ZHU Neng-fei
(Siemens Power Plant Automation Limited,Nanjing 210003,China)

Abstract： With the developments to large capacity and high parameter of unit,the electrical automation level is emphasized and more in coal fired power plant.Due to traditional reason,the electrical monitoring and control is still kept on conventional meters and hardwires,the automation level is lower.Now distributed control system(DCS) which has higher automation level has been used in power plant widely.It presents the application of the integration of electrical monitoring and level control into DCS.
Keywords： electrical; monitoring and control; DCS

0　概述
　　随着机组向大容量、高参数发展，火力发电厂的自动化程度越来越受重视，并随着计算机技术的发展而不断地改进和提高。
　　火力发电厂的自动化通常划分为热工自动化和电气自动化两大部分。
　　从80年代后期，随着以微处理器为基础的分散控制系统(DCS)在电厂中的广泛应用，热工自动化控制水平有了极大的提高，实现了对机、炉统一监控和管理。
　　但由于传统的原因，电气的监控仍停留在常规的表计、光字牌、手操站，控制逻辑通过继电器用硬接线方式实现，自动化水平较低。
　　无论是热工自动化还是电气自动化，它们的监控对象均可转换成开关量、模拟量和脉冲量，而这些对具有强大处理能力的计算机而言都是很容易实现的。因此，把电气监控纳入基于微处理器的DCS是完全可行的，也是很有必要的。这对提高整个单元机组的自动化水平，协调机炉电的发展是件十分有益的事。

1　电气监控在DCS中的应用
　　在国外项目中，由西门子公司提供的DCS，电气监控进入DCS是件平常事。在国内的福州二期、阳城电厂、邯峰电厂、德州三期和扬州二电厂等，西门子公司作为DCS的承包商，电气监控都已被纳入DCS。
　　扬州二电厂1号机组已于1998年11月12日顺利通过了168 h满负荷运行考核，到目前为止扬二工程电气监控纳入DCS的范围在全国所有电厂应用中是最全面、最深入的。下面介绍电气进入DCS在扬二电厂的使用情况。
1.1　控制范围
　　控制范围包括：高压发变组开关；启动同期装置、选择同期方式、发出分合闸命令；中、低压厂用电系统(10 kV，3 kV，400 V母线进线开关和馈线开关，机炉岛动力中心和马控中心，中压厂用电切换，低压厂用电切换)；手动有载调压和启动柴油发电机。
　　对高压发变组的开关、隔离开关和接地刀闸由DCS发出合闸和分闸命令，但联锁和控制逻辑在500 kV就地控制柜中实现。开关同期条件的判断是在专用装置ASS中实现，DCS用于选择同期方式，发出分、合闸控制命令。
　　对中、低压厂用电系统，控制和联锁逻辑均在DCS中实现，各个开关(驱动器)根据自动命令、手动命令、保护命令等不同的优先级来进行合闸和分闸控制，命令同时还有相应的释放条件，当条件满足时，命令才能发出去，否则命令被闭锁，可有效地防止开关误动。
1.2　监视范围
　　除控制范围所包含的几项外，还包括：主电源系统(发电机、励磁系统、主变、厂高变、起备变和封闭母线)，直流系统(DC 110 V和DC 230 V系统)，柴油发电机及其动力中心和交流不停电电源系统。
　　被监视的电气信号有：模拟量4～20 mA(电压、电流、功率、频率)，Pt100或热电偶(温度)，开关量(如开关的各种状态)和脉冲量(如电度量)。
　　所有这些信号经相应的功能模件采集进来并打上时间标签，送到自动化处理器。再经工厂总线、处理单元和终端总线后送至操作与监视系统，供监视、报表、曲线和计算等功能使用。
　　由于DCS对开关量有1 ms的分辨率，没有必要再采用专门的事故顺序记录装置。
　　运行人员通过29幅电气画面(包括了主系统、发电机系统、厂用电系统、启备电源系统、直流系统、柴油发电机系统、UPS系统和相应的保护报警系统)，可对电气系统在CRT上进行监视和控制。
1.3　硬接线监控设备的布置
　　发电机电气盘GEB为马赛克盘，长、高分别为2 800 mm×1 400 mm。上面布置有500 kV、发变组、高厂变、中低压厂用电、柴油发电机和UPS系统，除此以外还有励磁系统控制元件。其中手操站48个，各种表计7个，光字牌192个。
　　所有进GEB的信号都通过DCS，因此GEB仅作为操作员终端的后备，并非一般意义上的硬手操。
1.4　电气监控在DCS的配置
1.4.1　控制站的设置
　　由于所有进DCS的电气I/O点有1 400点，占整个DCS的20%，在硬件配置上，用了一对专门的自动化处理器。作为网上的一个子站，它包括2个控制柜，其中一个为基本柜，另一个为扩展柜。
1.4.2　操作员站的设置
　　由于各个操作员站可互用，任一个操作员站上均可调出任一个画面，原则上电气没设独立的操作员站。
1.4.3　与其它系统的接口
　　电气的励磁系统AVR、自动准同期ASS、保护、中压快速切换和故障录波仪均由专用装置实现，但留有与DCS的硬线接口。

2　结束语
　　由于扬州二电厂是第一次把电气监控纳入DCS，因此在做法上有许多保留。通过实际运行效果看，没有必要在GEB上保留大量的手操站、表计和光字牌。
　　由于电气设备位置比较分散，在设备和I/O点较集中的地方(如升压站和继电器楼)，宜采用远程I/O站，通过光缆把电气量送入DCS。这样可减少现场电缆，降低造价，便于维护。
　　由于DCS具有丰富的功能块，强大的运算功能，它可依据一定的条件和步骤完成子组或成组功能。在DCS接收自动同期指令后，通过逻辑运算，判断发变组、高压侧断路器在断开位置、机组已开至预定转速等条件成立，投入AVR，由AVR调压。当电压已建立和自动准同期条件满足时，DCS发出指令投入ASS，ASS通过与AVR及DEH的接口，实现ASS对AVR和DEH的调节，即实现对发电机电压和转速的自动调节，待同期调节满足时，由ASS向断路器发出同期合闸指令。所有这些成组功能宜在DCS中实现。
　　电气监控进入DCS，但往往DCS设备到货较迟而倒送电较早。在扬州二电厂倒送电时采取了临时措施，从GEB上直接引线至端子柜和中间继电器柜而跳过了控制柜，在GEB上进行操作和观测。由此可见，电气监控进了DCS后，应考虑DCS提前到货，电子设备间、工程师室和主控室也应提前具备DCS就位条件，使倒送电时就能用上DCS，充分发挥DCS的作用。
　　目前，扬州二电厂的电气公用系统仍放在1号机中，只能由1号机进行监控。但正在施工的德州三期工程2×660 MW机组，公用系统作为一个独立的自动化子站和一个独立的功能区，在两台机组的终端总线之间有一网桥。系统正常时由5号机进行监控，当5号机检修或故障时，可由6号机取而代之。

作者简介：朱能飞(1968-)，男，工程师，从事热工自动化的研究工作。