1　概述 隨著機(jī)組向大容量、高參數(shù)發(fā)展,火力發(fā)電廠的自動(dòng)化程度越來越受到重視。從80年代后期開始，以計(jì)算機(jī)微處理器為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)（DCS）在國內(nèi)新建大機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。為了提高機(jī)組的自動(dòng)化水平，適應(yīng)發(fā)電企業(yè)竟價(jià)上網(wǎng)、減人增效、參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，國內(nèi)一些200MW、125MW的老機(jī)組也在積極進(jìn)行DCS改造。由于傳統(tǒng)觀念的保守和電氣設(shè)備控制對(duì)安全性、可靠性的高要求，國內(nèi)電廠在進(jìn)行DCS改造時(shí)，多數(shù)只是進(jìn)行熱動(dòng)部分的改造，包括DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH等，電氣設(shè)備的監(jiān)控（ECS）則改造的很少。有的只是將輔機(jī)開關(guān)控制的一部分功能由DCS來完成，參與熱力系統(tǒng)的順控；有的則是將一些電氣模擬量、開關(guān)量送入DAS系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)采集的一些要求；較為徹底的電氣部分改造也僅僅是將發(fā)電機(jī)、變壓器等主機(jī)部分的一些開關(guān)的跳、合閘控制由DCS內(nèi)的軟手操來完成。電氣返回屏、控制臺(tái)仍然保留大量的信號(hào)、表計(jì)、硬手操、繼電器等。 淮北發(fā)電廠#6機(jī)組為國產(chǎn)200MW機(jī)組。在機(jī)組大修中進(jìn)行了分散控制系統(tǒng)（DCS）的改造。作為DCS的一部分,電氣設(shè)備的監(jiān)控（ECS）也同步進(jìn)行了改造。淮北發(fā)電廠#6機(jī)組的電氣設(shè)備的DCS改造是國內(nèi)目前少數(shù)改造最為徹底的機(jī)組之一。不僅高、低壓輔機(jī)的開關(guān)、主機(jī)部分的開關(guān)的控制、聯(lián)瑣、表計(jì)、信號(hào)等功能由DCS來完成，而且高、低壓廠用電源的自投邏輯也由DCS來實(shí)現(xiàn)。我們還充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一些電氣順控邏輯。如：發(fā)電機(jī)自動(dòng)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯、發(fā)電機(jī)自動(dòng)解列邏輯、廠用電的自動(dòng)切換邏輯、勵(lì)磁系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)切換邏輯等。淮北發(fā)電廠#6機(jī)組的DCS改造是由上海自動(dòng)化儀表股份有限責(zé)任公司與淮北發(fā)電廠聯(lián)合設(shè)計(jì)完成的，采用全套引進(jìn)美國西屋全新MAX-1000系統(tǒng)。本文將對(duì)淮北發(fā)電廠#6機(jī)組ECS改造的情況做以下介紹，并談?wù)勗谶M(jìn)行ESC改造后應(yīng)注意的幾個(gè)問題。 2　用DCS實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備監(jiān)控的基本功能 在進(jìn)行DCS改造后，原高、低壓輔機(jī)的開關(guān)、主機(jī)部分的開關(guān)的控制、聯(lián)瑣、表計(jì)、信號(hào)等功能均由DCS來完成。自動(dòng)準(zhǔn)同期的投入開關(guān)、手動(dòng)升、降壓開關(guān)等也由DCS內(nèi)的軟手操進(jìn)行。 2.1　開關(guān)的控制 1）通過DCS內(nèi)的軟手操，送出D0點(diǎn)（AC220，10A），接入開關(guān)的跳、合閘回路，實(shí)現(xiàn)跳、合閘控制。大部分開關(guān)僅設(shè)置軟手操，但為安全起見，對(duì)一些重要輔機(jī)，如給粉機(jī)總電源、冷卻水泵、燃油泵、高壓交流油泵等開關(guān)，除DCS內(nèi)設(shè)置軟手操外，屏上仍保留硬手操。 2）根據(jù)開關(guān)返回狀態(tài)量DI點(diǎn)，通過CRT上開關(guān)的不同的顏色，顯示開關(guān)狀態(tài)。包括開關(guān)的合閘、分閘、異常等六種狀態(tài)。 3）開關(guān)狀態(tài)量由跳位、合位繼電器指示，而不是由開關(guān)的輔助接點(diǎn)指示。不僅可以指示開關(guān)的狀態(tài)，而且可以監(jiān)視跳、合閘回路是否完好，監(jiān)視操作保險(xiǎn)是否完好。在跳、合閘回路故障，操作保險(xiǎn)熔斷時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 4）將原來的熱動(dòng)部分提供給電氣回路的用于聯(lián)瑣啟動(dòng)、閉鎖合閘、跳閘的油壓、水壓、溫度等接點(diǎn)，直接送入DCS，通過DCS內(nèi)的邏輯來實(shí)現(xiàn)原來的相應(yīng)的功能。原來的輔機(jī)之間的電氣聯(lián)瑣、鍋爐大聯(lián)瑣也由DCS根據(jù)送入DCS的狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)原有的功能。 2.2　表計(jì)、音響、信號(hào) 1）將原來的大部分盤表取消，通過儀表變送器，將電流、電壓、頻率、有功、無功等參數(shù)以4～20mA的AI點(diǎn)形式送入DCS，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、表計(jì)的指示、參與順控、自投邏輯、過流報(bào)警等。所有表計(jì)均在CRT內(nèi)主接線操作畫面、監(jiān)視畫面上合適的位置顯示出來，以便于運(yùn)行操作和監(jiān)視，并以畫面的整體協(xié)調(diào)、美觀為依據(jù)。屏上仍保留發(fā)電機(jī)有功、無功、頻率等極少數(shù)的幾塊表計(jì)。 2）原屏上的事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)以DI點(diǎn)的形式送入DCS，在DCS內(nèi)設(shè)計(jì)專用事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)畫面。事故信號(hào)為紅色、預(yù)告信號(hào)為黃色。在事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)發(fā)出時(shí)，發(fā)出不同的音響，此時(shí)可迅速切換至信號(hào)畫面，查看發(fā)出的信號(hào)。部分重要信號(hào)，在進(jìn)入DCS后再通過DO點(diǎn)輸出，接入屏上的閃光報(bào)警器。 2.3　自動(dòng)準(zhǔn)同期回路 電氣原有自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置、同步表、同期閉鎖繼電器仍然保留，原同期回路中的TK、STK、DTK等同期投入開關(guān)則由DCS內(nèi)的軟手操實(shí)現(xiàn)。TK、STK、DTK所需多付接點(diǎn)由DCS擴(kuò)展送出。保留同期裝置、同步表、同期閉鎖繼電器，把住同期并網(wǎng)的最后一道防線。 2.4　調(diào)壓、調(diào)速回路 勵(lì)磁增、減壓操作開關(guān)也由DCS內(nèi)的軟手操實(shí)現(xiàn)，并通過脈沖形式輸出。原發(fā)電機(jī)調(diào)速由同步馬達(dá)進(jìn)行，在進(jìn)行DEH改造后，電氣部分的增、減速操作取消。發(fā)電機(jī)的增、減速僅汽機(jī)專業(yè)有權(quán)，并通過DEH的CRT操作。 3　高、低壓廠用電的自投邏輯 高、低壓廠用電的自投邏輯這里是一個(gè)廣義的概念，其包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即工作電源的低電壓保護(hù)邏輯、備用電源的自投合閘邏輯和合于故障后的加速跳閘邏輯。傳統(tǒng)的高、低壓廠用電的自投邏輯是由繼電器來實(shí)現(xiàn)的，在進(jìn)行DCS改造后，則是將自投邏輯所必需的外部條件送入DCS，由DCS進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)工作電源的低電壓保護(hù)跳閘、備用電源的自投合閘和合于故障后的加速跳閘等功能。由DCS實(shí)現(xiàn)的自投邏輯與原來由繼電器實(shí)現(xiàn)的自投邏輯在功能上是一樣的。這里值得指出的是在高、低壓廠用電的自投邏輯中，工作電源的欠壓（低電壓保護(hù)）、失壓、備用電源的有壓判斷，有的電廠是由繼電器來完成的。在繼電器達(dá)到整定值后動(dòng)作，其接點(diǎn)作為DCS的邏輯條件送入DCS。而我廠則是利用工作母線和備用母線的電壓變送器，進(jìn)行工作電源的欠壓、失壓、備用電源的有壓判斷，定值大小由DCS內(nèi)部整定。在進(jìn)行DCS改造后，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和數(shù)據(jù)采集必需將工作母線和備用母線電壓送入DCS，因此，不需再另加電壓繼電器進(jìn)行自投邏輯判斷。 4　發(fā)電機(jī)的P、Q曲線 淮北電廠#6機(jī)組DCS改造將發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家提供的P、Q曲線畫面做在DCS內(nèi)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)P、Q值在P、Q曲線畫面橫、縱坐標(biāo)上顯示出來，從而確定發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)。 由于軟件和設(shè)計(jì)水平的限制，淮北電廠#6機(jī)組P、Q曲線做得比較簡(jiǎn)單。如果計(jì)算機(jī)軟件功能更加強(qiáng)大，可以更加完善的發(fā)揮P、Q曲線的作用。如：可以將發(fā)電機(jī)的不同運(yùn)行區(qū)域以不同的顏色顯示出來；如果發(fā)電機(jī)運(yùn)行越限可報(bào)警或動(dòng)作跳閘；可以將發(fā)電機(jī)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)記錄下來，以便隨時(shí)查閱等。 　　5　電氣設(shè)備的順控邏輯 電氣設(shè)備的順控邏輯主要包括發(fā)電機(jī)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯、發(fā)電機(jī)自動(dòng)解列邏輯、廠用電的自動(dòng)切換邏輯、勵(lì)磁系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)切換邏輯、主、備勵(lì)自動(dòng)切換邏輯等。 5.1　發(fā)電機(jī)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯 這一部分內(nèi)容包括自動(dòng)勵(lì)磁升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯、手動(dòng)勵(lì)磁升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯、備勵(lì)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)邏輯。發(fā)電機(jī)可以在勵(lì)磁自動(dòng)、勵(lì)磁手動(dòng)或備勵(lì)運(yùn)行情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升壓自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)。 發(fā)電機(jī)主開關(guān)在熱備用狀態(tài)，發(fā)電機(jī)滿速后，無論是在勵(lì)磁自動(dòng)、勵(lì)磁手動(dòng)或備勵(lì)運(yùn)行中的某一個(gè)狀態(tài)下，一旦發(fā)出發(fā)電機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)指令，發(fā)電機(jī)都能夠根據(jù)其所處的狀態(tài)，自動(dòng)執(zhí)行其余的操作，直至并網(wǎng)。 5.2　發(fā)電機(jī)自動(dòng)解列邏輯 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，將發(fā)電機(jī)有功降到4MW左右。此時(shí)，發(fā)電機(jī)一旦接受自動(dòng)解列指令，可以自動(dòng)將有功、無功降到0，并實(shí)現(xiàn)廠用電的自動(dòng)切換，直到將發(fā)電機(jī)解列。 5.3　廠用電的自動(dòng)切換邏輯 高、低壓廠用電能夠根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)由工作電源向備用電源或備用電源向工作電源的自動(dòng)切換。 5.4　發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁和手動(dòng)勵(lì)磁的自動(dòng)切換邏輯 發(fā)電機(jī)可以根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)勵(lì)磁向手動(dòng)勵(lì)磁或手動(dòng)勵(lì)磁向自動(dòng)勵(lì)磁的自動(dòng)切換。 發(fā)電機(jī)的順控邏輯設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，就是將人為操作時(shí)需要觀察的一些電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速和開關(guān)的狀態(tài)等送入DCS，并增加一些閉鎖條件，由DCS進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)電壓及功率的自我調(diào)節(jié)和開關(guān)的自動(dòng)操作。 6　DCS控制技術(shù)在電氣監(jiān)控應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 6.1　在進(jìn)行DCS改造后，一部分電氣模擬量不再象原來那樣，僅僅是一些數(shù)據(jù)的顯示，而是作為邏輯條件，通過變送器，參與一些邏輯控制。如廠用電自投邏輯中的電壓、DEH中的有、無功、廠用電切換中的電壓、電流等。所以，對(duì)于儀表專業(yè)人員，必需進(jìn)行認(rèn)識(shí)上的轉(zhuǎn)變，在進(jìn)行變送器工作時(shí)，應(yīng)充分注意到對(duì)有關(guān)邏輯的影響。 6.2　所有電氣模擬量均是通過變送器送入DCS的，變送器大多需要外接輔助交流電源，輔助電源應(yīng)有足夠的可靠性，必需經(jīng)UPS接入。如不經(jīng)UPS，只是從一般的動(dòng)力柜選取變送器輔助電源，在該動(dòng)力柜所在母線故障時(shí)，即使備用電源自投再快，由于輔助電源瞬時(shí)失電，變送器也無法正常工作，無法保證自投成功。 6.3　在進(jìn)行DEH改造后，一旦發(fā)電機(jī)主開關(guān)合閘，DEH裝置將根據(jù)開關(guān)輔助接點(diǎn)，判斷為機(jī)組并網(wǎng)，自動(dòng)增加5000kW負(fù)荷。因此，在進(jìn)行機(jī)組假并試驗(yàn)、帶主開關(guān)零起升壓試驗(yàn)或其它在DEH運(yùn)行狀態(tài)下的合主開關(guān)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)拆除送于DEH的開關(guān)輔助接點(diǎn)，防止機(jī)組超速。 6.4　在進(jìn)行DCS改造后，發(fā)電機(jī)增、減壓操作是由DCS內(nèi)的軟手操通過脈沖來輸出進(jìn)行的。這里應(yīng)注意軟手操與傳統(tǒng)的硬手操不同。DCS內(nèi)的軟手操將對(duì)按動(dòng)鼠標(biāo)的次數(shù)予以記憶，按動(dòng)鼠標(biāo)多少次，發(fā)電機(jī)的電壓就會(huì)增、減多少次。由于發(fā)電機(jī)的實(shí)際增、減壓有一定的遲滯時(shí)間，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)升壓操作時(shí)，可能會(huì)因?yàn)榭焖?、多次按?dòng)鼠標(biāo)造成發(fā)電機(jī)過壓。為此，在設(shè)置增、減壓軟手操的同時(shí)，應(yīng)設(shè)置發(fā)電機(jī)過壓限制。發(fā)電機(jī)順控升壓邏輯中也應(yīng)設(shè)置發(fā)電機(jī)過壓限制。 6.5　在進(jìn)行DCS改造后，DCS對(duì)一些設(shè)備的調(diào)節(jié)、開關(guān)的控制等都是由DCS內(nèi)的軟手操通過脈沖的方式實(shí)現(xiàn)的，如發(fā)電機(jī)順控、手控增、減壓操作、增、減速操作、開關(guān)的跳、合閘操作等。除注意6.4中提到的可能出現(xiàn)的操作記憶之外，我們還必須注意脈沖的長短設(shè)置，脈沖的長短如果設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)存在一些問題。如發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)，如果系統(tǒng)仍采用電磁勵(lì)磁調(diào)節(jié)器或采用的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒有設(shè)置調(diào)節(jié)步長限制，如果DCS內(nèi)的調(diào)壓脈沖設(shè)置太寬，則電壓的調(diào)節(jié)幅度可能會(huì)很大，影響機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定。但對(duì)于南瑞勵(lì)磁公司生產(chǎn)的SAVR-2000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則不存在這個(gè)問題，因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)器本身設(shè)置有調(diào)節(jié)步長限制，只要調(diào)節(jié)器本身調(diào)節(jié)步長設(shè)置合適，DCS的脈沖長短則不會(huì)影響發(fā)電機(jī)電壓的調(diào)整幅度。另外，所有開關(guān)的跳、合閘控制也應(yīng)該注意脈沖長短的設(shè)置。如220kV、110kV等高壓開關(guān)，其跳、合閘速度一般只有幾十毫秒或100毫秒左右；即使是一些慢速合閘開關(guān)如一些SN2型油開關(guān)，其合閘時(shí)間也只是600毫秒左右。因此，其跳合閘脈沖一般不要設(shè)置太長，只要保證開關(guān)有足夠的跳、合閘時(shí)間即可。否則，則可能出現(xiàn)開關(guān)跳躍、燒壞跳、合閘線圈等現(xiàn)象。特別應(yīng)注意的是一些DW15的低壓開關(guān)，盡管其型號(hào)都是DW15開關(guān)，但他們的合閘程序可能存在不同，因此更應(yīng)該注意合閘脈沖的長短對(duì)開關(guān)的影響。有的是只要脈沖出現(xiàn)，開關(guān)就開始儲(chǔ)能合閘；有的在脈沖出現(xiàn)時(shí)開始儲(chǔ)能，在脈沖消失時(shí)才開始合閘。特別是對(duì)于后者，如果DCS合閘脈沖太寬，則開關(guān)一直保持在儲(chǔ)能狀態(tài)，開關(guān)的合閘線圈一直帶電，就會(huì)燒壞，開關(guān)也無法合閘，我廠曾出現(xiàn)過這種情況。 6.6　關(guān)于DCS應(yīng)用的有關(guān)規(guī)程都是針對(duì)熱力系統(tǒng)的分散控制，但DCS技術(shù)目前已越來越多的應(yīng)用于電氣設(shè)備的監(jiān)控。由于沒有相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)的DCS改造中，有關(guān)回路或邏輯的設(shè)計(jì)，各單位的情況是不同的，而且也可能存在一些問題。如對(duì)高壓開關(guān)的控制，有的單位只是用開關(guān)的輔助接點(diǎn)反映開關(guān)的狀態(tài)，這樣原來按鈕所具備的監(jiān)視跳、合閘回路功能、控制回路斷線功能將不復(fù)存在。我廠增加了跳、合閘位置繼電器，用跳、合閘繼電器的常開接點(diǎn)來反映開關(guān)的狀態(tài)，同時(shí)用跳、合閘繼電器的常閉接點(diǎn)串聯(lián)來反映控制回路是否斷線，很好地解決了這些問題。另外，在熱力方面的DCS控制有關(guān)規(guī)程規(guī)定中規(guī)定，屏蔽電纜屏蔽層應(yīng)一端接地，而電氣二次回路有關(guān)規(guī)程則規(guī)定屏蔽電纜屏蔽層應(yīng)兩端接地，兩者之間存在矛盾。所以有關(guān)機(jī)構(gòu)或部門應(yīng)盡快制定DCS控制技術(shù)應(yīng)用于電氣監(jiān)控的相關(guān)規(guī)程、規(guī)定。 6.7　部分電廠、DCS控制開發(fā)商現(xiàn)在已將廠用電的備用電源故障切換、同期裝置也納入DCS控制中。根據(jù)有關(guān)廠家的情況介紹，結(jié)合備用電源切換、同期裝置的重要情、復(fù)雜性，本人認(rèn)為這些功能最好不要通過DCS來實(shí)現(xiàn)，還是以采用專用裝置為好。這主要是基于以下考慮： 1）大多數(shù)DCS開發(fā)商的開發(fā)人員并不是這些方面的專業(yè)研究人員，他們對(duì)廠用系統(tǒng)、同期系統(tǒng)在故障情況、異常情況及其他各種情況下有關(guān)電氣量的變化規(guī)律研究并不太多，只是根據(jù)電廠專業(yè)人員提供的邏輯關(guān)系、電氣量之間的關(guān)系，通過軟件予以實(shí)現(xiàn)。這樣往往只是實(shí)現(xiàn)了這些裝置的一些基本功能，在一些很特殊的情況下，往往難以滿足要求。如廠用系統(tǒng)的切換裝置，只是實(shí)現(xiàn)了原來的備用電源自投功能，其可靠性與目前在系統(tǒng)內(nèi)廣泛使用的快切裝置相比，不可同日而語。廠用電源應(yīng)該以采用快切裝置為好。 2）鑒于同期裝置、快切裝置的重要性和復(fù)雜性，這些裝置在廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)之前，一般應(yīng)經(jīng)過動(dòng)模試驗(yàn)、專家鑒定、掛網(wǎng)試運(yùn)行、入網(wǎng)許可等程序，網(wǎng)內(nèi)推廣應(yīng)用的產(chǎn)品應(yīng)該是非常成熟、可靠、經(jīng)過考驗(yàn)的產(chǎn)品。但DCS開發(fā)商所開發(fā)的一些備用電源切換、同期并網(wǎng)卡件一般未經(jīng)過上述程序，如果稍有疏忽，一旦產(chǎn)生問題，其造成的損失將難以估量。 3）同期裝置、快切裝置一旦成型，其內(nèi)部回路或程序?qū)⑾鄬?duì)固定，經(jīng)調(diào)試合格后，一般不會(huì)存在變化的可能。但一些DCS開發(fā)商所開發(fā)的備用電源切換、同期并網(wǎng)卡件的邏輯組態(tài)及相關(guān)回路對(duì)一些DCS工程師站管理專業(yè)人員是開放的。而電廠DCS的管理一般由熱工人員管理，由于他們對(duì)這些裝置的重要性或特點(diǎn)了解不多，如果出現(xiàn)某些失誤也可能出現(xiàn)一些嚴(yán)重的問題。