控制网

       火力发电厂机组自动化由热控自动化和电气自动化两大部分组成，多年来热控自动化得到了迅猛发展，我国从九十年代初开始DCS引进和试点工作，DCS经过十多年的风雨历程， DCS在100MW以上火电机组中获得了广泛的应用，实现了DAS、MCS、SCS、DEH、FSSS（BMS）、BPS等功能，基本实现了机组DCS一体化控制，使机炉的自动化水平得到了迅速提高。与热控自动化相比，电气自动化就显得极不协调，虽然电气的继电保护、励磁调节、自动同期等装置实现了微机化，但电气的监控仍处于常规仪表、光字牌、连锁开关、一对一的硬手操水平，而电气的监控水平没有得到真正提高。随着厂网分开，电力市场竞争的逐步形成，电厂对电气控制系统和保护系统的要求越来越高，防止误操作、提高电气自动化的安全可靠性以提到议事日程，为了使机组机、炉、电的控制水平协调一致，便于集中监控管理，将电气控制系统纳入DCS系统已是势在必行。

（1） 原有电气控制系统监控手段落后，运行人员的监视和操作面大，不利于减人增效和竞价上网的需要，为使机、炉、电的控制水平协调一致，便于集中监控管理，将电气控制系统纳入DCS是势在必行。

（2） 电气的控制逻辑都是采用联锁控制开关、中间继电器、时间继电器等硬接线方式来实现，接触点多，故障浮现率高，操作要求高，易误操作，安全可靠性差。

（3）电气的保护联锁、操作复杂，监视困难，尽管有故障录波器但因点数有限。

（4）电气控制装置相对独立，接口难度大，不便于数据集中管理。

       DCS系统是七十年代中期国际上推出的一种新型控制系统，DCS系统的实现和进一步发展，除了大规模集成电路、微型技术计算机、图形显示技术、现代控制理论发展成果以外，其很重要的原因是有赖于信息传输技术和信息处理技术密切结合而产生的。这些先进技术在DCS中得到了广泛的应用，使得DCS系统日趋成熟，更加完善。我国从八十年代中开始引进和试点工作，DCS经过十多年的风雨历程，DCS在热工控制系统中获得了广泛的应用，取得了宝贵经验。将电气控制系统纳入DCS分散控制系统是可行的，技术上不存在任何问题，主要体现在以下几个方面：

（1）DCS分散控制系统具有功能强、危险分散、可靠性高，实现各种保护逻辑、控制策略容易，兼容性好，为机组的安全、稳定、经济运行提供了保障。

（2）DCS分散控制系统已是成熟的定型产品，不论是国外的DCS系统还是国内生产的DCS系统，都有大量的成功应用业绩，产品质量是有保证的。

（3）将电气控制系统纳入DCS，可充分发挥DCS的强大逻辑、保护、控制功能，使电气的联锁保护、监视操作更加方便，更加完善，更有效地提高整个电气控制的安全可靠性。

（4）将电气控制系统纳入DCS后实现了参数自动检测、联锁保护、自动控制、操作记录、趋势显示和分析，监视操作直观，便于数据集中管理。

（5） DCS系统经过十几年的使用，广大技术人员以基本掌握了DCS分散控制系统的技术性能，积累了丰富的设计、组态、调试、使用方面的经验。将电气控制系统纳入DCS是有成功把握的。

        电气控制系统纳入DCS分散控制系统改造的总体思路是取消一对一强电控制的BTG盘和操作台，电气、热控系统经DCS分散控制系统改造后，使控制系统和控制室的面貌焕然一新，通过六台操作员站对整个机组的运行状态尽收眼底，一目了然，对机组的监视、操作更加简单、直观、可靠，改造前机组各参数决大部分都是以瞬间指示为主，改造后机组各参数录入历史站保存，为现代化管理提供大量机组数据，可实现机组的在线信息管理、可靠性管理、状态检修等，通过现代化管理来提高企业效益。

5．1 发电机－变压器组监控

       发电机－变压器组监控包括发变组高压侧断路器、励磁系统的灭磁开关、励磁调节器开关、整流柜开关、AVR增、减磁控制，发电机并网、解列程序控制和软手操控制，以及电压、电流、频率、有功、无功、电能、温度、开关状态等监测。实现了励磁系统开关的联锁跳闸，发电机顺序并网、顺序解列，无功自动调节，失磁快减等功能。

5．2 厂用电系统的监控

        厂用电系统的监控包括高压厂用电源系统的高压厂用电源变压器（断路器）、高压启/备变压器（断路器）、低压厂用电源系统的单元低压、公用低压变压器（断路器）、交流380V/220V保安电源系统的进出线断路器等开关的联锁、闭锁程序控制和软手操控制，公用系统的联锁、闭锁控制，以及电压、电流、频率、有功、无功、电能、温度、开关状态、直流电源和UPS电源等监测。实现了开关的联锁、闭锁控制，厂用电源备自投（BZT）功能。

5.3继电保护系统的监控

       继电保护系统其原理复杂、专业性强，在火力发电厂中占据非常重要的地位，因此对各种保护的可靠性、速动性及各保护之间的选择性都有严格的要求，长期以来，广大技术人员在防止继电保护误动和柜动上花费了大量的人力、物力，对保护装置进行改进，经长期的实践和不断的改进完善，基本上满足了速度快捷，安全可靠性的要求。将电气系统纳入DCS分散控制系统的首要原则是满足（火力发电厂设计技术规程、继电保护等有关规程）的要求，保证电气系统纳入DCS后的安全可靠性。不是将所有电气系统都由DCS来实现，取消所有的继电保护和专用装置。就DCS分散控制系统而言，I/O点数庞大，数据处理运算复杂，还有大量的通讯信息，将继电保护的功能用传统的I/O卡件采集信息→DPU中处理→I/O卡件输出来实现，在时间上绝对满足不了要求，目前不论是国外还是国内生产的DCS分散控制系统，还不能满足继电保护系统的灵敏性、速动性、准确性、安全可靠性的要求，因此，在对电气控制系统纳入DCS改造中保留了电气继电保护系统的相对独立性，只将各保护动作的输出通过硬接线方式进入DCS进行纪录和监视。

5．4 励磁系统的监控

        励磁系统是同步发电机的一个重要组成部分，它的主要任务是向发电机励磁绕组提供一个可调节的直流电流，以建立直流磁场。它不仅控制发电机发出的电势、端电压，而且还要控制发电机的无功功率、功率因数、电流等参量，已满足发电机正常运行的需要。励磁系统的安全可靠性是非常重要的，直接关系到电网和机组的安全稳定运行，因此，在电气控制系统改造中仍采用原有的专用励磁装置，通过硬接线方式与DCS接口，实现发电机并网、解列程序控制、失磁快减和软手操控制，以及电压、电流、频率、有功、无功、电能等参数监测的功能。

5．5 自动准同期装置（ASS）的监控

        发电机和电网的同期并列操作是电气运行中最复杂、最重要的操作，发电机在并网过程中，必须满足（1）发电机和电网的相序必须相同；（2）发电机和电网的电压接近相等；（3）发电机和电网的频率接近相等；(4) 发电机电压和电网电压的相位接近相等。否则将发生非同期并列事故，严重时损坏发电机的定子绕组或造成大轴损坏事故。因此，在电气控制系统改造中仍采用专用的自动准同期装置（ASS），通过硬接线方式与DCS接口，实现发电机并网、解列程序控制、软手操控制，以及电压、电流、频率、有功、无功等参数监测的功能。

5．6 直流系统和UPS系统的监控

        直流系统和UPS系统纳入DCS后只是监视，不参与控制；对直流系统的母线电压、充电器工作状态；UPS充电电流、工作状态等进行监视、报警。

        电气控制系统经DCS改造后，取消了常规监视仪表、一对一的硬手操开关、联锁保护机械开关、中间继电器、时间继电器等，所有回路的硬接线、逻辑功能通过软件组态来完成，实现了各种动力设备的数据采集、自动调节、顺序控制、数据管理(实时显示、操作记录、报警、报表、趋势、历史数据)等功能，完成了各种凤机、水泵的顺序启停等程控功能；发电机－变压器组、励磁系统、公用系统变压器、厂用电系统（包括厂备用电源）开关的控制、联锁自投，发电机顺序并网、解列，无功自动调节，失磁快减等功能。将ECS纳入DCS系统后，从根本上改善了电气控制环境、提高了电气自动化控制水平。提高了机组安全可靠性，减少了设备的维护量和维护费用，提高了电厂的经济效益。

7. 结束语

       虽然老机组自动化改造需花费大量的人力、物力和资金，但通过自动化控制系统改造的牵头效应，使机组的主辅设备都得到了更深层次的治理，尤其将ECS纳入DCS系统后，从根本上改善了电气的控制环境、提高了电气自动化控制水平。改造后所产生的综合经济效益在不同程度上补偿了投资费用，不久将收回投资，而且换来了良好的设备性能，提高了机组整体自动化水平，确保了机组安全、稳定、经济运行，为今后参与电力市场的竞争打下了良好的基础。