國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在我省熱控改造中的應用
一、概 述 甘肅電網(wǎng)位于西北電網(wǎng)的中心,南接青海、北接寧夏、西延新疆、東送陜西,在電網(wǎng)中起到十分重要的作用。而作為電網(wǎng)支撐點的電源點--發(fā)電廠的安全、可靠、經(jīng)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(tǒng),如靖遠電廠的WDPF系統(tǒng)、平?jīng)鲭姀SOVATION系統(tǒng),而中小型機組(100MW及以下)則大多采用常規(guī)儀表控制系統(tǒng),如二熱電廠,永昌電廠,隨著我省電力工業(yè)改革的不斷發(fā)展和深入,以及廠網(wǎng)分開,競價上網(wǎng)的不斷深化,如何使中小型機組在新的形勢下適應電網(wǎng)不斷提高的安全、經(jīng)濟運行的發(fā)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(shù)改造迫在眉睫,而如何選擇可靠性高,組態(tài)方便,操作靈活,性能價格比高的國產(chǎn)DCS就尤為關(guān)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(tǒng)為常規(guī)儀表控制系統(tǒng),2001年底經(jīng)省電力公司批準決定向社會公開招標對其進行技術(shù)改造。 通過對DCS主控設(shè)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(fā)的EDPF-NT系統(tǒng)為DCS主控設(shè)備,北京施耐德電氣公司的Modicon TSX Quantum產(chǎn)品為鍋爐FSSS主控設(shè)備。 二、DCS改造范圍及系統(tǒng)配置 根據(jù)《蘭州西固熱電有限責任公司#10爐計算機控制系統(tǒng)(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(tǒng)改造分為FSSS(鍋爐滅火保護系統(tǒng))和DCS(分散控制系統(tǒng))改造兩部分。其中FSSS系統(tǒng)主控設(shè)備選用了美國Schneider公司的Modicon TSX Quantum系列PLC, 系統(tǒng)設(shè)計總點數(shù)為160點?;饳z裝置為中能公司最新研制開發(fā)的ZFDZ系列智能型火檢裝置。DCS系統(tǒng)主控設(shè)備選用中國電力科學研究院獨立開發(fā)、擁有完全自主版權(quán)的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計總點數(shù)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(guān)量點為192點,實際使用105點(SOE共56點)。FSSS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)由不同的硬件組成,F(xiàn)SSS、DCS系統(tǒng)既相對獨立又相互關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)配置操作員2個,工程師站1個。 FSSS系統(tǒng)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(tǒng)的正常運行。 為可靠起見,F(xiàn)SSS系統(tǒng)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(xiàn)。 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(fā)、擁有完全自主版權(quán)的分散控制系統(tǒng)。EDPF-NT系統(tǒng)是吸取90年代國際上眾多同類系統(tǒng)的先進思想,并充分結(jié)合我國國情而設(shè)計開發(fā)的一套分散控制系統(tǒng)。EDPF-NT系統(tǒng)以迅速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為基礎(chǔ),以面向功能和對象而實現(xiàn)的"站"為基本單元,再配以獨具特色的專用分布式動態(tài)實時數(shù)據(jù)庫,加之專門為分散控制系統(tǒng)而設(shè)計、開發(fā)的高性能的全分散型智能測控子系統(tǒng),使之成為一套集現(xiàn)代設(shè)計思想和現(xiàn)代技術(shù)于一體的先進系統(tǒng)。具有以下特點。 1)高可靠性和高可利用率 EDPF-NT系統(tǒng)所有重要設(shè)備和環(huán)節(jié)全部采用冗余設(shè)計,所有重要功能都采用了多重容錯方式實現(xiàn),以確保系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)、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(tài)來配置應用規(guī)模,實現(xiàn)從大規(guī)模應用到小規(guī)模應用的廣泛適應性,系統(tǒng)還允許將多個站的功能集成在一個站實現(xiàn),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(tǒng)費用約為同類進口系統(tǒng)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(tǒng)將有更大優(yōu)勢。 4)系統(tǒng)安全耐用,抗干擾能力強 強化的結(jié)構(gòu)設(shè)計,所有I/O模塊和電源模塊采用全封閉結(jié)構(gòu),防塵、防靜電、抗電磁干擾。I/O卡可適應現(xiàn)場惡劣環(huán)境。 EDPF-NT系統(tǒng)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(guī)定,在誤加250V直流電壓或交流峰一峰電壓時,不損壞系統(tǒng)模件。尤其值得一提的是:EDPF-NT DCS系統(tǒng)的輸入模件均設(shè)計安裝了獲得專利技術(shù)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(xiàn)了誤加380伏交流信號不損壞器件。 5)系統(tǒng)設(shè)計簡潔 力求用最少種類和專用設(shè)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(shè)計和電纜敷設(shè).。 所有DI輸入均可由軟件定義為SOE,分辨率優(yōu)于1ms。對于重要的AO輸出,可以作到通道間的雙冗于結(jié)構(gòu),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(tǒng)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(tǒng)最快處理周期達30ms。各類型模擬量采集精度均優(yōu)于1‰ 。模擬量輸出精度也優(yōu)于1‰ 。具有完整的分層自診斷功能,可診斷網(wǎng)絡(luò)、站、I/O卡件直至I/O點。 7)系統(tǒng)組態(tài)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(shù)據(jù)庫。 四、結(jié)束語 西固電廠#10爐FSSS、DCS系統(tǒng)既相對獨立又相互關(guān)聯(lián)。FSSS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)由不同的硬件組成,這種結(jié)構(gòu)最大限度地發(fā)揮了Modicon TSX Quantum系統(tǒng)和EDPF-NT系統(tǒng)的優(yōu)勢,從電力行業(yè)的應用情況來看,可以說是最可靠、最經(jīng)濟的系統(tǒng)構(gòu)成。就目前國內(nèi)200MW及其以下機組國產(chǎn)化DCS的應用而言EDPF-NT系統(tǒng)具有領(lǐng)先地位。 經(jīng)測試EDPF-2000各項指標均符合電力部規(guī)劃院頒布的《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書》(G-RK-95-51)的質(zhì)量標準要求。 通過此次技術(shù)改造,極大地提高了#10爐運行的可靠性和經(jīng)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(xiàn)過保護誤動和拒動現(xiàn)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(shù),節(jié)約了燃油。降低了生產(chǎn)成本。 目前該系統(tǒng)已在國內(nèi)130多家電力行業(yè)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(diào)試項目)也成功應用了EDPF-NT。結(jié)合我省經(jīng)濟情況,目前除了靖遠電廠、平?jīng)鲭姀S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(tǒng)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(shù)改造,西固電廠#10爐熱控系統(tǒng)的成功改造為今后的我省熱控DCS的改造開創(chuàng)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(tǒng)LOOP 、LADDER的組態(tài)環(huán)境為DOS環(huán)境而數(shù)據(jù)庫以及畫面的組態(tài)為Windows NT,在組態(tài)過程中需要切換 ,給軟件組態(tài)造成一定不便,尚需完善。
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