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国产DCS系统在我省热控改造中的应用

供稿:中国工控网 2014/3/20 12:47:56

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  • 关键词: 电网 机组 靖远 电厂 平凉
  • 摘要:一、概 述 甘肃电网位于西北电网的中心,南接青海、北接宁夏、西延新疆、东送陕西,在电网中起到十分重要的作用。而作为电网支撑点的电源点--发电厂的安全、可靠、经济运行就尤为重要。由于我省新老火电机组热工控制水平较不平衡,新机组大多采用可靠性高的DCS分散控制系统,如靖远电厂的WDPF系统、平凉电厂OVATION系统,而中小型机组(100MW及以下)则大多采用常规仪表控制系统,如二热电厂,永

一、概 述
    甘肃电网位于西北电网的中心,南接青海、北接宁夏、西延新疆、东送陕西,在电网中起到十分重要的作用。而作为电网支撑点的电源点--发电厂的安全、可靠、经济运行就尤为重要。由于我省新老火电机组热工控制水平较不平衡,新机组大多采用可靠性高的DCS分散控制系统,如靖远电厂的WDPF系统、平凉电厂OVATION系统,而中小型机组(100MW及以下)则大多采用常规仪表控制系统,如二热电厂,永昌电厂,随着我省电力工业改革的不断发展和深入,以及厂网分开,竞价上网的不断深化,如何使中小型机组在新的形势下适应电网不断提高的安全、经济运行的发展需要,将成为今后工作的重点。当前我省中小型机组的技术改造迫在眉睫,而如何选择可靠性高,组态方便,操作灵活,性能价格比高的国产DCS就尤为关键。
   兰州西固热电有限公司#10炉为我国60年代末期投资建成的锅炉,原热工控制系统为常规仪表控制系统,2001年底经省电力公司批准决定向社会公开招标对其进行技术改造。
   通过对DCS主控设备可靠性和性价比的深入细致的分析和比较,最终确定中国电力科学研究院开发的EDPF-NT系统为DCS主控设备,北京施耐德电气公司的Modicon TSX Quantum产品为锅炉FSSS主控设备。
二、DCS改造范围及系统配置
   根据《兰州西固热电有限责任公司#10炉计算机控制系统(DCS)改造项目招标文件》和《兰州西固热电有限责任公司#10炉FSSS改造项目招标文件》的要求, #10炉热工控制系统改造分为FSSS(锅炉灭火保护系统)和DCS(分散控制系统)改造两部分。其中FSSS系统主控设备选用了美国Schneider公司的Modicon TSX Quantum系列PLC, 系统设计总点数为160点。火检装置为中能公司最新研制开发的ZFDZ系列智能型火检装置。DCS系统主控设备选用中国电力科学研究院独立开发、拥有完全自主版权的EDPF-NT分散控制系统。系统设计总点数为356点,其中模拟量点为164点(包括热电偶及热电阻),实际使用140点;开关量点为192点,实际使用105点(SOE共56点)。FSSS系统和DCS系统由不同的硬件组成,FSSS、DCS系统既相对独立又相互关联。系统配置操作员2个,工程师站1个。
   FSSS系统采用双CPU、双电源、重要的I/O点冗余配置。这种配置可使任意CPU、电源、重要的I/O点故障时,不影响系统的正常运行。
   为可靠起见,FSSS系统除了在#1操作员站操作外,还保留了FSSS备用操作面板,重要的操作及显示还可在FSSS备用操作面板上实现。
三、DCS 、FSSS功能及特点
   EDPF-NT是由中国电力科学研究院独立开发、拥有完全自主版权的分散控制系统。EDPF-NT系统是吸取90年代国际上众多同类系统的先进思想,并充分结合我国国情而设计开发的一套分散控制系统。EDPF-NT系统以迅速发展的网络通讯技术为基础,以面向功能和对象而实现的"站"为基本单元,再配以独具特色的专用分布式动态实时数据库,加之专门为分散控制系统而设计、开发的高性能的全分散型智能测控子系统,使之成为一套集现代设计思想和现代技术于一体的先进系统。具有以下特点。
   1)高可靠性和高可利用率
   EDPF-NT系统所有重要设备和环节全部采用冗余设计,所有重要功能都采用了多重容错方式实现,以确保系统的可靠性。
   具有良好的可维护性
   EDPF-NT具有完善的自诊断功能,并以CRT画面形式全面提供自诊断信息,可诊断网络、站、模块,直到I/O点,通过这些信息,用户可及时、准确地进行故障定位,将维修时间减至最少。
   2)具有良好的适应性
   可通过组态来配置应用规模,实现从大规模应用到小规模应用的广泛适应性,系统还允许将多个站的功能集成在一个站实现,以满足有特殊要求的工程或微型工程的需要。
   3)具有良好性能价格比
   系统费用约为同类进口系统的30%到50%,运行后的维护费用约为1/10;如果考虑到服务、维修及备品备件的本地化,中文界面和中文文档资料的使用方便性等因素,较之国外系统将有更大优势。
   4)系统安全耐用,抗干扰能力强
   强化的结构设计,所有I/O模块和电源模块采用全封闭结构,防尘、防静电、抗电磁干扰。I/O卡可适应现场恶劣环境。
   EDPF-NT系统的所有输入/输出模件,均满足ANSI/IEEE427"冲击电压承受能力试验导则(SCW)"的规定,在误加250V直流电压或交流峰一峰电压时,不损坏系统模件。尤其值得一提的是:EDPF-NT DCS系统的输入模件均设计安装了获得专利技术的通道过电压保护电路,强电输入将使通道阻塞,撤除强电信号后,通道自动恢复工作,真正实现了误加380伏交流信号不损坏器件。
   5)系统设计简洁
   力求用最少种类和专用设计的 I/O 卡满足复杂的应用要求: 16个热偶、热阻、电压、变送器等信号可以接入同一个AI模块,大大有利于设计和电缆敷设.。
   所有DI输入均可由软件定义为SOE,分辨率优于1ms。对于重要的AO输出,可以作到通道间的双冗于结构,以进行重要的模拟量输出控制,两块AO卡输出热备份,无扰切换。
   6)系统处理周期快、控制精度高,自诊断能力强,满足用户的高要求系统最快处理周期达30ms。各类型模拟量采集精度均优于1‰ 。模拟量输出精度也优于1‰ 。具有完整的分层自诊断功能,可诊断网络、站、I/O卡件直至I/O点。
   7)系统组态方便,易学易用,而且操作方便
   汉化界面,运行人员可以在任何操作画面上查看任一点的详细信息,而不需要专门查看数据库。
四、结束语
   西固电厂#10炉FSSS、DCS系统既相对独立又相互关联。FSSS系统和DCS系统由不同的硬件组成,这种结构最大限度地发挥了Modicon TSX Quantum系统和EDPF-NT系统的优势,从电力行业的应用情况来看,可以说是最可靠、最经济的系统构成。就目前国内200MW及其以下机组国产化DCS的应用而言EDPF-NT系统具有领先地位。
经测试EDPF-2000各项指标均符合电力部规划院颁布的《火力发电厂分散控制系统技术规范书》(G-RK-95-51)的质量标准要求。
   通过此次技术改造,极大地提高了#10炉运行的可靠性和经济性,降低了运行人员的劳动强度,减轻了检修人员的维护量。
   改造后近两年的运行实践证明未出现过保护误动和拒动现象,保护动作正确率100%。自动投入率86%。DAS投入率100%。减少了非正常停炉的次数,节约了燃油。降低了生产成本。
   目前该系统已在国内130多家电力行业应用,改造的最大单机容量为到300MW。我省继西固热电有限公司#10炉改造后兰州第二热电厂在DEH改造中(由我所调试项目)也成功应用了EDPF-NT。结合我省经济情况,目前除了靖远电厂、平凉电厂以及西固电厂#9、#10机采用了美国西屋公司的WDPF和OVATION分散控制系统外,兰州第二热电厂、西固热电厂、永昌电厂、连城电厂等100MW型机组面临技术改造,西固电厂#10炉热控系统的成功改造为今后的我省热控DCS的改造开创了新的思路,相信必将有广阔的推广前景。
五、存在的问题及完善目标
   由于EDPF-NT系统LOOP 、LADDER的组态环境为DOS环境而数据库以及画面的组态为Windows NT,在组态过程中需要切换 ,给软件组态造成一定不便,尚需完善。

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