論如何提高電廠(chǎng)電氣控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行管理

張俊英

摘要：電廠(chǎng)電氣控制系統(tǒng)如何在更多地考慮降低發(fā)電成本的同時(shí)，又能夠切實(shí)保證設(shè)備的有效穩(wěn)定、安全運(yùn)行，進(jìn)而增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，謀長(zhǎng)期生存、發(fā)展之道。眾所周知，電氣設(shè)備的控制性能將會(huì)直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、安全生產(chǎn)，因此它的重要性便不容置疑。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；電廠(chǎng)電氣；運(yùn)行管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TM506 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0150-02

我們知道，近年來(lái)隨著我國(guó)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)電廠(chǎng)電氣控制系統(tǒng)所采用智能化的前端設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的監(jiān)控方式已經(jīng)成為我國(guó)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)電廠(chǎng)電氣監(jiān)督控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，這就將會(huì)提高我國(guó)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的總體管理水平，并且將會(huì)直接地關(guān)系到電廠(chǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，從而全面影響我國(guó)電廠(chǎng)在發(fā)電市場(chǎng)上的整體競(jìng)爭(zhēng)能力和水平。

1 我國(guó)當(dāng)前對(duì)電廠(chǎng)電氣控制的主要要求

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的電廠(chǎng)電氣必然將會(huì)步入數(shù)字化和信息化的時(shí)代。目前我國(guó)的火電廠(chǎng)管理和控制系統(tǒng)主要可以分為三級(jí)：（1）機(jī)組級(jí)（DCS、PLC）；（2）廠(chǎng)級(jí)（SIS、MIS、BPS）；（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)。近幾年隨著發(fā)展速度的提升，一、二級(jí)的建設(shè)效果成效已經(jīng)逐漸展示出來(lái)，然而讓我們擔(dān)憂(yōu)的是現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的落后，它在一定程度上制約了上兩級(jí)的作用的有效發(fā)揮。然而電氣設(shè)備中有許多都在第三級(jí)，因此對(duì)信息化、數(shù)字化要求也就顯得非常迫切。目前伴隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和控制技術(shù)的全面提高以及分散控制系統(tǒng)（DCS）在火電廠(chǎng)中廣泛和成熟的應(yīng)用，我國(guó)現(xiàn)代化大型火電廠(chǎng)的運(yùn)行和管理水平有了不斷的提高，DCS在火力發(fā)電廠(chǎng)中運(yùn)行的可靠性也逐漸地得到普遍的肯定和好評(píng)，與此同時(shí)運(yùn)行人員也是越來(lái)越習(xí)慣地利用鍵盤(pán)和CRT進(jìn)行必要的實(shí)踐操作，同時(shí)后備監(jiān)視和手段也是日益的減少甚至取消，其中火電廠(chǎng)等大型的單元機(jī)組監(jiān)控方式也正逐漸的走向全CRT的監(jiān)控時(shí)代。電氣控制與機(jī)爐控制便逐漸顯得不協(xié)調(diào)，控制水平也被逐漸地拉大。因此為了更好地處理和解決這一矛盾，我國(guó)目前所采用的最有效的解決辦法便是將電氣控制設(shè)備逐漸地納入到DCS系統(tǒng)的監(jiān)督、管理和控制之中來(lái)，這樣一來(lái)我們就既可以充分地利用DCS系統(tǒng)已成熟的分散控制技術(shù)，同時(shí)也能夠提高電氣設(shè)備的管理、控制水平。如果在電氣控制將電氣設(shè)備常規(guī)硬接口后，我們就可充分地利用DCS系統(tǒng)的方式和手段，從而使電氣防誤操作等功能的實(shí)現(xiàn)顯得更方便、更完備，并且能夠?qū)⑾嚓P(guān)量的顯示報(bào)警系統(tǒng)與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這樣一來(lái)最終就會(huì)有效地提高整個(gè)電氣控制的可靠性和安全性。

2 我國(guó)電氣電廠(chǎng)DCS系統(tǒng)的配置

首先是電廠(chǎng)電氣控制站的配置。我們知道DCS控制站主要是按照單元機(jī)組進(jìn)行設(shè)置的，例如在兩臺(tái)機(jī)組中設(shè)一集控室，電氣和熱工合用整個(gè)的一套DCS，從而達(dá)到模擬量控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)以及鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)等功能的最終實(shí)現(xiàn)，按照機(jī)組單元設(shè)置爐機(jī)電公用的DCS。然而電氣部分的每機(jī)發(fā)變組和高低壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)是作為一個(gè)子站進(jìn)入到該單元的DCS中來(lái)的；在這里每?jī)膳_(tái)機(jī)組中要設(shè)置一個(gè)公用的控制網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是作為一個(gè)子站掛入到相關(guān)的兩單元機(jī)組的DCS上的。而對(duì)于兩臺(tái)機(jī)組的公用系統(tǒng)，例如廠(chǎng)用公用及備用電源的系統(tǒng)等，而在DCS的配置在實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)組的停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行人員能夠?qū)@個(gè)公用的系統(tǒng)進(jìn)行必要的監(jiān)控，同時(shí)要采用可靠的閉鎖措施用來(lái)確保其控制命令的獨(dú)一性，也就是說(shuō)在同一時(shí)間內(nèi)要只允許一套DCS系統(tǒng)對(duì)這個(gè)公用的設(shè)備起控制作用，這樣就確保各機(jī)組的DCS獨(dú)立的運(yùn)行起來(lái)，從而不讓兩單元機(jī)組的DCS交合在一塊，而保證機(jī)組可靠、有效地運(yùn)行起來(lái)。

還有便是監(jiān)控系統(tǒng)的配置。我國(guó)近幾十年來(lái)火力發(fā)電廠(chǎng)電氣早已經(jīng)進(jìn)入到DCS的監(jiān)控過(guò)程，然而電氣監(jiān)控系統(tǒng)的配置主要可以分為以下幾種情況：遠(yuǎn)程智能I/O方式、I/O集中控制方式以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)方式等。在這其中I/O集中方式，主要是將電氣的各饋線(xiàn)遮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備I/O接口，并且能夠通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與集控室DCS I/O的相互串連，進(jìn)而通過(guò)A/D處理后進(jìn)入到DCS組態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)全廠(chǎng)電氣設(shè)備的全面監(jiān)督和控制。遠(yuǎn)程智能I/O方式主要是將控制站中的I/O下放，從而在數(shù)據(jù)采集比較集中并且離控制室較遠(yuǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立遠(yuǎn)程I/O的采集柜也就是現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換機(jī)柜，而現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備I/O的信號(hào)通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與I/O采集柜的相互串聯(lián)，同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換機(jī)柜和控制室DCS控制器主機(jī)柜主要通過(guò)光纖或者是雙絞線(xiàn)相互串聯(lián)。廠(chǎng)用電系統(tǒng)主要是采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式進(jìn)入到DCS之中，主要是采用連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸以及多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)代替現(xiàn)有的智能化的遠(yuǎn)程I/O分散式控制系統(tǒng)。智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理以及邏輯控制等方面的各個(gè)功能，更可以在現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制、監(jiān)視、保護(hù)以及通信等功能，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)經(jīng)過(guò)通信單元將處理好的信息傳到控制站，這樣便能夠?qū)⒖刂普镜闹噶钕逻_(dá)。

3 要根據(jù)實(shí)際的具體情況選擇合適的模式

DCS+集控樓電子室I/O模式和DCS+電氣現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程I/O模式基本上屬于分散控制系統(tǒng)，它在我國(guó)已經(jīng)有近十年的發(fā)展和應(yīng)用，目前已經(jīng)步入到成熟的發(fā)展階段，然而兩者各有自己的獨(dú)自?xún)?yōu)勢(shì)。根據(jù)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)前者比后者的綜合投資成本要高的多。在應(yīng)用中應(yīng)該要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況選擇，例如發(fā)變組的控制系統(tǒng)本來(lái)就是設(shè)在集控室的，還有的是分散設(shè)備間中具有復(fù)雜連鎖的，則主要是應(yīng)采用集控室I/O柜模式。我們知道，F(xiàn)CS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模式是我國(guó)當(dāng)前數(shù)字時(shí)代的產(chǎn)物也是目前的熱點(diǎn)技術(shù)，在石化行業(yè)之中有一定的應(yīng)用規(guī)模和效應(yīng)，國(guó)外電力行業(yè)已經(jīng)有一定的成功應(yīng)用案例。而至于那些獨(dú)立電氣的監(jiān)控系統(tǒng)，類(lèi)似變電站技術(shù)和從前的中、小機(jī)組電氣主控室方式，但是大機(jī)組沒(méi)有用過(guò)，在技術(shù)上可行，但是缺點(diǎn)是成本高。

目前的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的從監(jiān)測(cè)走向監(jiān)控時(shí)代，從I/O的集中方式到遠(yuǎn)程I/O的方式開(kāi)始逐漸的向現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式初步探索，所有的這些有待在將來(lái)各工程設(shè)計(jì)實(shí)踐之中總結(jié)并升華。大型火力發(fā)電廠(chǎng)電氣控制全面采用DCS在國(guó)內(nèi)主要是近幾十年發(fā)展起來(lái)的，但是國(guó)外的大機(jī)組電氣所采用的DCS監(jiān)控早已經(jīng)有成功的運(yùn)行案例和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熱工專(zhuān)業(yè)所采用的DCS監(jiān)控系統(tǒng)多年來(lái)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，目前我國(guó)現(xiàn)行的“2000年燃煤示范電廠(chǎng)”自動(dòng)化設(shè)計(jì)和目標(biāo)便是要求大型火力發(fā)電廠(chǎng)電氣的控制系統(tǒng)全面進(jìn)入道DCS時(shí)代中來(lái)，因此在火力發(fā)電廠(chǎng)中電氣監(jiān)控系統(tǒng)的采用將會(huì)成為我國(guó)今后一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展的主攻方向。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力行業(yè)的高速發(fā)展，DCS的應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛，但我國(guó)目前的DCS主要完成的還是汽輪機(jī)鍋爐的自動(dòng)化過(guò)程控制，然而對(duì)于電氣部分的自動(dòng)化結(jié)合較少，DCS未充分考慮到電氣設(shè)備的控制特點(diǎn)，因此無(wú)論是功能上還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，這就與網(wǎng)絡(luò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相比在先進(jìn)性、開(kāi)放性性等方面都有很大的差距。目前隨著我國(guó)電廠(chǎng)自動(dòng)化水平的不斷改善和提高，我國(guó)的電氣系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)成為當(dāng)前設(shè)計(jì)的主流，控制方式也主要從單純DCS監(jiān)控逐步走向具備故障分析設(shè)備管理、信息管理、自動(dòng)抄表仿真培訓(xùn)等高等級(jí)的運(yùn)行管理功能方向發(fā)展，進(jìn)而由此也又推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電廠(chǎng)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，將FCS應(yīng)用到火力發(fā)電廠(chǎng)的控制過(guò)程中有利于提高火力發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，進(jìn)而節(jié)約了工程投資，這樣的模式值得大力推廣應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）