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　　作者：劉小杰梅秀峰
　　
　　摘要：本文通過對發(fā)電廠的300MW機組的電氣控制系統(tǒng)的改造進DCS控制進行了比較詳細的介紹，為電廠一體化控制提供了新思路
　　
　　前言：
　　
　　洛河電廠建于80年代初期，裝有4×300MW燃煤汽輪發(fā)電機組，其中#1機組是85年12月份投入商業(yè)運行。電氣設(shè)備的設(shè)計選型及輔助設(shè)備的配置均是70年代初期的水平，一臺機組的電氣控制屏就有達五面之多，都是采用傳統(tǒng)的LW2系列控制開關(guān)、GP系列光字牌與MK-9型位置指示器、電氣量測量設(shè)備也是電磁式與磁電式指示表、繼電保護裝置全部是南京自動化廠生產(chǎn)的晶體管保護和電磁式整流型繼電器，這些設(shè)備安裝分散、外部接線相當繁雜，運行、檢修維護工作量較大。現(xiàn)在，科學技術(shù)發(fā)展變化日新月異，電力生產(chǎn)隨市場的需要在不斷調(diào)整，面臨這嚴峻的形勢，我廠的電氣控制設(shè)備遠遠跟不上市場變化的節(jié)奏，也不能適應(yīng)現(xiàn)代運行方式變化的需要。所以，技術(shù)改造是提高設(shè)備運行水平的必經(jīng)之路。
　　
　　在經(jīng)過半年（2000年6月-12月）的調(diào)研，經(jīng)綜合比較zui終采用了上海新華控制工程有限公司開發(fā)生產(chǎn)的XDPS-400分散型控制系統(tǒng)來實現(xiàn)洛河電廠#1機組（機、爐、電設(shè)備）一體化監(jiān)控。其共包括DEH、MEH、CCS、SCS、ECS、BMS、DAS七個系統(tǒng)，下面主要對我廠的ECS系統(tǒng)進行介紹
　　
　　一、電氣設(shè)備控制系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)）
　　
　　1．ECS系統(tǒng)硬件組成：
　　
　　1.1DPU及各I/0卡件柜（#37、#39）
　　
　　1.2所有電氣設(shè)備I/0端子柜（#36、#38柜）
　　
　　1.3輸出擴展繼電器柜（#40柜）
　　
　　2．ECS系統(tǒng)受控范圍：
　　
　　2.1發(fā)電機-變壓器組單元電氣一次設(shè)備的控制、聯(lián)鎖、電氣測量的邏輯回路及保護有關(guān)出口信號。
　　
　　2.2發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)備的控制、聯(lián)鎖、電氣測量邏輯的回路及信號。
　　
　　2.36KV系統(tǒng)配電設(shè)備及母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)的控制、聯(lián)鎖、電氣測量回路及各設(shè)備保護有關(guān)出口信號。
　　
　　2.4低壓廠變及380V系統(tǒng)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)的控制、聯(lián)鎖、電氣測量回路及各設(shè)備保護有關(guān)出口信號。
　　
　　2.5#1、#2啟/備變（220KV/6KV）及公用6KV系統(tǒng)備用分支配電設(shè)備的控制、聯(lián)鎖、電氣測量邏輯回路及保護有關(guān)出口信號。
　　
　　3．ECS系統(tǒng)具備的功能：
　　
　　3.1對所有參與改造的設(shè)備具備控制、聯(lián)鎖、各電氣參數(shù)的測量，并可在畫面上顯示各系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、工況。
　　
　　3.2發(fā)-變組及各配電設(shè)備事故、預(yù)告、保護動作后的報警，光字牌顯示、歷史站記錄、追憶打印。
　　
　　3.3自動功能
　　
　　3.3.1發(fā)電機順控自動升壓自動準同期并網(wǎng)。
　　
　　3.3.2各低壓廠變的自動切換操作。
　　
　　3.3.3廠用電根據(jù)負荷自動切換（備用切本機、本機切備用）
　　
　　4.電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　
　　4.1機組自啟?？刂葡到y(tǒng)
　　
　　機組自啟?？刂葡到y(tǒng)邏輯功能在DCS中完成。機組自啟動過程中，它按預(yù)定程序分別給電氣系統(tǒng)發(fā)出指令，投入AVR裝置，自動升壓至額定電壓，啟動同期系統(tǒng)機組與電網(wǎng)并列，啟動廠用電切換系統(tǒng)，進行廠用電的切換，自帶廠用電。停機時，降低負荷到一定值時，啟動廠用電切換系統(tǒng)，倒切廠用電，降低負荷到zui小，逆功率保護動作跳開220KV主開關(guān)與電網(wǎng)解列，發(fā)電機滅磁。
　　
　　4.2發(fā)電機變壓器組，廠用電系統(tǒng)的保護
　　
　　這些重要的保護功能采用微機保護裝置實現(xiàn)。直接取PT，CT及其它電量信號，保護出口直接動作相應(yīng)的斷路器，各個系統(tǒng)工作*獨立，不受DCS狀態(tài)影響。只有這些保護裝置及各個系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息（共計60多個開關(guān)量信號）使用硬接線方式進入DCS進行顯示，報警，記錄。這是考慮到長期以來針對電氣控制系統(tǒng)特點，開發(fā)研制的以微處理機為核心的電氣控制裝置的功能更適合于電氣保護系統(tǒng)快速，可靠，專業(yè)性強的要求。因為DCS邏輯處理速度為秒級，如果要讓DCS完成這些功能，一方面必須加快局部過程控制站的處理速度，必將導致處理能力和容量降低，無疑要增加硬件，同時也可能影響到其他功能的正常實現(xiàn)；另一方面，DCS還不能滿足電氣保護的抗干擾和特殊技術(shù)處理要求。
　　
　　同樣方法處理的還有故障錄波器。實際上這種構(gòu)成方式從機組整體控制看也是實現(xiàn)了控制分散，信息集中的集散控制原則。電氣保護系統(tǒng)和DCS的信號傳遞將來*可采用通信方式。
　　
　　4.3同期系統(tǒng)
　　
　　同期系統(tǒng)，采用南京國瑞自動化公司產(chǎn)-98A型微機同期裝置，由DEH，AVR的調(diào)節(jié)配合實現(xiàn)這些功能。同期裝置按檢測情況，給DEH和AVR分別發(fā)出調(diào)整汽輪機轉(zhuǎn)速和發(fā)電機端電壓，同期條件滿足后，與電網(wǎng)自動并列。上述工作也可通過CRT依序手動完成。
　　
　　4.4發(fā)電機勵磁系統(tǒng)
　　
　　該系統(tǒng)為日本三菱電氣公司生產(chǎn)MEC5320型微機自動電壓調(diào)節(jié)裝置AVR，通過就地控制柜面板安裝的操作鍵盤可完成裝置的調(diào)試，投退，切換，操作等。該裝置使用硬接線方式進入DCS進行顯示，記錄，報警和其他綜合使用。通過CRT對AVR進行各種功能的遠方設(shè)定，投退，切換，操作等全部手動控制。AVR接受DCS中機組其他有關(guān)狀態(tài)信息，執(zhí)行自啟停系統(tǒng)的命令，完成相應(yīng)的作業(yè)。因此，在勵磁功能上AVR是一個獨立工作的系統(tǒng)，而對于機組的整個控制系統(tǒng)，它又是一個功能控制站。
　　
　　4.5高壓廠用電切換系統(tǒng).
　　
　　高壓廠用電切換系統(tǒng)采用南京東大集團電力自動化研究所生產(chǎn)MFC2000-2型微機廠用電快切裝置，即可正常切換、也可事故切換。該裝置可在就地控制柜面板安裝的操作鍵盤可完成裝置的調(diào)試，投退，切換，操作等。使用硬接線方式進入DCS進行顯示，記錄，報警和其他綜合使用。通過CRT對AVR進行各種功能的遠方設(shè)定，投退，切換，操作等全部手動控制。AVR接受DCS中機組其他有關(guān)狀態(tài)信息，執(zhí)行自啟停系統(tǒng)的命令，完成相應(yīng)的作業(yè)。上述工作也可通過CRT依序手動完成。
　　
　　4.6低壓廠用電系統(tǒng)
　　
　　保安電源，#1、#2低壓廠變，#01備變，#1照明變，油雨水變，#1化水變和全部動力設(shè)備的操作，控制和狀態(tài)參數(shù)顯示，記錄，報警等都進入DCS中。保安電源，#1、#2低壓廠變，#01備變，#1照明變，油雨水變，#1化水變的倒換操作均可順序控制倒換。同時各動力設(shè)備仍作為熱控順序控制系統(tǒng)的執(zhí)行終端。直流電源系統(tǒng)、除灰，等輔助變壓器在DCS中只保留了運行狀態(tài)，參數(shù)監(jiān)視，各自獨立的保護裝置和投、退控制等設(shè)在就地控制柜中，這樣處理可節(jié)省數(shù)塊開關(guān)量控制板和部分電纜。
　　
　　二、組織施工
　　
　　設(shè)備技術(shù)改造不同于新設(shè)備的安裝，它要充分、全面考慮改造中去、留設(shè)備的合理銜接，左右設(shè)備的施工運行安全，還要嚴格控制改造設(shè)備的施工質(zhì)量與進度，一臺300MW機組大修期一般是60天，要同步完成機、爐、電、DCS改造，此任務(wù)比新安裝一臺（300MW）機組的控制設(shè)備工作量還要大三分之一以上。我廠廣大的員工與領(lǐng)導們經(jīng)過多次對改造工作量的細化，人力資源組合使用，通過運用科學的管理手段，使整過改造獲得了較好的效果。
　　
　　2.1邏輯組態(tài)
　　
　　2.1.1邏輯組態(tài)編程工作是我廠經(jīng)綜合考慮機組整體自動化水平要求，電氣控制對象特點DCS及電氣控制裝置功能現(xiàn)狀，在DCS四聯(lián)會上確定出電氣控制系統(tǒng)進入DCS方案。主要考慮我廠老運行工人偏多、對通崗學習有一定的難度，為避免倒閘操作出現(xiàn)誤操作，對每一個比較復雜的操作都進行編程為順控操作。
　　
　　A、如我廠的#1低廠變（380V一段）工作電源換備用電源操作。
　　
　　1、預(yù)備條件：
　　
　?、?14開關(guān)在合閘位置，
　　
　?、?11開關(guān)在合閘位置，
　　
　?、莻渥酝对谕度胛恢?，
　　
　?、?10開關(guān)在分閘位置，
　　
　?、砷_關(guān)均在遠方控制位置。
　　
　?、薀o檢修掛牌
　　
　　2、操作步驟：
　　
　?、藕仙?10開關(guān)，
　　
　?、?10開關(guān)已合上在合閘位置，
　　
　?、?10開關(guān)電流表有指示，
　　
　?、韧Ｓ脗渥酝叮?br />　　
　?、蓚渥酝兑淹Ｓ?，
　　
　?、世_411開關(guān)，
　　
　?、?11開關(guān)已分開在分閘位置，
　　
　?、?80V一段電壓表指示正常，
　　
　?、屠_614開關(guān)，
　　
　?、?14開關(guān)已分開在分閘位置，
　　
　?、辖Y(jié)束復歸。
　　
　　B、當遇到需同期而無同期裝置的380V開關(guān)時（我廠保安電源取自幾公里外的變電所、合環(huán)需核對），如保安一段由備用電源換工作電源的操作：
　　
　　1、預(yù)備條件：
　　
　?、疟０惨欢蝹溆秒娫撮_關(guān)在合閘位置，
　　
　?、票０惨欢喂ぷ麟娫撮_關(guān)在分閘位置，
　　
　?、莻渥酝对谕Ｓ梦恢?，
　　
　?、葍蓚€母線相電壓的進行比較不大于定值，
　　
　?、砷_關(guān)均在遠方控制位置。
　　
　?、薀o檢修掛牌
　　
　　2、操作步驟：
　　
　　⑴投入保安一段備自投，
　　
　?、票０惨欢蝹渥酝兑淹度?，
　　
　?、呛仙媳０惨欢喂ぷ麟娫撮_關(guān)，
　　
　?、缺０惨欢喂ぷ麟娫撮_關(guān)已合上在合閘位置，
　　
　　⑸保安一段工作電源開關(guān)電流表有指示，
　　
　?、世_保安一段備用電源開關(guān)，
　　
　?、吮０惨欢蝹溆秒娫撮_關(guān)已分開在分閘位置，
　　
　　⑻保安一段電壓表指示正常，
　　
　?、徒Y(jié)束復歸。
　　
　　此外、對同期與DEH之間的接口、AVR與DCS之間的接口、發(fā)變組保護與DCS之間的接口等，我們在邏輯組態(tài)時，都給予了合理設(shè)計，這里不詳細敘述。
　　
　　2.2靜態(tài)調(diào)試
　　
　　靜態(tài)調(diào)試工作嚴把關(guān)在質(zhì)量上不準打折扣。在整個調(diào)試過程中，我們做到了認真、仔細、全面。每一個邏輯回路的接線，接觸點要完好；對應(yīng)設(shè)備的輸入、輸出的信號顯示要正確；報警、音響、事故、預(yù)選光字牌及歷史追憶、打印要正常無誤，才算合格，允許進入下一個設(shè)備的調(diào)試。由于我們調(diào)試的方法、工作時限、質(zhì)量要求明確，目標設(shè)定適宜，人員安排合理，在上海新華控制有限公司技術(shù)專家們的指導配合下，ECS系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試工作進行得比較全面，系統(tǒng)設(shè)備的各參數(shù)得到了深入論證，同時也驗證了設(shè)備安裝、接線、工藝質(zhì)量的完好無誤。
　　
　　2.2動態(tài)調(diào)試
　　
　　動態(tài)調(diào)試就是模擬ECS系統(tǒng)設(shè)備在正常運行的實際工況下的參數(shù)調(diào)試，所控制設(shè)備在試驗位的（或在備用位）電流、電壓量都是從測量電流、電壓互感器二次側(cè)加對應(yīng)正常工況值，設(shè)備控制、聯(lián)鎖信號回路設(shè)備的控制、事故、預(yù)告信號回路都是直接模擬，開關(guān)聯(lián)鎖、備用電源自投、發(fā)電機自動準同同期并網(wǎng)等一些重要的回路都從電壓、電流互感器的*個輸出端子排上加模擬電壓、電流，再調(diào)節(jié)其電壓、電流幅值及相位滿足電氣設(shè)備在不同的運行工況，觀看各設(shè)備開關(guān)對應(yīng)的運行規(guī)律，是否符合設(shè)計邏輯要求，才能交付正式投入運行。
　　
　　三、ECS系統(tǒng)設(shè)備投運及跟蹤
　　
　　設(shè)備經(jīng)過靜、動態(tài)試驗后，具備投運條件，但在未經(jīng)過實際運行環(huán)境及各種工況變化的干擾與考驗，很可能會出現(xiàn)不安全的運行情況。所以，運行跟蹤調(diào)試、部分參數(shù)的修改是*必要的，也是工程上允許的。我們通過近一個月的運行跟蹤，ECS中的絕大部分設(shè)備參數(shù)無需修改，只是極少參數(shù)由于邏輯組態(tài)中考慮不周，需稍加修改，如同期合閘的開關(guān)發(fā)合閘脈沖的允許時間，發(fā)電機升壓速度等。通過較少修改后，#1機組ECS系統(tǒng)現(xiàn)在運行正常，各工況下的指示正確，*設(shè)備要求。
　　
　　四、調(diào)試及投運存在的問題
　　
　　由于電氣控制系統(tǒng)進入DCS，給單元機組DCS的調(diào)試帶來了新問題，特別是機組廠用電受電和DCS帶電的矛盾在#1機組zui為突出。在廠用電受電前做一些臨時設(shè)置，首*行廠用電受電，再對DCS供電，然后將廠用電控制部分逐步接入DCS系統(tǒng)。經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，#1機組DCS中電氣控制系統(tǒng)達到了良好狀態(tài)，
　　
　　電氣控制系統(tǒng)進入DCS后，對于電氣和熱控兩個專業(yè)調(diào)試工作的分工，配合也有新的問題。原則上熱控人員應(yīng)負責DCS裝置和所有電氣信息的處理功能調(diào)試，電氣控制，連鎖，保護邏輯功能調(diào)試應(yīng)由電氣人員完成，全部電氣控制功能應(yīng)由電氣人員負責試驗。
　　
　　五、改造前、后比較：
　　
　　5.1設(shè)備維護量大大減少。改造前是大量的機械控制開關(guān)，接點、觸頭易錯位、表面氧化，造成接觸不良，特別是各設(shè)備的指示燈、燈座、燈泡、光字牌的過熱，每次停運后阻絲收縮，燈座變形、燈泡絲斷等故障較多。
　　
　　5.2邏輯回路可靠性增強。改造后取消了各回路中的中間繼電器、時間繼電器，邏輯采用軟件完成，減少了硬件故障的可能，所以，動作相對可靠多了。
　　
　　5.3運行設(shè)備直觀，一目了然。電氣設(shè)備的一次接線及運行方式變化繁多，分布空間范圍廣；改造后按系統(tǒng)將電氣一次接線及設(shè)備運行狀態(tài)對應(yīng)制成系統(tǒng)圖，系統(tǒng)圖之間又能相互切換，每進入一系統(tǒng)圖后，一次設(shè)備的全部接線、開關(guān)狀態(tài)、電氣參數(shù)顯示一目了然，查找設(shè)備簡單又便于記憶。
　　
　　5.4電氣參數(shù)測量準確。機械指針式表計，級別低（一般在1.5~2.0級），存在起、始誤差，而現(xiàn)在都是采用0.5級高精度變送器，變比準確，三位半數(shù)字式顯示，大大提高了測量準確性。
　　
　　5.5操作簡單、可靠。LW2系列開關(guān)有六個檔位，控制一個設(shè)備要多個開關(guān)的組合操作才能完成，對操作順序非常嚴密，若錯位變化就會操作失敗。而改造后的設(shè)備，全部在CRT屏幕上顯示、操作，則軟件進行邏輯閉鎖及操作提示，設(shè)備操作大為方便。
　　
　　5.6提高了管理水平。電氣設(shè)備運行參數(shù)都是以瞬間指示為主，改造后各種電氣數(shù)據(jù)都記錄入歷史數(shù)據(jù)。若電氣設(shè)備故障，運行參數(shù)發(fā)生問題，*時間查閱歷史記錄，判斷故障的原因。同時還能按管理的需要制成各種參數(shù)一覽表格，定期打印上報，這樣就大大提高管理水平。
　　
　　六、總結(jié)語
　　
　　#1機組經(jīng)過六個月的技改后，其控制系統(tǒng)面貌煥然一新，昔日的各種各樣的控制屏、開關(guān)、指示燈、指針式計表、信光字牌全部取消，代之以六臺21英寸顯示器，操作、指示、測量、音響事故、報警也全部在系統(tǒng)中完成；操作人員只需通過鼠標即可方便地調(diào)整各設(shè)備的運行工況，且速度快、調(diào)整平穩(wěn)；而檢修、維護也只是每天查閱幾個重要設(shè)備參數(shù)的歷史記錄、DPU運行指示、對應(yīng)畫面各設(shè)備運行狀態(tài)及參數(shù)的顯示，若設(shè)備出現(xiàn)異常，也會提前自檢報警，供維護人員及時處理?，F(xiàn)#1機組已投運三個月，通過運行實際各項功能均工作正常。證明了電氣系統(tǒng)進入DCS系統(tǒng)使整臺發(fā)電機組實現(xiàn)高水平和完善的監(jiān)控；提高電氣控制的可靠性；更有利于實現(xiàn)整個發(fā)電機組的綜合自動化和提高管理水平，且單元機組真正達到了*集控運行?？傊?，通過這次改造后，設(shè)備的自動化水平及調(diào)節(jié)精度提高了，運行、管理水平均上了個臺階，為我廠向*電廠邁進打下了良好的基礎(chǔ)，同時為今后其它機組的技改及新技術(shù)的應(yīng)用、開發(fā)起了個良好的開端。