大型燃煤发电机组DCS设计原则

５９　不应纳入ＤＣＳ。当ＥＴＳ采用独立于ＤＣＳ的ＰＬＣ组成时．　大于２５０　ｍｓ；一般开关量控制回路应不大于１００　ｍｓ　ＤＥＨ控制器的处理周期应不大于５０　ｍｓ，在条件允　应采用安全型ＰＬＣ和安全系统配置　（３）ＤＣＳ与ＳＩＳ（ＭＩＳ）的接口必须按照《火力发　电厂厂级监控信息系统技术条件》的要求，配置可　靠的隔离措施，信号的传送应该是从ＤＣＳ向ＳＩＳ　（ＭＩＳ）单向的。　（４）当ＤＣＳ只有单个时钟发生装置时。应有防　许的情况下应将处理周期减少到３０　ｍｓ，或另设特　殊模件处理其中要求快速响应的转速控制回路　ＥＴＳ控制器的处理周期应不大于３０　ｍｓ。　（７）控制器Ｉ／Ｏ信号的配置必须按下列故障分　散原则设计：　１）冗余的Ｉ／Ｏ信号必须分别配置在不同的Ｉ／Ｏ　模件上　止其发生故障而导致ＤＣＳ失去时钟，进而造成操作　员站和控制器站脱网事故的措施；当采用主、备时　钟时应定期重启１次主、备时钟所在的工作站．以　消除时钟累积误差。当ＤＣＳ时钟通过ＧＰＳ自动校　准时，应有防止ＧＰＳ故障导致ＤＣＳ时钟混乱而故　障的措施。　（５）ＤＣＳ响应时间应尽可能短，任何时候任何　指令从操作员站发出到ＤＣＳ输出不应大于１ｓ：从操　作员站发出指令到开始执行并返回显示器上反应　的总时间不应大于２　Ｓ。　３控制器设计原则　（１）控制器宜按工艺系统功能区配置。重要的　多台冗余或组合的辅机（辅助设备）。应按以确保１　对控制器故障不会造成机组被迫停止运行的原则　配置。　（２）为了减少１对控制器故障对模拟量控制系　统失灵造成的影响，重要模拟量控制回路应适当分　散配置，影响同一重要参数的控制回路应尽量配置　在不同控制器中。　（３）控制器的配置必须严格遵循机组重要保护　和控制分开配置的独立性原则。　（４）ＤＥＨ控制器应按故障安全原则配置，当该　控制器失电或故障时应自动停止机组运行。ＦＳＳＳ和　ＥＴＳ控制器在满足要求的前提下，其跳闸输出可按　带电动作的原则配置，否则也必须按故障安全原则　配置。ＤＣＳ控制器的组态应确保任何１对冗余控制　器或其电源故障和故障后复位时．所有保护和控制　信号的输出符合工艺处于安全状态的要求。　（５）除ＤＥＨ控制器外，当任何１对控制器故障　时，为确保短时恢复期间机组在稳定负荷能安全运　行，除应按要求配置硬接线后备监控设备外。至少　对重要安全参数，应在２对控制器中同时予以配置　（６）控制器的对数还应满足控制器在规定的处　理周期下处理器的最大负荷率不大于６０％的要求。　控制器的处理周期，对于一般模拟量控制回路应不　２）２台互为冗余辅机各自控制回路的Ｉ／Ｏ信号　必须分别配置在不同的Ｉ／Ｏ模件上．多台组合辅机　（如给粉机）各自的Ｉ／Ｏ信号也必须分组分散配置在　几个Ｉ／Ｏ模件上，使一个Ｉ／Ｏ模件故障对机组安全　稳定运行的影响尽可能小。　３）重要控制回路的Ｉ／Ｏ信号不应放置在同一　个Ｉ／Ｏ模件上。　４热工保护和报警设计原则　（１）单元制机组的锅炉、汽轮机和发电机之间　应装设下列跳闸保护：　１）锅炉故障发出总燃料跳闸（ＭＦＴ）停炉信号　时，应立即停止汽轮机运行。　２）汽轮机故障停止运行和故障发电机解列时，　在满足下列条件之一时，可以不联动停止锅炉运　行，否则也应立即停止锅炉运行。ａ）机组具有ＦＣＢ　功能；ｂ）解列前汽轮机负荷小于３０％～４０％（视旁　路容量而定），且旁路系统可以快速开启，投人工　作。应采用汽轮机安全油压低（三取二）表征汽轮机　故障停运信号作为触发ＭＦｒ停炉的信号。　３）汽轮机故障发出ＥＴＳ停机信号，应立即关　闭汽轮机主汽门，逆功率保护解列发电机。　０一》ｚ广一×一ｚ×一、，ｃ４）发电机内部故障解列时，应立即停止汽轮机　的运行：发电机外部故障解列时，在满足下列条件　之一时　可以不联动停止汽轮机的运行，否则也应　立即停止汽轮机的运行。ａ）机组具有ＦＣＢ功能；ｂ）　解列前汽轮机负荷小于３０％～４０％，且旁路系统可　以快速开启。　（２）当汽轮机ＥＴＳ发出跳机指令时，必须采用　发电机逆功率信号作为最后判别主汽门确已关闭　的依据去解列发电机。解列发电机逻辑应按下列原　则设计：　１）当发电机出现逆功率信号时，经一定延时后　解列发电机　电　力　信　息　与　通　信　一　电力信息与通信一。ＩＡｚ　Ｌ１　ｘＩｚ×一＜ｃ　ｏｚ。×乏　２）当汽轮机安全油低（二取一或三取二）且发　电机出现逆功率信号，不经延时立即解列发电机。　（３）对于汽轮机振动保护常误动、可靠性差以　致保护不能投入的机组，允许汽轮机振动大跳机的　逻辑修改为：１个轴承振动达到事故值，且相邻轴承　任一振动达到报警值，经一定延时后应立即停机。　逻辑修改后，当任一轴承振动达到事故值时，应有　明显的声光报警，此时，运行人员应及时进行判别，　除非明确断定是振动信号误发，否则运行人员应及　时手动停机。　（４）当ＤＣＳ总电源消失时，必须直接通过ＦＳＳＳ　和ＥＴＳ继电回路自动发出停炉和停机指令。用于动　作机组和主要辅机跳闸的输入信号，必须直接通过　相应保护控制器的输入模件接入。　（５）为防止炉膛压力开关取样系统堵塞而导致　保护拒动，除在ＦＳＳＳ控制器中将３个炉膛压力开　关信号，三取二发出ＭＦＴ外，还应利用炉膛负压控　制器中的三个炉膛压力变送器，转换成开关量信　号。分别通过各自的Ｉ／Ｏ通道发送到ＦＳＳＳ控制器中　经三取二运算同时发出ＭＦｒ信号。　（６）ＤＣＳ控制器发出至ＭＦＴ、ＥＴＳ和发电机跳　闸系统（ＧＴＳ）的执行部分继电回路的机组跳闸　指令，应采用三重冗余，通过各自的输出模件发出　至继电器回路．并按三取二或逻辑起动跳闸继　电器。　（７）保护逻辑组态时，应精心配置逻辑页面和　正确的保护执行时序。要注意相关保护间的时间配　合。防止由于取样管路、仪表和ＤＣＳ处理周期引起　的延迟以及延迟时间设置不当而导致二个保护动　作时序不当。如由于发讯设备和取样管迟延不同，　导致风机油压低一值起动备用油泵较慢．以致造成　油压低二值动作使风机已经跳闸。　（８）ＤＣＳ的报警应分级，下列信号应列入一级　报警信号：　１）保护动作信号；　２）主辅机事故跳闸信号；　３）保护参数偏差大二值和三值信号；　４）电源和气源丧失信号；　５）保护参数坏质量信号；　６）ＤＣＳ重要故障信号一级报警信号应显示在大　屏幕显示器上，或特别指定的一台显示器上，并配　薯　置不同的声响。　（９）保护回路中不应设置供运行人员切、投保　护的任何操作设备。保护切投应经一定审批后可由　６０　热工控制专业责任人员通过工程师站（对ＤＣＳ）或　机柜内相应设施（对ＰＬＣ）进行。　５硬接线设计和后备监控设备设计　原则　（１）硬接线设计和后备监控设备的配置必须满　足下列工况下机组的短时安全运行或安全停机：　１）当ＤＣＳ总电源消失时，凭借后备监视和报　警设备，通过硬接线回路，确保机组安全停止运行。　２）当ＤＣＳ操作员站显示器出现“黑屏”或“死　机”现象时。凭借后备监视和报警设备判别控制器　工作状况，当断定控制器工作不正常或无法判别其　工作正常与否时，运行人员可以通过后备操作设　备，凭借后备监视和报警设备，通过硬接线回路，确　保机组安全停止运行。　３）当ＤＣＳ操作员站显示器出现“黑屏”或“死　机”现象时，凭借后备监视和报警设备明确断定涉　及安全的主要控制器工作正常时．运行人员可借助　后备监控设备能安全的维持机组在稳定负荷下短　时运行，以提供迅速修复这类局部故障的机会，减　少机组非计划停运所造成的损失。　４）当ＤＣＳ的任何一对冗余的控制器（ＤＥＨ控　制器除外）故障时，通过该控制器中的重要安全信　号在其它控制器中的备份配置，以及必要的后备监　控设备能安全的维持机组在稳定负荷下短时运行，　以提供迅速修复这类局部故障的机会，减少机组非　计划停运造成的损失。　５）锅炉总燃料跳闸（ＭＦＴ）、汽轮机紧急跳闸系　统（ＥＴＳ）和发电机解列系统（ＧＴＳ）的执行部分逻辑　必须由独立于ＤＣＳ的继电器逻辑回路组成。　（２）当ＭＦＴ、ＥＴＳ或ＧＴＳ的执行部分分别采用　两套完全独立的继电器逻辑回路．且分别直接由单　元机组的两组蓄电池直流总电源柜供电时，主机组　跳闸可按带电跳闸的原则设计。　（３）所有用于触发跳闸的输入信号不允许通过　安全等级较低的其它控制器处理后再通过通信总　线或Ｉ／Ｏ模件送至保护控制器，而必须直接通过输　入模件送入相应保护控制器。但在响应时间满足要　求的情况下，允许通过通信方式从ＦＳＳＳ控制器将　上述信号传送到其它控制器。　（４）下列触发机组跳闸的信号，必须直接接人　ＭＦＴ的执行部分的继电器逻辑回路：　１）ＦＳＳＳ发出的ＭＦＴ指令：　６１　２）表征汽轮机跳闸的安全油压低信号（三取　６）凝汽器真空破坏门：　二）；３）故障发电机解列信号；　４）ＤＣＳ电源消失或ＤＥＨ故障：　５）手动发出的ＭＦＴ指令。　（５）下列触发机组跳闸的信号。必须直接接人　ＥＴＳ的执行部分的继电器逻辑回路：　１）ＭＦＴ停炉信号：　２）ＴＳＩ发来的超速信号：　３）ＤＥＨ测速模件发来的超速信号；　４）发电机内部和外部故障解列信号（包括反　映负荷小于一定值的信号）；　５）ＤＣＳ电源消失或ＤＥＨ故障；　６）手动停机指令。　（６）下列触发机组跳闸的信号，必须直接接入　ＧＴＳ的执行部分的继电器逻辑回路：　１）表征汽轮机跳闸的安全油压低信号（三取二）；　２）发电机逆功率信号；　３）手动解列发电机指令。　（７）单元机组保护发出的重要主、辅机跳闸指　令不应通过或仅仅通过网络通信方式传送，也不允　许通过硬接线到另一个控制器处理后间接再去执　行，而必须由相应保护或控制的控制器以及ＭＦＴ、　ＥＴＳ和ＧＴＳ的执行部分继电器逻辑回路输出信号　直接用硬接线接至相应执行端。　（８）ＤＣＳ故障时必须确保不会拒动，否则会造　成重大人身和设备伤害的保护和联锁必须设置独　立于ＤＣＳ的硬接线逻辑回路。　（９）ＤＣＳ的后备监控设备必须是包括电源在内　均独立于ＤＣＳ的显示设备、报警装置和操作设备。　后备操作设备必须是硬接线的。并直接作用于　ＭＦＴ、ＥＴＳ和ＧＴＳ的执行部分继电器逻辑回路或被　控设备的单个强电控制回路。　（１０）单元机组应配置下列ＤＣＳ后备监视设备：　１）锅炉汽包电接点水位表：　２）锅炉炉膛火焰电视监视器：　３）凝汽器真空表：　４）汽轮发电机转速表：　５）发电机功率表。　（１　１）单元机组应配置下列ＤＣＳ后备操作设备：　１）锅炉停炉（ＭＦＴ）：　２）汽轮机跳闸：　３）发电机解列；　４）锅炉安全门；　５）汽包事故放水门：　７）交流润滑油泵：　８）直流润滑油泵。　（１２）后备报警装置是保证ＤＣＳ故障时机组短　时运行或停机过程中安全的主要判别手段。单元机　组应按下列原则配置足够数量的报警信号：　１）主要安全参数达到Ⅱ值和Ⅲ值：　２）机组跳闸和主要联动保护动作：　３）主要电源和气源消失。　６电源、接线的设计原则　（１）ＤＣＳ必须有２路可靠的交流２２０Ｖ电源供　电，其中至少必须有１路是ＵＰＳ电源。当ＤＣＳ对电　源电压波动较敏感时，２路电源均宜采用ＵＰＳ电　源。２路电源的切换时间应足够短，以确保电源故障　切换时不会造成ＤＣＳ扰动和故障。　（２）２台机组公用ＤＣＳ电源应取自２台机组ＤＣＳ　的ＵＰＳ电源。　（３）ＤＣＳ内部供电应遵循下列原则：　１）对于电源波动敏感的操作员站，当不满足要　求时，应合理配置供电方式以确保不会因电源波动　而导致全部操作员站同时失去。　２）控制器应采用双路交流２２０　Ｖ供电，由各自　电源装置转换成直流２４　Ｖ（４８　Ｖ）再经整流器并联　实现无扰切换：当采用交流２２０　Ｖ主、辅电源切换　方式向控制器供电时，电源故障切换不应引起控制　器故障或初始化，并确保控制器（包括Ｉ／Ｏ模件）正　常连续工作。　３）每一个模拟变送器的供电回路、每一个数字　量输入、输出模件都应有单独的熔断器或其它相应　的保护措施。　０一４）当输入信号装设隔离器时，其电源应与该输　入信号合用，当采用外供电源时，应采用冗余配置　等适当方法以确保其安全等级水平与相应输入信　号重要性相匹配。　（４）ＭＦＴ、ＥＴＳ和ＧＴＳ等执行部分的继电器逻　辑保护系统必须有２路自动切换的可靠电源，或２　路可靠电源分别供２套互相独立的冗余继电器逻　辑回路。当保护电源采用厂用直流电源时，应有确　保寻找接地故障时不造成保护误动的措施。　（５）ＤＣＳ的２路总电源切换功能、独立于ＤＣＳ　的安全系统的２路电源切换功能以及要求切换速　度快的备用电源切换功能不应纳人ＤＣＳ．而应采用　电　力　信　息　与　通　信　＞Ｚ　ＬＩ×一Ｚ×一、，ｃ电力信息与通信一。ＩＡｚ　×ｌｚ×一、ｒｃ　１－。ｚ。×芝　硬接线逻辑回路。　（６）ＴＳＩ必须有２路交流２２０Ｖ电源供电，其中　至少一路是ＵＰＳ电源。必须采取措施确保电源电压　线简图以及电源开关用途标志名称。　７结语　ＤＣＳ在火电厂的应用广泛，经过多年的实践和　发展，已渗透到火电厂控制的各个领域。发电厂技　波动值控制在ＴＳＩ装置正常工作范围内。　（７）ＤＣＳ电磁兼容性试验应达到ＧＢ／Ｔ　１７６２６　（ＩＥＣ　６１０００—４）规定的Ⅲ级及以上等级要求．最低不　允许低于Ⅱ级。ＤＣＳ的工作环境不应有强电磁干　扰，电子设备间不允许３８０　Ｖ及以上动力电缆进人，　也不允许ＵＰＳ电源装置、电气开关柜和变频控制装　置等电磁干扰较大的设备进入。应通过实际试验确　术人员需要根据大型燃煤机组的运行经验和控制　特点。对ＤＣＳ的设计思想、硬件配置、组态方案、功　能设置进行完善，使其更加符合发电机组安全、经　济运行的要求。　参考文献　【１］王瑞，王毅彪．基于ＤＣＳ的汽没在线调合系统的设计与　实现【Ｊ】．电子设计工程，２０１１，（１４）：７０－７３．　认等离子点火器触发时不会引起ＤＣＳ工作失常。　（８）ＤＣＳ接地系统应严格遵守有关规程、规范　和制造厂的技术要求。远程控制柜或Ｉ／Ｏ柜应就近　独立接人电气接地网，并进行严格测试，确保接地　满足要求。　［２】王瑞，王毅彪．油品罐区改造中Ｐａｋｓｃａｎ双线环路控制系　统的设计与实现［ＪＪ．电子设计工程，２０１１，（１５）：８９—９１．　［３］师鹏，张燕平，罗继峰，等．ＤＣＳ执行周期和时序对逻辑功　能的影响［Ｊ］．陕西电力，２０１　１，３９（８）：８６—８９．　［４】朱登峰，ＤＣＳ分散控制系统接地的探讨【Ｊ］．陕西电力，２０１０，　３８（１２）：９１—９４．　（９）进入ＤＣＳ的信号电缆必须采用质量合格　的屏蔽电缆，屏蔽层应有良好的单端接地：后备硬　手操设备线路的电缆应采用阻燃（Ｃ级）电缆，控制　和动力芯线不得合用１根电缆，冗余的电源间以及　冗余的系统间不得合用电缆。　（１０）所有与重要保护有关的就地元件、仪表、　接线盒、端子排、电缆，以及机柜内电源端子排都应　（责任编辑收稿日期：２０１１－１２—１１　申光艳）　有明显的标志，并应在机柜内张贴重要保护端子接　作者简介：张昌民（１９６ｏ＿＿），男，陕西户县人，专科，助理工程师，从　事ＤＣＳ控制系统及其应用。　（上接第１８３）　不断成熟，无燃料消耗的分布式可再生能源发电将　［４］张节潭，程浩忠，姚良忠，等．分布式风电源选址定容规　划研究［Ｊ】．中国电机工程学报，２００９，２９（１６）：１－７．　［５】ＤＵＲＧＡ　Ｇ，ＮＡＤＡＲＡＪＡＨ　Ｍ．Ｏｐｔｉｍａｌ　ＤＧ　Ｐｌａ－ｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｄｅｒｅｇｕｌａｔｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　Ｍａｒｋｅｔ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００７，７７：１６２７－１６３６．　会具有成本优势，接入量的不断增加。其随机性出　力给电网造成的影响将会加大，因而电网企业对其　出力稳定性要求将增加。本文运用随机生产模拟方　法探讨了该前提下ＤＲＥＧ出力稳定性的最优决策，　得出ＤＲＥＧ厂商的最优决策可能损害电网企业及　电力用户的利益。需要采取诸如提高ＤＲＥＧ上网电　价或加大对ＤＲＥＧ随机出力惩罚力度等措施来引　导其做出尽可能一致的最优决策。　［６】ＷＡＮＧ　Ｘ　Ｆ．Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９８８，３（３）：８２３－８２９．　［７　Ｔｈｅ　７］Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　Ｔｅｓｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔａｓｋ　Ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｓｕｂｃｏｍｍｉｔｔｅｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｓｙ—ｓｔｅｍｓ，１９７９，９８（６）：２０４７—　２０５４．　参考文献　［１］邹必昌，李涛，唐涛波．分布式发电对配电网的影响研究　（责任编辑收稿日期：２０１２—０２—１１　中光艳）　［Ｊ］．陕西电力，２０１１，（５）：９－１３．　［２］李斌，刘天琪，李兴源．分布式电源接入对系统电压稳定　性的影响［ＪＪ．电网技术，２００９，３３（３）：８４—８８．　［３】钱科军，袁越，Ｚｈｏｎ　Ｃｈｅｎｇ—ｋｅ．分布式发电对配电网可　靠性的影响研究［Ｊ】．电网技术，２００８，３２（１１）：７５—７８．　作者简介：李泓泽（１９７Ｏ一），男，吉林辽源人，副教授，主要从事电力　市场经济分析及电力经济管理等方面的研究。