1　概述 隨著機組向大容量、高參數(shù)發(fā)展,火力發(fā)電廠的自動化程度越來越受到重視。從80年代后期開始，以計算機微處理器為基礎的分散控制系統(tǒng)（DCS）在國內新建大機組中得到了廣泛的應用。為了提高機組的自動化水平，適應發(fā)電企業(yè)竟價上網(wǎng)、減人增效、參與市場競爭的需要，國內一些200MW、125MW的老機組也在積極進行DCS改造。由于傳統(tǒng)觀念的保守和電氣設備控制對安全性、可靠性的高要求，國內電廠在進行DCS改造時，多數(shù)只是進行熱動部分的改造，包括DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH等，電氣設備的監(jiān)控（ECS）則改造的很少。有的只是將輔機開關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、變壓器等主機部分的一些開關的跳、合閘控制由DCS內的軟手操來完成。電氣返回屏、控制臺仍然保留大量的信號、表計、硬手操、繼電器等。 淮北發(fā)電廠#6機組為國產(chǎn)200MW機組。在機組大修中進行了分散控制系統(tǒng)（DCS）的改造。作為DCS的一部分,電氣設備的監(jiān)控（ECS）也同步進行了改造?；幢卑l(fā)電廠#6機組的電氣設備的DCS改造是國內目前少數(shù)改造最為徹底的機組之一。不僅高、低壓輔機的開關、主機部分的開關的控制、聯(lián)瑣、表計、信號等功能由DCS來完成，而且高、低壓廠用電源的自投邏輯也由DCS來實現(xiàn)。我們還充分發(fā)揮計算機控制的優(yōu)勢，設計實現(xiàn)了一些電氣順控邏輯。如：發(fā)電機自動升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯、發(fā)電機自動解列邏輯、廠用電的自動切換邏輯、勵磁系統(tǒng)的手動、自動切換邏輯等?；幢卑l(fā)電廠#6機組的DCS改造是由上海自動化儀表股份有限責任公司與淮北發(fā)電廠聯(lián)合設計完成的，采用全套引進美國西屋全新MAX-1000系統(tǒng)。本文將對淮北發(fā)電廠#6機組ECS改造的情況做以下介紹，并談談在進行ESC改造后應注意的幾個問題。 2　用DCS實現(xiàn)電氣設備監(jiān)控的基本功能 在進行DCS改造后，原高、低壓輔機的開關、主機部分的開關的控制、聯(lián)瑣、表計、信號等功能均由DCS來完成。自動準同期的投入開關、手動升、降壓開關等也由DCS內的軟手操進行。 2.1　開關的控制 1）通過DCS內的軟手操，送出D0點（AC220，10A），接入開關的跳、合閘回路，實現(xiàn)跳、合閘控制。大部分開關僅設置軟手操，但為安全起見，對一些重要輔機，如給粉機總電源、冷卻水泵、燃油泵、高壓交流油泵等開關，除DCS內設置軟手操外，屏上仍保留硬手操。 2）根據(jù)開關返回狀態(tài)量DI點，通過CRT上開關的不同的顏色，顯示開關狀態(tài)。包括開關的合閘、分閘、異常等六種狀態(tài)。 3）開關狀態(tài)量由跳位、合位繼電器指示，而不是由開關的輔助接點指示。不僅可以指示開關的狀態(tài)，而且可以監(jiān)視跳、合閘回路是否完好，監(jiān)視操作保險是否完好。在跳、合閘回路故障，操作保險熔斷時發(fā)出報警信號。 4）將原來的熱動部分提供給電氣回路的用于聯(lián)瑣啟動、閉鎖合閘、跳閘的油壓、水壓、溫度等接點，直接送入DCS，通過DCS內的邏輯來實現(xiàn)原來的相應的功能。原來的輔機之間的電氣聯(lián)瑣、鍋爐大聯(lián)瑣也由DCS根據(jù)送入DCS的狀態(tài)量，實現(xiàn)原有的功能。 2.2　表計、音響、信號 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點形式送入DCS，進行數(shù)據(jù)的采集、表計的指示、參與順控、自投邏輯、過流報警等。所有表計均在CRT內主接線操作畫面、監(jiān)視畫面上合適的位置顯示出來，以便于運行操作和監(jiān)視，并以畫面的整體協(xié)調、美觀為依據(jù)。屏上仍保留發(fā)電機有功、無功、頻率等極少數(shù)的幾塊表計。 2）原屏上的事故信號、預告信號以DI點的形式送入DCS，在DCS內設計專用事故信號、預告信號畫面。事故信號為紅色、預告信號為黃色。在事故信號、預告信號發(fā)出時，發(fā)出不同的音響，此時可迅速切換至信號畫面，查看發(fā)出的信號。部分重要信號，在進入DCS后再通過DO點輸出，接入屏上的閃光報警器。 2.3　自動準同期回路 電氣原有自動準同期裝置、同步表、同期閉鎖繼電器仍然保留，原同期回路中的TK、STK、DTK等同期投入開關則由DCS內的軟手操實現(xiàn)。TK、STK、DTK所需多付接點由DCS擴展送出。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　調壓、調速回路 勵磁增、減壓操作開關也由DCS內的軟手操實現(xiàn)，并通過脈沖形式輸出。原發(fā)電機調速由同步馬達進行，在進行DEH改造后，電氣部分的增、減速操作取消。發(fā)電機的增、減速僅汽機專業(yè)有權，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廣義的概念，其包括三個方面的內容，即工作電源的低電壓保護邏輯、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現(xiàn)的，在進行DCS改造后，則是將自投邏輯所必需的外部條件送入DCS，由DCS進行邏輯判斷，實現(xiàn)工作電源的低電壓保護跳閘、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實現(xiàn)的自投邏輯與原來由繼電器實現(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）、失壓、備用電源的有壓判斷，有的電廠是由繼電器來完成的。在繼電器達到整定值后動作，其接點作為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內部整定。在進行DCS改造后，為實現(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行自投邏輯判斷。 4　發(fā)電機的P、Q曲線 淮北電廠#6機組DCS改造將發(fā)電機生產(chǎn)廠家提供的P、Q曲線畫面做在DCS內，發(fā)電機運行時的動態(tài)P、Q值在P、Q曲線畫面橫、縱坐標上顯示出來，從而確定發(fā)電機的動態(tài)運行點。 由于軟件和設計水平的限制，淮北電廠#6機組P、Q曲線做得比較簡單。如果計算機軟件功能更加強大，可以更加完善的發(fā)揮P、Q曲線的作用。如：可以將發(fā)電機的不同運行區(qū)域以不同的顏色顯示出來；如果發(fā)電機運行越限可報警或動作跳閘；可以將發(fā)電機運行的歷史數(shù)據(jù)記錄下來，以便隨時查閱等。 　　5　電氣設備的順控邏輯 電氣設備的順控邏輯主要包括發(fā)電機升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯、發(fā)電機自動解列邏輯、廠用電的自動切換邏輯、勵磁系統(tǒng)的手動、自動切換邏輯、主、備勵自動切換邏輯等。 5.1　發(fā)電機升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯 這一部分內容包括自動勵磁升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯、手動勵磁升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯、備勵升壓自動準同期并網(wǎng)邏輯。發(fā)電機可以在勵磁自動、勵磁手動或備勵運行情況下實現(xiàn)自動升壓自動準同期并網(wǎng)。 發(fā)電機主開關在熱備用狀態(tài)，發(fā)電機滿速后，無論是在勵磁自動、勵磁手動或備勵運行中的某一個狀態(tài)下，一旦發(fā)出發(fā)電機自動并網(wǎng)指令，發(fā)電機都能夠根據(jù)其所處的狀態(tài)，自動執(zhí)行其余的操作，直至并網(wǎng)。 5.2　發(fā)電機自動解列邏輯 發(fā)電機正常運行時，將發(fā)電機有功降到4MW左右。此時，發(fā)電機一旦接受自動解列指令，可以自動將有功、無功降到0，并實現(xiàn)廠用電的自動切換，直到將發(fā)電機解列。 5.3　廠用電的自動切換邏輯 高、低壓廠用電能夠根據(jù)指令實現(xiàn)由工作電源向備用電源或備用電源向工作電源的自動切換。 5.4　發(fā)電機自動勵磁和手動勵磁的自動切換邏輯 發(fā)電機可以根據(jù)指令實現(xiàn)自動勵磁向手動勵磁或手動勵磁向自動勵磁的自動切換。 發(fā)電機的順控邏輯設計指導思想，就是將人為操作時需要觀察的一些電壓、電流、功率、轉速和開關的狀態(tài)等送入DCS，并增加一些閉鎖條件，由DCS進行邏輯判斷，實現(xiàn)電壓及功率的自我調節(jié)和開關的自動操作。 6　DCS控制技術在電氣監(jiān)控應用中應注意的幾個問題 6.1　在進行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，對于儀表專業(yè)人員，必需進行認識上的轉變，在進行變送器工作時，應充分注意到對有關邏輯的影響。 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，只是從一般的動力柜選取變送器輔助電源，在該動力柜所在母線故障時，即使備用電源自投再快，由于輔助電源瞬時失電，變送器也無法正常工作，無法保證自投成功。 6.3　在進行DEH改造后，一旦發(fā)電機主開關合閘，DEH裝置將根據(jù)開關輔助接點，判斷為機組并網(wǎng)，自動增加5000kW負荷。因此，在進行機組假并試驗、帶主開關零起升壓試驗或其它在DEH運行狀態(tài)下的合主開關試驗時，應拆除送于DEH的開關輔助接點，防止機組超速。 6.4　在進行DCS改造后，發(fā)電機增、減壓操作是由DCS內的軟手操通過脈沖來輸出進行的。這里應注意軟手操與傳統(tǒng)的硬手操不同。DCS內的軟手操將對按動鼠標的次數(shù)予以記憶，按動鼠標多少次，發(fā)電機的電壓就會增、減多少次。由于發(fā)電機的實際增、減壓有一定的遲滯時間，在進行發(fā)電機升壓操作時，可能會因為快速、多次按動鼠標造成發(fā)電機過壓。為此，在設置增、減壓軟手操的同時，應設置發(fā)電機過壓限制。發(fā)電機順控升壓邏輯中也應設置發(fā)電機過壓限制。 6.5　在進行DCS改造后，DCS對一些設備的調節(jié)、開關的控制等都是由DCS內的軟手操通過脈沖的方式實現(xiàn)的，如發(fā)電機順控、手控增、減壓操作、增、減速操作、開關的跳、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置，脈沖的長短如果設置不當，可能會存在一些問題。如發(fā)電機電壓調節(jié)，如果系統(tǒng)仍采用電磁勵磁調節(jié)器或采用的微機勵磁調節(jié)器沒有設置調節(jié)步長限制，如果DCS內的調壓脈沖設置太寬，則電壓的調節(jié)幅度可能會很大，影響機組的運行穩(wěn)定。但對于南瑞勵磁公司生產(chǎn)的SAVR-2000勵磁調節(jié)器則不存在這個問題，因為這種調節(jié)器本身設置有調節(jié)步長限制，只要調節(jié)器本身調節(jié)步長設置合適，DCS的脈沖長短則不會影響發(fā)電機電壓的調整幅度。另外，所有開關的跳、合閘控制也應該注意脈沖長短的設置。如220kV、110kV等高壓開關，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如一些SN2型油開關，其合閘時間也只是600毫秒左右。因此，其跳合閘脈沖一般不要設置太長，只要保證開關有足夠的跳、合閘時間即可。否則，則可能出現(xiàn)開關跳躍、燒壞跳、合閘線圈等現(xiàn)象。特別應注意的是一些DW15的低壓開關，盡管其型號都是DW15開關，但他們的合閘程序可能存在不同，因此更應該注意合閘脈沖的長短對開關的影響。有的是只要脈沖出現(xiàn)，開關就開始儲能合閘；有的在脈沖出現(xiàn)時開始儲能，在脈沖消失時才開始合閘。特別是對于后者，如果DCS合閘脈沖太寬，則開關一直保持在儲能狀態(tài)，開關的合閘線圈一直帶電，就會燒壞，開關也無法合閘，我廠曾出現(xiàn)過這種情況。 6.6　關于DCS應用的有關規(guī)程都是針對熱力系統(tǒng)的分散控制，但DCS技術目前已越來越多的應用于電氣設備的監(jiān)控。由于沒有相關的規(guī)程、規(guī)范，在進行電氣系統(tǒng)的DCS改造中，有關回路或邏輯的設計，各單位的情況是不同的，而且也可能存在一些問題。如對高壓開關的控制，有的單位只是用開關的輔助接點反映開關的狀態(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來反映開關的狀態(tài)，同時用跳、合閘繼電器的常閉接點串聯(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控制有關規(guī)程規(guī)定中規(guī)定，屏蔽電纜屏蔽層應一端接地，而電氣二次回路有關規(guī)程則規(guī)定屏蔽電纜屏蔽層應兩端接地，兩者之間存在矛盾。所以有關機構或部門應盡快制定DCS控制技術應用于電氣監(jiān)控的相關規(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)有關廠家的情況介紹，結合備用電源切換、同期裝置的重要情、復雜性，本人認為這些功能最好不要通過DCS來實現(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)人員提供的邏輯關系、電氣量之間的關系，通過軟件予以實現(xiàn)。這樣往往只是實現(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)內廣泛使用的快切裝置相比，不可同日而語。廠用電源應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雜性，這些裝置在廣泛應用于系統(tǒng)之前，一般應經(jīng)過動模試驗、專家鑒定、掛網(wǎng)試運行、入網(wǎng)許可等程序，網(wǎng)內推廣應用的產(chǎn)品應該是非常成熟、可靠、經(jīng)過考驗的產(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，其內部回路或程序將相對固定，經(jīng)調試合格后，一般不會存在變化的可能。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)及相關回路對一些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，由于他們對這些裝置的重要性或特點了解不多，如果出現(xiàn)某些失誤也可能出現(xiàn)一些嚴重的問題。