的迟滞时间,在进行发机电升压操作时,可能会由于快速、屡次按动鼠标造成发机电过压。为此,在设置增、减压软手操的同时,应设置发机电过压限制。发机电顺控升压逻辑中也应设置发机电过压限制。
6.5 在进行DCS改造后,DCS对一些装备的调理、开关的控制等都是由DCS内的软手操经由过程脉冲的方式实现的,如发机电顺控、手控增、减压操作、增、减速操作、开关的跳、合闸操作等。除注重6.4中提到的可能泛起的操作记忆之外,我们还必需注重脉冲的长短设置,脉冲的长短假设设置不妥,可能会存在一些问题。如发机电电压调理,假设系统仍采用电磁励磁调理器或采用的微机励磁调理器没有设置调理步长限制,假设DCS内的调压脉冲设置太宽,则电压的调理幅度可能会很年夜,影响机组的运行稳定。但对于南瑞励磁公司生产的SAVR-2000励磁调理器则不存在这个问题,由于这类调理器自己设置有调理步长限制,只要调理器自己调理步长设置合适,DCS的脉冲长短则不会影响发机电电压的调整幅度。另外,所有开关的跳、合闸控制也应当注重脉冲长短的设置。如220kV、110kV等高压开关,其跳、合闸速度一般只有几十毫秒或100毫秒左右;即使是一些慢速合闸开关如一些SN2型油开关,其合闸时间也只是600毫秒左右。是以,其跳合闸脉冲一般不要设置太长,只要保证开关有足够的跳、合闸时间即可。否则,则可能泛起开关跳跃、烧坏跳、合闸线圈等现象。非凡应注重的是一些DW15的低压开关,虽然其型号都是DW15开关,但他们的合闸法式可能存在分歧,是以更应当注重合闸脉冲的长短对开关的影响。有的是只要脉冲泛起,开关就起头储能合闸;有的在脉冲泛起时起头储能,在脉冲消失机才起头合闸。非凡是对于后者,假设DCS合闸脉冲太宽,则开关一直连结在储能状态,开关的合闸线圈一直带电,就会烧坏,开关也没法合闸,我厂曾泛起过这类情况。
6.6 关于DCS运用的有关规程都是针对热力系统的涣散控制,但DCS技术今朝已越来越多的运用于电气装备的监控。由于没有相关的规程、规范,在进行电气系统的DCS改造中,有关回路或逻辑的设计,各单元的情况是分歧的,而且也可能存在一些问题。如对高压开关的控制,有的单元只是用开关的辅助接点反映开关的状态,这样原来按钮所具有的监视跳、合闸回路功能、控制回路断线功能将不复存在。我厂增加了跳、合闸位置继电器,用跳、合闸继电器的常开接点来反映开关的状态,同时用跳、合闸继电器的常闭接点串联来反映控制回路是否断线,很好地解决了这些问题。另外,在热力方面的DCS控制有关规程划定中划定,屏障电缆屏障层应一端接地,而电气二次回路有关规程则划定屏障电缆屏障层应两头接地,两者之间存在矛盾。所以有关机构或部门应尽快制定DCS控制技术运用于电气监控的相关规程、划定。
6.7 部门电厂、DCS控制开发商现在已将厂用电的备用电源故障切换、同期装配也纳进DCS控制中。凭据有关厂家的情况介绍,连系备用电源切换、同期装配的重要情、复杂性,本人认为这些功能好不要经由过程DCS来实现,仍是以采用用装配为好。这主要是基于以下斟酌:
1)年夜大都DCS开发商的开发人员其实不是这些方面的研究人员,他们对厂用系统、同期系统在故障情况、异常情况及其他各类情况下有关电气的变化纪律研究其实不太多,只是凭据电厂人员提供的逻辑关系、电气之间的关系,经由过程软件予以实现。这样往往只是实现了这些装配的一些基本功能,在一些很非凡的情况下,往往难以知足要求。如厂用系统的切换装配,只是实现了原来的备用电源自投功能,其靠得住性与今朝在系统内普遍使用的快切装配相比,不成同日而语。厂用电源应当以采用快切装配为好。
2)鉴于同期装配、快切装配的重要性和复杂性,这些装配在普遍运用于系统之前,一般应经过动模实验、家鉴定、挂网试运行、进网许可等法式,网内推行运用的产物应当长短常成熟、靠得住、经过考验的产物。但DCS开发商所开发的一些备用电源切换、同期并网卡件一般未经过上述法式,假设稍有疏忽,一旦发生问题,其酿成的损失将难以估。
3)同期装配、快切装配一旦成型,其内部回路或法式将相对固定,经调试及格后,一般不会存在变化的可能。但一些DCS开发商所开发的备用电源切换、同期并网卡件的逻辑组态及相关回路对一些DCS工程师站治理人员是开放的。而电厂DCS的治理一般由热工人员治理,由于他们对这些装配的重要性或特点领会不多,假设泛起某些失误也可能泛起一些严重的问题。
综上所属,本人认为厂用电源应当以采用快切装配为好。同期装配应以选用用的同期装配,来把住后的关口,避免重年夜事故的发生。