國產DCS系統在我省熱控改造中的應用
一、概 述 甘肅電網位于西北電網的中心,南接青海、北接寧夏、西延新疆、東送陜西,在電網中起到十分重要的作用。而作為電網支撐點的電源點--發電廠的安全、可靠、經濟運行就尤為重要。由于我省新老火電機組熱工控制水平較不平衡,新機組大多采用可靠性高的DCS分散控制系統,如靖遠電廠的WDPF系統、平涼電廠OVATION系統,而中小型機組(100MW及以下)則大多采用常規儀表控制系統,如二熱電廠,永昌電廠,隨著我省電力工業改革的不斷發展和深入,以及廠網分開,競價上網的不斷深化,如何使中小型機組在新的形勢下適應電網不斷提高的安全、經濟運行的發展需要,將成為今后工作的重點。當前我省中小型機組的技術改造迫在眉睫,而如何選擇可靠性高,組態方便,操作靈活,性能價格比高的國產DCS就尤為關鍵。 蘭州西固熱電有限公司#10爐為我國60年代末期投資建成的鍋爐,原熱工控制系統為常規儀表控制系統,2001年底經省電力公司批準決定向社會公開招標對其進行技術改造。 通過對DCS主控設備可靠性和性價比的深入細致的分析和比較,最終確定中國電力科學研究院開發的EDPF-NT系統為DCS主控設備,北京施耐德電氣公司的Modicon TSX Quantum產品為鍋爐FSSS主控設備。 二、DCS改造范圍及系統配置 根據《蘭州西固熱電有限責任公司#10爐計算機控制系統(DCS)改造項目招標文件》和《蘭州西固熱電有限責任公司#10爐FSSS改造項目招標文件》的要求, #10爐熱工控制系統改造分為FSSS(鍋爐滅火保護系統)和DCS(分散控制系統)改造兩部分。其中FSSS系統主控設備選用了美國Schneider公司的Modicon TSX Quantum系列PLC, 系統設計總點數為160點。火檢裝置為中能公司最新研制開發的ZFDZ系列智能型火檢裝置。DCS系統主控設備選用中國電力科學研究院獨立開發、擁有完全自主版權的EDPF-NT分散控制系統。系統設計總點數為356點,其中模擬量點為164點(包括熱電偶及熱電阻),實際使用140點;開關量點為192點,實際使用105點(SOE共56點)。FSSS系統和DCS系統由不同的硬件組成,FSSS、DCS系統既相對獨立又相互關聯。系統配置操作員2個,工程師站1個。 FSSS系統采用雙CPU、雙電源、重要的I/O點冗余配置。這種配置可使任意CPU、電源、重要的I/O點故障時,不影響系統的正常運行。 為可靠起見,FSSS系統除了在#1操作員站操作外,還保留了FSSS備用操作面板,重要的操作及顯示還可在FSSS備用操作面板上實現。 三、DCS 、FSSS功能及特點 EDPF-NT是由中國電力科學研究院獨立開發、擁有完全自主版權的分散控制系統。EDPF-NT系統是吸取90年代國際上眾多同類系統的先進思想,并充分結合我國國情而設計開發的一套分散控制系統。EDPF-NT系統以迅速發展的網絡通訊技術為基礎,以面向功能和對象而實現的"站"為基本單元,再配以獨具特色的專用分布式動態實時數據庫,加之專門為分散控制系統而設計、開發的高性能的全分散型智能測控子系統,使之成為一套集現代設計思想和現代技術于一體的先進系統。具有以下特點。 1)高可靠性和高可利用率 EDPF-NT系統所有重要設備和環節全部采用冗余設計,所有重要功能都采用了多重容錯方式實現,以確保系統的可靠性。 具有良好的可維護性 EDPF-NT具有完善的自診斷功能,并以CRT畫面形式全面提供自診斷信息,可診斷網絡、站、模塊,直到I/O點,通過這些信息,用戶可及時、準確地進行故障定位,將維修時間減至最少。 2)具有良好的適應性 可通過組態來配置應用規模,實現從大規模應用到小規模應用的廣泛適應性,系統還允許將多個站的功能集成在一個站實現,以滿足有特殊要求的工程或微型工程的需要。 3)具有良好性能價格比 系統費用約為同類進口系統的30%到50%,運行后的維護費用約為1/10;如果考慮到服務、維修及備品備件的本地化,中文界面和中文文檔資料的使用方便性等因素,較之國外系統將有更大優勢。 4)系統安全耐用,抗干擾能力強 強化的結構設計,所有I/O模塊和電源模塊采用全封閉結構,防塵、防靜電、抗電磁干擾。I/O卡可適應現場惡劣環境。 EDPF-NT系統的所有輸入/輸出模件,均滿足ANSI/IEEE427"沖擊電壓承受能力試驗導則(SCW)"的規定,在誤加250V直流電壓或交流峰一峰電壓時,不損壞系統模件。尤其值得一提的是:EDPF-NT DCS系統的輸入模件均設計安裝了獲得專利技術的通道過電壓保護電路,強電輸入將使通道阻塞,撤除強電信號后,通道自動恢復工作,真正實現了誤加380伏交流信號不損壞器件。 5)系統設計簡潔 力求用最少種類和專用設計的 I/O 卡滿足復雜的應用要求: 16個熱偶、熱阻、電壓、變送器等信號可以接入同一個AI模塊,大大有利于設計和電纜敷設.。 所有DI輸入均可由軟件定義為SOE,分辨率優于1ms。對于重要的AO輸出,可以作到通道間的雙冗于結構,以進行重要的模擬量輸出控制,兩塊AO卡輸出熱備份,無擾切換。 6)系統處理周期快、控制精度高,自診斷能力強,滿足用戶的高要求系統最快處理周期達30ms。各類型模擬量采集精度均優于1‰ 。模擬量輸出精度也優于1‰ 。具有完整的分層自診斷功能,可診斷網絡、站、I/O卡件直至I/O點。 7)系統組態方便,易學易用,而且操作方便 漢化界面,運行人員可以在任何操作畫面上查看任一點的詳細信息,而不需要專門查看數據庫。 四、結束語 西固電廠#10爐FSSS、DCS系統既相對獨立又相互關聯。FSSS系統和DCS系統由不同的硬件組成,這種結構最大限度地發揮了Modicon TSX Quantum系統和EDPF-NT系統的優勢,從電力行業的應用情況來看,可以說是最可靠、最經濟的系統構成。就目前國內200MW及其以下機組國產化DCS的應用而言EDPF-NT系統具有領先地位。 經測試EDPF-2000各項指標均符合電力部規劃院頒布的《火力發電廠分散控制系統技術規范書》(G-RK-95-51)的質量標準要求。 通過此次技術改造,極大地提高了#10爐運行的可靠性和經濟性,降低了運行人員的勞動強度,減輕了檢修人員的維護量。 改造后近兩年的運行實踐證明未出現過保護誤動和拒動現象,保護動作正確率100%。自動投入率86%。DAS投入率100%。減少了非正常停爐的次數,節約了燃油。降低了生產成本。 目前該系統已在國內130多家電力行業應用,改造的最大單機容量為到300MW。我省繼西固熱電有限公司#10爐改造后蘭州第二熱電廠在DEH改造中(由我所調試項目)也成功應用了EDPF-NT。結合我省經濟情況,目前除了靖遠電廠、平涼電廠以及西固電廠#9、#10機采用了美國西屋公司的WDPF和OVATION分散控制系統外,蘭州第二熱電廠、西固熱電廠、永昌電廠、連城電廠等100MW型機組面臨技術改造,西固電廠#10爐熱控系統的成功改造為今后的我省熱控DCS的改造開創了新的思路,相信必將有廣闊的推廣前景。 五、存在的問題及完善目標 由于EDPF-NT系統LOOP 、LADDER的組態環境為DOS環境而數據庫以及畫面的組態為Windows NT,在組態過程中需要切換 ,給軟件組態造成一定不便,尚需完善。

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