大型火電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行分析

大型火電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行分析

分散控制技術(shù)適用于電氣系統(tǒng)。如果邏輯電路中的時間匹配不足，可能會出現(xiàn)錯誤或拒絕邏輯門之間的競爭和冒險，從而無法執(zhí)行其應(yīng)有的邏輯功能。文獻(xiàn)指出,控制功能和安全功能需要分開,而目前不少工程在撤掉了常規(guī)閉鎖手段后,多是簡單地將閉鎖和連鎖都納入控制邏輯中。因此,應(yīng)該加強(qiáng)對實(shí)際運(yùn)行情況的研究總結(jié),對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善,這樣才能提高電氣分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平。1分散控制系統(tǒng)集控運(yùn)行方式的實(shí)施由來已久,以往由于電氣與機(jī)、爐在控制水平上的差異,所謂“集控”大都僅是位置場所上的集中,在同一集控室內(nèi)電氣和熱機(jī)實(shí)際上還是分專業(yè)運(yùn)行模式?？梢哉f,真正意義上的集控運(yùn)行方式是在將電氣控制系統(tǒng)(ECS)納入分散控制系統(tǒng)(DCS)后才開始的。在采用ECS后,大部分操作項(xiàng)目都集中到操作員站進(jìn)行,爐、機(jī)、電的運(yùn)行由全能操作員進(jìn)行操控,這樣現(xiàn)場運(yùn)行人員就可以減少。1.1監(jiān)控方法和方法的更新(1)開關(guān)的變位和模擬量超參數(shù)包括模擬量、脈沖量以及開關(guān)量,所有電氣模擬量(電流、電壓、功率、變壓器溫度等)和開關(guān)位置信號都送至CRT或大屏幕顯示,CRT和大屏幕上的被控量通過顏色變化表示開關(guān)變位和模擬量超限情況。(2)模擬量的顯示趨勢曲線包括實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、棒圖(棒圖監(jiān)視與多曲線監(jiān)視相似,只是監(jiān)視方式不同而已)等,作為新增加的重要分析手段之一,它用于顯示被測、被控變量,設(shè)定值和輸出值等模擬量的變化趨勢。重要模擬量信息和計(jì)算值,均可設(shè)置為趨勢(曲線)顯示,即在同一幅畫面上,同一時間軸上,采用不同顏色,同時顯示多個模擬量的曲線,并能儲存、調(diào)看,以供運(yùn)行分析。據(jù)此運(yùn)行人員不僅可以了解當(dāng)前的過程信息,而且可以了解由其它功能軟件計(jì)算出的過程分析的趨勢信息。(3)生產(chǎn)過程的狀態(tài)及參數(shù)畫面按功能可分為總貌畫面、控制組畫面、調(diào)整畫面、趨勢畫面、報警畫面、操作指導(dǎo)畫面等。畫面圖文結(jié)合,顯示設(shè)備和系統(tǒng)的狀態(tài)及參數(shù),輸入量至少每秒刷新一次。運(yùn)行人員通過這些畫面了解生產(chǎn)過程的狀態(tài)、總貌及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的匯總。存在的問題是,由于MMI(人機(jī)接口)一般由DCS供貨商設(shè)計(jì),與現(xiàn)場使用要求之間的差距明顯存在。例如,趨勢曲線的應(yīng)用尚處于初級階段,相應(yīng)的功能軟件相當(dāng)匱乏;再如,由于每幅畫面所包含的內(nèi)容有限,產(chǎn)生了監(jiān)控視野相對縮小的問題。1.2繼電器柜合跳電路設(shè)計(jì)所有電氣開關(guān)的遠(yuǎn)方操作指令都是從大屏幕或CRT輸出的。操作指令送到DCS模件檢查開關(guān)操作的其它條件是否滿足,如果滿足則把指令送給繼電器柜,用串聯(lián)到電氣開關(guān)控制回路中的繼電器動作接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)方合跳。合閘完成后,能自動解除指令,即合閘脈沖收回,合閘回路斷開。(1)硬接頭控制回路正常情況下,斷路器、隔離開關(guān)完全采用軟手操控制。電氣邏輯可以分成“軟”、“硬”兩部分。“軟”的部分是指通過DCS組態(tài)實(shí)現(xiàn)的部分,即原布置在各控制屏上的硬接線控制回路由DCS軟件取代。在軟件邏輯中,把“操作允許”條件及主要的閉鎖和連鎖引入,比如帶負(fù)荷分、合開關(guān)等閉鎖條件等。當(dāng)運(yùn)行人員誤操作時,DCS能根據(jù)邏輯狀態(tài)判斷為誤操作并加以閉鎖,以確保開關(guān)設(shè)備的安全正確操作,同時將自動跳閘信號輸出至光字牌發(fā)出聲光報警信號以提醒運(yùn)行人員。“硬”的部分是指就地開關(guān)操作箱中的硬接線部分。開關(guān)操作箱中保留了電氣操作閉鎖回路,當(dāng)DCS出現(xiàn)問題時,能實(shí)現(xiàn)一些基本閉鎖功能,如“電氣防跳”。(2)自動切換型電氣系統(tǒng)以軟件開發(fā)方案為順控操作(SCS)功能組包括發(fā)變組并列、發(fā)變組解列、廠用電源切換以及具有工藝連鎖的電動機(jī)組的起動和停止等。SCS一般有“順控”、“單步”兩種方式可以選擇,當(dāng)選擇“順控”時,功能組自動按照順序一步一步往下執(zhí)行。順控操作進(jìn)行到哪一步,那一步指令描述狀態(tài)框就有狀態(tài)顯示。當(dāng)某一步的反饋條件都已滿足時,才開始下一步。當(dāng)順控中某一步有反饋條件不能滿足時,程序會按預(yù)先設(shè)定的等待時間等待一段時間,當(dāng)?shù)却龝r間倒計(jì)時到“0”時,若條件仍不滿足,即順控控制失敗或出現(xiàn)異常,這時系統(tǒng)能自動中斷或回到安全狀態(tài),一般程序會自動將操作方式切換到“單步”,運(yùn)行人員能通過軟手操繼續(xù)按需要進(jìn)行操作。“單步”控制方式是一種半自動控制方式。起動后首先判斷條件,條件滿足后執(zhí)行第一步,完成后再判斷條件,若條件滿足執(zhí)行第二步。如果這步條件沒有完全滿足,即使按下一步按鈕,程序也不會執(zhí)行。這里必須注意,上一步操作是否完成以及進(jìn)行下一步操作的其它條件是否滿足,需要由閉鎖邏輯來判斷,而不宜由人員隨機(jī)判定。以發(fā)變組順控并列為例,為避免接口復(fù)雜化,ECS條件下一般不設(shè)手動準(zhǔn)同期。順控并列依靠起動自動準(zhǔn)同期裝置(ASS)來完成,同期開關(guān)、同期裝置的投入開關(guān)都設(shè)置在DCS內(nèi)部,通過繼電器輸出至同期裝置或接入開關(guān)控制回路中,實(shí)現(xiàn)對斷路器的同期操作。與裝置的接口采用硬接線或數(shù)字通信方式。例如,當(dāng)由發(fā)變組順控并列功能組實(shí)施并列操作時,正常情況下機(jī)組能自動由零轉(zhuǎn)速開始升速、升壓至并網(wǎng)帶負(fù)荷。假如投入ASS后,自動并列失敗,此時應(yīng)檢查同期并網(wǎng)條件,比如是否出現(xiàn)“同頻”工況或者ASS是否存在報警等。操作實(shí)踐表明,在操作員站進(jìn)行電氣操作監(jiān)護(hù)存在一定的困難,需要研究改進(jìn)措施;順控的范圍應(yīng)合理界定,如廠用電切換就不宜列入并列順控。此外,電氣系統(tǒng)中有很多切換開關(guān),如廠用電快切裝置的并聯(lián)、串聯(lián)切換開關(guān)以及斷路器操作的遠(yuǎn)方/就地選擇開關(guān)等,這些位置狀態(tài)都顯示在CRT上,切換開關(guān)的位置設(shè)置十分重要。例如,機(jī)組正常運(yùn)行中倒換廠用電一般采用并聯(lián)方式,事故時采用單向串聯(lián)切換,如果發(fā)生事故時切換軟開關(guān)置于“手動控制(并聯(lián))”位置,就可能出現(xiàn)廠用電快切裝置(ATS)拒動的情況。1.3取消控制盤實(shí)際控制開關(guān)根據(jù)規(guī)定,當(dāng)某一設(shè)備處于檢修時,在相應(yīng)的開關(guān)把手上要掛“禁止合閘”警示牌。取消控制盤實(shí)際手動控制開關(guān)后,這個操作也由DCS軟件功能來實(shí)現(xiàn),一般是采用在該控制開關(guān)畫面上設(shè)置檢修/試驗(yàn)狀態(tài)選擇軟按鈕的辦法。處于檢修/試驗(yàn)狀態(tài)時,可進(jìn)行遠(yuǎn)方傳動試驗(yàn),連鎖和閉鎖條件均失效。1.4公用控制系統(tǒng)的切換大型火電機(jī)組一般是兩臺機(jī)組為一個建設(shè)單元,因此存在兩臺機(jī)的公用系統(tǒng)。一般做法是將信號分別引入兩臺機(jī)組的DCS中,兩臺機(jī)組的DCS同時監(jiān)控公用系統(tǒng),但公用系統(tǒng)的正常操作只能指定其中一臺機(jī)組DCS進(jìn)行,并且在控制盤上設(shè)置切換開關(guān)用以實(shí)現(xiàn)控制權(quán)切換和相互閉鎖。2對未來的操作指導(dǎo)功能(1)MMI設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到整個電廠的運(yùn)行安全、質(zhì)量和效率,因此需要聽取操作員(尤其是資深電氣操作員)的意見,根據(jù)運(yùn)行控制的實(shí)際要求從畫面分割(設(shè)備和系統(tǒng)的布置)、參數(shù)顯示位置等方面對MMI進(jìn)行修改和完善。(2)對于監(jiān)控視野相對縮小的問題,除了在監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)中加強(qiáng)一些總貌畫面外,運(yùn)行中應(yīng)該經(jīng)常切換畫面,并把監(jiān)視重點(diǎn)放在設(shè)備運(yùn)行狀況不良或進(jìn)行過操作的系統(tǒng)畫面,也可采用多窗口顯示,即將多個相關(guān)的信息通過各個窗口顯示在同一幅畫面上;事故推出畫面應(yīng)推出全面性主接線畫面;應(yīng)重點(diǎn)用好大屏幕,充分利用大屏幕分辨率高、畫面修改方便、能與多媒體技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)優(yōu)化畫面布置;擴(kuò)大操作員視野、減輕操作員的疲勞,進(jìn)一步改善人機(jī)界面。(3)完善運(yùn)行操作指導(dǎo)功能。操作指導(dǎo)功能除了應(yīng)該能夠指導(dǎo)操作員的操作,如順控幫助畫面,一般可按功能組給出每一步指令描述以及每一步所有的反饋條件,還應(yīng)能夠?qū)Φ湫偷脑O(shè)備異常/事故提出指導(dǎo)意見。目前總體上應(yīng)用層次較低,考慮到無論ECS以何種形式進(jìn)入DCS,都還只是屬于車間級的控制,電氣運(yùn)行工作還將涉及廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)范疇的一些內(nèi)容,例如設(shè)備狀態(tài)檢測和分析等?？梢钥隙ㄎ磥聿僮髦笇?dǎo)功能應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化運(yùn)行等眾多內(nèi)容,因此根據(jù)電氣專業(yè)的特點(diǎn)開發(fā)出專用功能模塊應(yīng)作為下一步的工作。例如,為采用分裂變的廠用電系統(tǒng)提供保證兩條分支負(fù)荷均衡分配的專用監(jiān)控程序。通過建設(shè)專家系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能化報警信息處理則應(yīng)是長遠(yuǎn)目標(biāo)之一。(4)增設(shè)專用“五防”機(jī)。采用專用“五防”機(jī)能最大限度地降低控制功能和安全功能同時失效可能帶來的風(fēng)險。采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控后,可以利用一、二次設(shè)備具備的較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)接口能力和DCS靈活的組態(tài)功能實(shí)現(xiàn)軟件“規(guī)則防誤”,再結(jié)合就地設(shè)備的硬接線“五防”閉鎖邏輯,整個電氣系統(tǒng)甚至整個單元機(jī)組的安全可靠性將大為提高。(5)由于現(xiàn)階段電氣系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控應(yīng)用尚屬于初步階段,相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)尚不完善,要加強(qiáng)研究電氣系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的特點(diǎn)和方法,至少應(yīng)避免生硬地把原先的硬接線“翻譯”成軟件程序的現(xiàn)象。在分散電氣控制技術(shù)的發(fā)展中應(yīng)著重加強(qiáng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。(6)目前電氣專業(yè)人員對DCS尚缺乏深入了解,電氣系統(tǒng)的運(yùn)行控制仍要運(yùn)行人員來完成,應(yīng)加強(qiáng)對集控操作員的培訓(xùn)工作,提高其相關(guān)技能水平。(7)集控操作員必須十分清楚電氣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的布置位置,而且對重要參數(shù)的上下限值必須了然于胸;要學(xué)會重新設(shè)置趨勢變量、顯示數(shù)目、時間標(biāo)定、顯示顏色等,重點(diǎn)掌握多曲線監(jiān)視和相對曲線監(jiān)視方式的方法。如多曲線監(jiān)視方式,運(yùn)行人員在同一個顯示窗口中同時監(jiān)視多個過程量。正常運(yùn)行中,在控制回路參數(shù)調(diào)整后或觀察相關(guān)設(shè)備參數(shù)之間變化關(guān)系時調(diào)用趨勢(曲線)畫面能更好地了解和掌握系統(tǒng)的運(yùn)行工況。例如發(fā)電機(jī)溫度測點(diǎn)的監(jiān)視可以采用棒圖組合的形式,以增強(qiáng)直觀性。(8)切換開關(guān)的位置很重要,運(yùn)行中要注意核對。為有效避免切換開關(guān)位置混亂,可以采用切換開關(guān)位置檢測邏輯實(shí)現(xiàn)“規(guī)則防誤”。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程,將正常運(yùn)行時諸如各段廠用