大型火力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)一體化技術(shù)應(yīng)用與研究

王旭

摘 要：目前在進(jìn)行火力發(fā)電的過程中，通常采取分層分布式的架構(gòu)，并且在使用發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的時(shí)候還在其中結(jié)合一定計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，有效促使火力發(fā)電機(jī)組發(fā)揮自身最大的作用。而且在研究中，還了解到大型火力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過程中還會(huì)在其中使用合理的控制系統(tǒng)，并保證其自身能夠?qū)崿F(xiàn)一體化控制，這樣對(duì)減少大型火力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題起到非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；控制系統(tǒng)；一體化

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究的過程中，了解到這一系統(tǒng)在我國(guó)各個(gè)行業(yè)上都有非常廣泛的應(yīng)用，其根本原因在于這一系統(tǒng)能夠?qū)鹆Πl(fā)電過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)督控制，這樣不僅僅能夠減少火力發(fā)電過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)于促使火力發(fā)電得到更好的發(fā)展也起到非常重要的作用。在對(duì)這項(xiàng)技術(shù)手段進(jìn)行研究的過程中，了解到自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)施的過程中還存在一些問題，針對(duì)這一點(diǎn)就需要對(duì)其中存在的問題進(jìn)行全面分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出有效解決措施。

一、火力發(fā)電機(jī)組控制一體化技術(shù)的實(shí)施特點(diǎn)和性能

在對(duì)火力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行全面研究的過程中，發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)手段自身具備非常多的優(yōu)點(diǎn)，主要優(yōu)點(diǎn)包括控制分散和信息集中化管理，這些優(yōu)點(diǎn)不僅僅能夠有效提升火電廠自動(dòng)化管理水平，對(duì)于促使其在機(jī)組控制中得到廣泛應(yīng)用也起到不可忽視的作用。

加上這項(xiàng)技術(shù)手段在實(shí)施的過程中還能夠?qū)φ麄€(gè)發(fā)電過程中的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和控制，借以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化，保證火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和管理水平都有一定提升。對(duì)于其自身特點(diǎn)來(lái)說，主要可以概括為7個(gè)方面，在這里筆者就針對(duì)這7個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)地論述。

第一，一般來(lái)說這項(xiàng)系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)督控制的，也就是說這項(xiàng)技術(shù)手段在實(shí)施的過程能夠保證其自身的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)于減少該項(xiàng)技術(shù)手段在運(yùn)行過程中受到的通信功能限制問題起到非常重要的作用，借以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

第二，盡管在整個(gè)發(fā)電過程中采取的是一體化系統(tǒng)，但是由于整個(gè)過程中的一體化系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)控制的，因此可以對(duì)各個(gè)電氣設(shè)備進(jìn)行分層處理，有效提升系統(tǒng)自身可靠性。

第三，在整個(gè)發(fā)電機(jī)組不僅僅可以由操作人員直接操作，還能對(duì)操作人員提供授權(quán)服務(wù)操作，這兩種操作方法都能夠從根本的角度上提升系統(tǒng)自身的可靠性和準(zhǔn)確性，但是需要注意的是對(duì)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中，還應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)自身運(yùn)行方式有一個(gè)全面的了解，并根據(jù)相應(yīng)了解選取適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒ǎＷC對(duì)系統(tǒng)的控制發(fā)揮自身最大的作用。

第四，在進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)和電廠之間的信息交換的過程中，通常采取網(wǎng)絡(luò)通信的方式，但是這種方式在實(shí)施的過程中還經(jīng)常會(huì)受到信息量的限制，對(duì)該項(xiàng)控制系統(tǒng)業(yè)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，針對(duì)這一點(diǎn)就應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段減少其自身受到的影響，促使兩者之間的信息交換更加順利地進(jìn)行。

第五，在研究中還發(fā)現(xiàn)整個(gè)通信控制機(jī)的信息容量也比較大，并且具有良好的開放性。

第六，大多數(shù)監(jiān)督軟件都具備一定數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和信息管理能力，這兩項(xiàng)技術(shù)手段能夠有效提升信息軟件的處理，減少火力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的問題。

第七，由于整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)施的過程中自身結(jié)構(gòu)還較為清晰，而且其自身組態(tài)和其他方面還比較靈活，因此對(duì)于檢修和運(yùn)行的便利性也有促進(jìn)作用，對(duì)于減少大型火力發(fā)電機(jī)組控制運(yùn)行系統(tǒng)一體化技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題也起到不可忽視的作用。

二、時(shí)鐘同步控制

電氣系統(tǒng)監(jiān)控納入DCS，因此，要求ECS、DCS2個(gè)系統(tǒng)的時(shí)標(biāo)一致。在DCS系統(tǒng)中，MAXDNADCS系統(tǒng)中所包含的D1卡件具有一定應(yīng)用能力，能夠在標(biāo)準(zhǔn)條件下對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行掃描并進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，而SOE信號(hào)在實(shí)際處理過程中不需要運(yùn)用D1卡件進(jìn)行集中接入，實(shí)際應(yīng)用中具有一定便捷性和高效性。通過研究分析可知，DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿足不同方式下的對(duì)時(shí)需求，具有良好的實(shí)用性。在對(duì)不同時(shí)間源進(jìn)行取用的基礎(chǔ)上，能夠以系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的上位工作站讀取時(shí)間作為系統(tǒng)主時(shí)鐘時(shí)間源，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，基于DPU讀取獲得的GPS時(shí)間也可以作為系統(tǒng)主時(shí)鐘時(shí)間源。在實(shí)際應(yīng)用中，以上兩種方式在同步時(shí)間和時(shí)間源的絕對(duì)精度上存在較大差異，相比較而言，以GPS時(shí)間作為系統(tǒng)主時(shí)鐘時(shí)間源的方式下所獲得數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度更高。

以某電廠為例，若其在實(shí)際運(yùn)行過程中對(duì)時(shí)鐘同步控制的精準(zhǔn)度要求較高，在結(jié)合實(shí)際情況加以分析后，應(yīng)當(dāng)選用一GPS時(shí)間作為系統(tǒng)主時(shí)鐘時(shí)間源的方式進(jìn)行對(duì)時(shí)，以保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可靠性。具體描述如下：MAXDNA系統(tǒng)中選用1對(duì)DPU作為TIMEMASTER（主時(shí)鐘），這對(duì)DPU與其他DPU的區(qū)別在于，它內(nèi)置了l塊時(shí)鐘解碼卡，接收從GPS發(fā)出的IRIGB碼時(shí)鐘信號(hào)（主時(shí)鐘），通過以太網(wǎng)專用快速傳輸協(xié)議進(jìn)行DCS系統(tǒng)所有DPU的對(duì)時(shí)控制，可保證各DPUSOE記錄的時(shí)間與GPS的時(shí)間誤差小于等于1msoECS系統(tǒng)采用GPS裝置串口對(duì)時(shí)及秒脈沖信號(hào)清零對(duì)時(shí)組合方式，對(duì)時(shí)信號(hào)分為兩路。

（1）GPS串口對(duì)時(shí)信號(hào)：GPS對(duì)時(shí)報(bào)文通過ECS主站串口接收，通過以太網(wǎng)對(duì)時(shí)程序，定時(shí)（3分鐘，時(shí)間可調(diào)）向系統(tǒng)上位站、通信管理機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)間。各臺(tái)通信管理機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總線向本段內(nèi)測(cè)控制單元廣播時(shí)間，保證系統(tǒng)內(nèi)所有單元時(shí)鐘的秒級(jí)同步一致。

（2）GPS秒脈沖對(duì)時(shí)信號(hào)：在秒脈沖對(duì)時(shí)信號(hào)硬接線接入到秒脈沖對(duì)時(shí)通道時(shí)，應(yīng)當(dāng)掌握好測(cè)控單元的運(yùn)行頻率，促進(jìn)單元時(shí)鐘毫秒級(jí)的秒脈沖信號(hào)清零處理操作的順利實(shí)現(xiàn)。在工程實(shí)際應(yīng)用中若測(cè)控單元秒脈沖在中斷清零處理的過程中出現(xiàn)延時(shí)情況，其時(shí)間標(biāo)記往往存在一定誤差，并呈現(xiàn)出分散性特征。此種情況下，DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中其系統(tǒng)間對(duì)時(shí)偏差約在8ms左右，由此可知DCS與ECS系統(tǒng)一體化得以順利實(shí)現(xiàn)，并具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

三、經(jīng)濟(jì)比較分析結(jié)論

（1）按1臺(tái)新建300MW機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算，采用一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，機(jī)組自動(dòng)化水平得到整體性提高，節(jié)約投資683.18萬(wàn)～742.82萬(wàn)元（其中：控制系統(tǒng)硬件資源減少約360萬(wàn)元、電纜減少380萬(wàn)元）。

（2）一體化控制系統(tǒng)研究項(xiàng)目費(fèi)用的投入/產(chǎn)出比為1∶35～1∶37，技術(shù)應(yīng)用的直接經(jīng)濟(jì)效益較高。

（3）按工程控制系統(tǒng)預(yù)算總投資3500萬(wàn)元計(jì)算，采用一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可節(jié)省投資約20%。

（4）一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的綜合技術(shù)性能水平高，按監(jiān)控信息量直比是常規(guī)應(yīng)用模式的約兩倍。

（5）依據(jù)（3）、（4）數(shù)據(jù)計(jì)算，一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能高于常規(guī)應(yīng)用模式，性價(jià)比：1+（l-20%）×2=2.5倍。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述可以了解到在進(jìn)行火力發(fā)電的過程中，需要考慮的因素也非常多，因此在進(jìn)行火力發(fā)電的過程中需要對(duì)其中涉及的各項(xiàng)因素進(jìn)行全面分析，并根據(jù)分析結(jié)果選取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，這樣對(duì)于減少火力發(fā)電過程中出現(xiàn)的問題起到不可忽視的作用。目前在進(jìn)行火力發(fā)電的過程中經(jīng)常采取發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)一體化的技術(shù)手段，這種技術(shù)手段在運(yùn)行的過程中還能夠有效減少整個(gè)火力發(fā)電過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)于促使火力發(fā)電更加順利地運(yùn)行也起到不可忽視的作用，進(jìn)一步促使我國(guó)火力發(fā)電更加順利地進(jìn)行，有效提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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