隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，新建的發(fā)電廠，熱工專業(yè)已全面在單元控制室采用微機(jī)分散集中控制系統(tǒng)（DCS）控制，逐步形成了數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）、燃燒器管理（BMS）四大系統(tǒng)，為了與熱控專業(yè)在控制水平上協(xié)調(diào)一致，共享資源，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)性，電氣專業(yè)也越來越多地采用了DCS控制技術(shù)，有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)、爐、電集中管理，協(xié)調(diào)運(yùn)行。
1 分散控制系統(tǒng)（DCS）組態(tài)原則
本工程熱工控制系統(tǒng)主要由DCS構(gòu)成，其主要監(jiān)控范圍包括鍋爐、汽機(jī)、除氧給水等輔助系統(tǒng)。DCS由冗余配置的分散處理單元、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和人一機(jī)接口組成，系統(tǒng)按縱向分層．橫向按工藝系統(tǒng)劃分若干個(gè)功能區(qū)的分層分散的原則進(jìn)行組態(tài)。系統(tǒng)功能區(qū)內(nèi)的被控對(duì)象在DCS硬件組態(tài)時(shí)保持適當(dāng)?shù)莫?dú)立性，以保證單個(gè)控制站故障時(shí)不影響機(jī)組的運(yùn)行。DCS系統(tǒng)易于組態(tài)，易于使用，易于擴(kuò)展，3套DCS通過網(wǎng)橋進(jìn)行連接，增加系統(tǒng)靈活性，降低過程控制總線數(shù)據(jù)通訊負(fù)荷，保證整個(gè)DCS的可利用率至少為99．9％。
2 電氣DCS的監(jiān)控和控制（ECS）
1）本工程電氣與熱控合用一套DCS，這種方式達(dá)到了機(jī)、爐、電控制界面的統(tǒng)一，便于實(shí)現(xiàn)全能值班，電氣作為一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)入DCS，資源共享。
2）根據(jù)本工程的電氣主接線和廠用電接線，電氣ECS監(jiān)測(cè)和控制的對(duì)象主要有：a．發(fā)電機(jī)一變壓器組；b．高壓廠用工作及備用電源；e主廠房?jī)?nèi)低壓廠用變壓器；d．輔助車間低壓廠用變壓器6kV側(cè)斷路器；e，單元程控電動(dòng)機(jī)；f.保安電源；g．直流系統(tǒng)；h．交流不停電電源。
3）ECS監(jiān)控的內(nèi)容和方式。
為完成上述電氣控制功能所必需的電氣信息量包括：模擬量有電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能等電量和溫度等非電量；開關(guān)量有斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號(hào)、繼電保護(hù)裝置動(dòng)作及報(bào)警信號(hào)、運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)及有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信號(hào)等。
上述信息量中部分采用硬接線，部分以通信方式送入DCS。
4）ECS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
a．站控層。站控層負(fù)責(zé)來自前置層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和處理功能。
b．現(xiàn)場(chǎng)總線方式間隔層。6kv配電裝置現(xiàn)場(chǎng)總線采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，利用CAN總線方式通過屏蔽雙絞線接人通訊管理機(jī)。380V配電裝置現(xiàn)場(chǎng)總線也采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用MODBUS通信協(xié)議，利用RS485接口以屏蔽雙絞線方式接入通訊管理機(jī)。以上通訊管理機(jī)采用MODBUS通信協(xié)議，利用RS485接口送入ECS站控層，接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物理通道可采用屏蔽雙絞線。通信管理機(jī)負(fù)責(zé)把各個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置的數(shù)據(jù)整理匯總，再將這些信息上送至EC發(fā)變組、起備變和線路保護(hù)采用MODBUS通信協(xié)議，利用RS485接口送入ECS站控層，接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物理通道采用屏蔽雙絞線。
c．硬接線方式間隔層。非總線方式進(jìn)入ECS的電氣量信息主要含ECS發(fā)出的控制閉鎖指令（D0），參與順序控制的重要斷路器狀態(tài)量（DI）以及其他沒有通過總線方式進(jìn)入DCS的狀態(tài)量（DI）和模擬量（AI），這些信息量需要通過電纜接到ECS或DCS其他部分的輸入飾出接口柜上，輸入飾出接口柜均放置在機(jī)組電子設(shè)備問中。
d．ECS主要功能。數(shù)據(jù)采集與處理，能通過現(xiàn)場(chǎng)（I／O）測(cè)控單元采集有關(guān)信息，檢測(cè)出事件，故障，狀態(tài)，變位信號(hào)及模擬量正常，越限信息等，進(jìn)行包括對(duì)數(shù)據(jù)合理性校驗(yàn)在內(nèi)的各種預(yù)處理，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，其范圍包括模擬量，數(shù)字量和脈沖量等。模擬量采集包括電流、電壓、有功、無功、頻率、功率因數(shù)等電量和溫度等非電量，并實(shí)現(xiàn)如下功能：定時(shí)采集、越限報(bào)警。數(shù)字量采集包括斷路器，隔離開關(guān)以及接地刀閘的位置信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)及有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信號(hào)等，并實(shí)現(xiàn)如下功能：定時(shí)采集、設(shè)備異常報(bào)警、事件順序記錄（SOE）和操作記錄。
脈沖量的采集包括有功電度和無功電度等，并實(shí)現(xiàn)如下功能：能連續(xù)采集電度脈沖量，能根據(jù)各回路PT，CT二次變比及脈沖電度表參數(shù)計(jì)算并轉(zhuǎn)換為實(shí)際電度量進(jìn)行累加，能對(duì)采集的電度量進(jìn)行分時(shí)段和方向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)因故中斷計(jì)量時(shí)，能進(jìn)行人工置數(shù)保證其電量累計(jì)的正確性，同時(shí)有保護(hù)措施，不丟失原累積值，具有與相應(yīng)模擬量平均值進(jìn)行校核的功能。智能接口數(shù)據(jù)：發(fā)變組微機(jī)保護(hù)屏、線路保護(hù)屏、起備變保護(hù)屏、6kV配電裝置、380V配電裝置等。
e．監(jiān)視。在DCS工程師站能通過CRT對(duì)主要電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，畫面調(diào)用采用鍵盤、鼠標(biāo)或跟蹤球。顯示的主要畫面如下：電氣一次接線圖，包括顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各主要電氣量（電流、電壓、頻率、有功、無功）等的實(shí)時(shí)值。
f．報(bào)警。在DCS工程師站當(dāng)所采集的模擬量發(fā)生越限，數(shù)字量變位及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自診斷故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警處理。報(bào)警方式分為兩種：一種為事故報(bào)警，一種為預(yù)告報(bào)警，前者為非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，后者為一般性設(shè)備變位，狀態(tài)異常信號(hào)，模擬量越限，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的事件異常等。
g．事件順序記錄（SOE）及事故追憶。對(duì)斷路器位置信號(hào)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等中斷型開關(guān)量進(jìn)行事件順序記錄，事件順序記錄的分辨率不大于1 ms。在出現(xiàn)事故后，能追憶事故前后一定時(shí)間內(nèi)有關(guān)開關(guān)量的動(dòng)作順序和相關(guān)重要模擬量的變化情況。h．運(yùn)行管理功能。DCS工程師站能對(duì)設(shè)備進(jìn)行電氣設(shè)備運(yùn)行管理，具體為：運(yùn)行操作指導(dǎo)、事故分析檢索、在線設(shè)備分析、操作票、模擬操作、自動(dòng)抄表、其他日常管理，如操作票、工作票管理，運(yùn)行記錄及交接班記錄管理，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。
i．設(shè)備管理。在DCS工程師站能對(duì)主要電氣設(shè)備如斷路器、變壓器、電動(dòng)機(jī)等運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視，例如對(duì)斷路器累計(jì)其正常操作次數(shù)和事故開斷次數(shù)以及開斷時(shí)的電流，指導(dǎo)設(shè)備維護(hù)和檢修，并計(jì)算其使用壽命。
j．性能計(jì)算。在DCS工程師站能對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線計(jì)算，電氣性能計(jì)算的項(xiàng)目主要有：機(jī)組發(fā)電量、廠用電率、發(fā)電成本、發(fā)電機(jī)功率因素、設(shè)備的使用壽命等。
除按運(yùn)行要求對(duì)電流、電壓、頻率、功率和電能量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析外，還能在線地按照數(shù)值變換和規(guī)定時(shí)間間隔不斷處理和計(jì)算下述各項(xiàng)內(nèi)容：有功、無功、功率因數(shù)計(jì)算；電能量的分時(shí)段、分方向累計(jì)及電能量平衡統(tǒng)計(jì)；開關(guān)投／退及保護(hù)動(dòng)作次數(shù)的統(tǒng)計(jì)；監(jiān)控設(shè)備投退率計(jì)算；全廠發(fā)電總有功功率；主要設(shè)備運(yùn)行小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)。
防誤操作閉鎖對(duì)于通過CRT、鍵盤進(jìn)行的電氣操作由系統(tǒng)的軟件進(jìn)行閉鎖，防止誤操作。
k．人機(jī)接口。ECS具有良好的人機(jī)聯(lián)系手段，使運(yùn)行人員可以清晰方便地了解運(yùn)行情況，并提供輸入手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制，參數(shù)修改等項(xiàng)工作。人機(jī)接口設(shè)備包括彩色屏幕顯示器，功能鍵盤、漢字打印機(jī)。它不但為運(yùn)行人員提供對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控的各種手段，而且具有對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)在線自診斷，投、退設(shè)備的功能。
l．硬件要求。ECS系統(tǒng)硬件選用成熟的、先進(jìn)可靠的和以微處理器為基礎(chǔ)的杭州和利時(shí)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)備，系統(tǒng)內(nèi)所有的模件是固態(tài)電路、標(biāo)準(zhǔn)化、模件化和插入式結(jié)構(gòu)，并帶有LED 自診斷顯示。系統(tǒng)硬件具有較好的可維護(hù)性，所有系統(tǒng)模件都能在線插拔。系統(tǒng)硬件具有擴(kuò)充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能的升級(jí)，系統(tǒng)硬件接口應(yīng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持與其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及不同計(jì)算機(jī)廠設(shè)備的互聯(lián)。
硬件設(shè)備能承受GB／T5169．5—1997中嚴(yán)酷等級(jí)為20S的針焰試驗(yàn)，設(shè)備外殼具有GB 4943—1990規(guī)定的V2及以上阻燃等級(jí)。m．通信接口。ECS監(jiān)控系統(tǒng)完成與如下系統(tǒng)和／或智能型設(shè)備的通信接口（包括系統(tǒng)的集成及系統(tǒng)的整體調(diào)試）。
數(shù)字式繼電保護(hù)裝置：1號(hào)機(jī)組ECS含發(fā)變組保護(hù)屏1個(gè)RS485接口；2號(hào)機(jī)組ECS含發(fā)變組保護(hù)屏1個(gè)RS485接口；公用ECS含起備變保護(hù)屏1個(gè)RS485接口。
6kV系統(tǒng)：1號(hào)機(jī)組ECS含1個(gè)RS485接口；2號(hào)機(jī)組ECS含1個(gè)RS485接口；公用ECS含1個(gè)RS485接口。
380V系統(tǒng)：1號(hào)機(jī)組ECS含1個(gè)RS485接口；2號(hào)機(jī)組ECS含1個(gè)RS485接口；公用ECS含6個(gè)RS485接口。
ECS系統(tǒng)與上述各系統(tǒng)的通信規(guī)約執(zhí)行國標(biāo)、部標(biāo)及IEC標(biāo)準(zhǔn)。
3 電氣IKN（ECS）控制遵循兩條基本原則
1）繼電保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期、故障錄波及備用電源自動(dòng)投入采用專門的裝置實(shí)現(xiàn)，僅同DCS保持信號(hào)聯(lián)系；
2）機(jī)爐電動(dòng)機(jī)的控制、聯(lián)鎖、測(cè)量等由熱控專業(yè)在DCS內(nèi)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)由電氣完成。
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本文標(biāo)題：DCS分散控制技術(shù)在機(jī)組電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用
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