火力發電機組電氣監控納入分散控制系統的探討

　　摘要：隨著以微處理器為基礎的分散控制系統(DCS)在電廠中的廣泛應用, 熱工自動化控制技術水平大大提高,實現了對汽輪機、鍋爐的統一監控和管理，但電廠電氣部分的自動化水平仍較落后。為此，就電廠電氣部分進入DCS控制的問題進行探討，分析其可行性和必要性，并闡述了機組電氣部分納入DCS需要注意和解決的幾個問題。
關鍵詞：電氣； 控制； DCS

　　隨著機組向大容量、高參數發展，發電廠的自動化水平越來越高，計算機在電廠的應用也越來越廣泛。對于火力發電廠自動化中的熱工自動化和電氣自動化兩大部分，熱工自動化由于在新建機組和老機組改造中廣泛采用分散控制系統（DCS）實現對機、爐的監控，其控制水平有了很大的提高，而電氣的監控仍停留在常規的儀表、光字牌，采用繼電器、控制開關及其接點組成的控制邏輯用硬接線來實現。雖然電氣的繼電保護、勵磁調節、自動同期等裝置已逐步實現了微機化，但其自動化的整體水平一直未能得到提高，這和從事電氣控制人員（包括設計、研制、使用等）的傳統思想有很大關系，很多人還跳不出原來的舊框框,還不敢“冒險”，還不愿丟棄舊習慣。
　　1可行性與必要性
　　計算機技術、通信技術發展到今天，無論硬、軟件還是處理能力、可靠性等都能滿足電氣監控的要求，110 kV，220 kV等無人值班綜合自動化變電站在中國的大量出現就可充分證明這一點。無論是熱工自動化還是電氣自動化，它們的監控對象雖然不同，也就是說所取的量不同，但這些量均可轉換成開關量、模擬量、脈沖量等通過各自的邏輯進行控制，除了繼電保護、勵磁自動調節（AVR）、自動準同期（ASS）和廠用電源快速自動切換（ABT）等原理復雜及速度要求較高的裝置外，其它電氣監控功能完全可以納入現有的DCS系統，實現機、爐、電集中管理，使電廠主控室機、爐、電控制水平統一協調，這樣不但可以節省人力和控制屏、臺及集控室面積、有利于實行全能值班管理，而且不會增加建設或改造費用。
　　2需要注意和解決的幾個問題
　　電氣和熱工自動化相比，有其特殊之處，需著重考慮：
a) 電氣設備相對熱工設備的控制對象較少，也不是經常操作，但可靠性及操作準確性要求很高。特別是發電機變壓器組及廠用電源，一旦出錯，后果非常嚴重。
　　因此，對于發電機變壓器組及廠用電源斷路器納入DCS操作，特別是發電機并網、廠用電源的切換等，必須充分考慮操作的安全性和可靠性。為了避免誤操作，必須在CRT操作中加入必要的防誤閉鎖條件（邏輯）和警告性提示，按照電氣操作票的正常操作步驟一步步執行。同時，為了在緊急情況下（如事故處理、自動裝置失靈、DCS系統或操作員終端故障等）能夠將一些主要開關（如發電機出口主開關、滅磁開關、備用電源開關、保安電源開關等）斷開或合閘，有必要設置采用硬接線方式的按鈕，以實現緊急分斷或強送，但必須明確這些按鈕不能作為正常的操作按鈕使用。
　　DCS對斷路器的控制，通常采用接口繼電器來實現強弱電的轉換。對于一些長期帶電（如聯鎖投入）或重要回路（如發電機同期回路）的接口繼電器，必須完善對其狀態的監視，或采取雙重化設置，或采用原來切換開關的硬接線方式。
　　b) 電氣設備的繼電保護、自動準同期、發電機勵磁電壓自動調整、廠用備用電源自動投切等保護及安全自動裝置要求可靠性高、動作速度快，而且裝置的原理及邏輯結構復雜，按照目前的DCS系統很難達到要求，所以不宜納入DCS系統，必須采用專門的裝置，配備與DCS的接口。
　　c) 發電廠斷路器一般采用110 V 或220 V 電壓的強電控制，控制回路中的聯鎖、閉鎖繼電器額定電壓比DCS輸出繼電器額定電壓要高，接點容量也較大，所以斷路器控制回路中的聯鎖、閉鎖功能不宜納入DCS系統，以免增加大量轉換繼電器，反而降低可靠性。
　　d) 由于取消了控制開關，電氣系統原來采用的控制開關與所控制斷路器位置不對應起動事故喇叭的接線方式必須改變。可以改為由計算機通過邏輯判斷，當開關事故跳閘時送出一接點起動事故喇叭的方式。
　　e) 需要在集控室監測的電氣量和光字信號，均可納入DAS（數據采集和處理系統）中，取消常規的測量表計和光字牌，這樣可以大大縮小電氣控制屏的面積，避免重復設置。為了能直觀判斷，也可以在電氣控制屏上保留少數測量儀表和光字牌。
　　f) 為了開關現場試驗方便以及 DCS 系統調試、退出檢修時不影響電氣開關的操作，宜在開關柜上設置控制開關或分、合按鈕。為了與事故音響配合，須增設就地/遠方轉換開關，以防止就地操作時，啟動集控室的事故喇叭。
　　3結束語
　　綜上所述，發電廠電氣設備納入機組DCS系統是必須也是可行的，只要根據電氣控制的特殊性，在設計和運用中考慮完善，同時提高受控設備（開關、電動門等）及繼電保護、安全自動裝置等的可靠性，相信機組電氣的自動化水平會大大提高。