自動化集控系統(tǒng)在智慧電廠中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

李闖

摘要：電力行業(yè)及自動化控制技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了智慧電廠中自動化集控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。電廠自動化集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠有效降低工人勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守”，減少電廠的經(jīng)濟(jì)支出，提升智慧電廠的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)針對智慧電廠中鍋爐水位監(jiān)控DCS設(shè)計(jì)、電除塵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整合以及視頻監(jiān)控改造設(shè)計(jì)展開分析，完成電廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升電廠控制質(zhì)量及運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：自動化集控系統(tǒng);智慧電廠;設(shè)計(jì);鍋爐水位監(jiān)控;DCS設(shè)計(jì)

0 ? ?引言

“集控”一詞的提出是針對單獨(dú)控制而言，傳統(tǒng)電廠通常采用的是母管制，實(shí)現(xiàn)對爐、電以及機(jī)的分開管控。在現(xiàn)代智慧電廠建構(gòu)中，集控技術(shù)的應(yīng)用也就是單元制機(jī)組，在各個(gè)發(fā)電機(jī)上配備各自的汽輪機(jī)及鍋爐，以實(shí)現(xiàn)對爐、電以及機(jī)的集中管理。在集散控制系統(tǒng)上可以實(shí)現(xiàn)對爐、電及機(jī)的操作控制，各機(jī)組分開，即被稱為“集控運(yùn)行”。本文將針對智慧電廠的自動化集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開分析。

1 ? ?智慧電廠供電集控站功能設(shè)計(jì)

為滿足軟件設(shè)計(jì)要求，智慧電廠供電集控站功能設(shè)計(jì)包括：（1）數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)采集和管理電量、信號等相關(guān)需要保護(hù)的數(shù)據(jù)，這一模塊功能主要為標(biāo)志轉(zhuǎn)換、越限檢查以及平均/最值記錄等相關(guān)工作;（2）模塊控制操作，主要是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、負(fù)荷控制、告警等功能;（3）實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成工程畫面編輯形式、狀態(tài)轉(zhuǎn)變以及報(bào)表規(guī)范等工作;（4）運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)管理，針對系統(tǒng)運(yùn)行中的歷史數(shù)據(jù)實(shí)施查詢和記錄，并將其導(dǎo)出進(jìn)行處理和管理。

2 ? ?智慧電廠自動化集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 ? ?鍋爐水位監(jiān)控DCS設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)采用Javacript語言實(shí)現(xiàn)和DCS系統(tǒng)的對接，設(shè)計(jì)過程中采用三個(gè)水位信號進(jìn)行對比，如果所選取的三個(gè)信號均顯示為正常，則為正常情況，輸出取中值;如果出現(xiàn)一個(gè)信號異常，則選取剩余兩個(gè)信號的平均值;如果出現(xiàn)兩個(gè)信號異常，則選取一個(gè)信號值，且I0_BAD置1，為信號故障;如果所選的三個(gè)信號均為異常，則取0，I0_BAD置1，即為信號故障。鍋爐水位變化對于鍋爐的正常運(yùn)行具有直接影響，傳統(tǒng)電廠鍋爐水位控制采用的是手動調(diào)節(jié)，能夠適當(dāng)增加或減少進(jìn)水量，相對來講調(diào)節(jié)精度偏低，無法實(shí)現(xiàn)和DCS系統(tǒng)的整合。同時(shí)，在此操作過程中也存在較大的人為因素影響，不利于保障鍋爐安全運(yùn)行。想要實(shí)現(xiàn)鍋爐水位的自動控制，應(yīng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用水位監(jiān)控模塊作為鍋爐水位的主要調(diào)節(jié)方式。

2.1.1 ? ?設(shè)計(jì)思路

基于Javacript語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和DCS系統(tǒng)的對接，就要遵循物質(zhì)守恒原理，簡單來講就是實(shí)現(xiàn)汽包水位和蒸汽總量與進(jìn)水保持平衡。如果在控制過程中進(jìn)水量超過閾值，就要適當(dāng)減少進(jìn)水量;相反，則需適當(dāng)加大進(jìn)水量。另外，在控制過程中應(yīng)有效實(shí)現(xiàn)自動和手動控制之間的切換，如果DCS輸出顯示為OFF，就需要手動操作。

主要取3個(gè)水位信號進(jìn)行對比，如果所選取的三個(gè)信號均顯示為正常，則為正常情況，輸出取中值;若一個(gè)信號壞，則選取剩余兩個(gè)信號的平均值;若兩個(gè)信號壞，則選取剩下一個(gè)信號值，I0_BAD置1，即為信號故障;信號均壞情況下輸出為0。

2.1.2 ? ?程序設(shè)計(jì)

鍋爐水位自動調(diào)節(jié)程序中部分程序如下所示：

CycleON： BOOL;//控制周期結(jié)束，用于基于物質(zhì)守衡的專家控制

BoiLSet： SFLOAT;//設(shè)定汽包水位值

BSC_No_SLoop： INT;//單回路時(shí)其表示的是模塊序號

…

2.1.3 ? ?程序調(diào)試

DCS輸出顯示為OFF，即為手動操作。如果DCS輸出顯示為ON，即：第一，汽包內(nèi)水位和判斷水位相比偏大，DCS動作，關(guān)閉控制閥門，以降低進(jìn)水量;第二，汽包內(nèi)水位和判斷水位相比偏小，DCS動作，開啟控制閥門，以提升進(jìn)水量，滿足需求。

2.2 ? ?電除塵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整合

在現(xiàn)代電廠節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，電除塵系統(tǒng)是重要設(shè)備之一，因此需要在DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電除塵控制系統(tǒng)的整合。

2.2.1 ? ?電除塵工作原理

電廠降壓振打時(shí)電壓輸出波形情況如圖1所示。在運(yùn)行過程中如果二次電壓達(dá)到谷值，脈沖振打裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，打下吸附在極板上的灰塵，采用灰斗收集灰塵，通過管道利用高壓風(fēng)將灰塵輸送到灰倉中存儲，也可對灰塵實(shí)施轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.2.2 ? ?除灰系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

除灰系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)要改進(jìn)PLC系統(tǒng)，且保持其他回路不變。整合后為3臺西門子S7-200 PLC主機(jī)、3塊S7-200 223輸入模塊以及以太網(wǎng)模塊。

2.2.3 ? ?上位機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)通信方式為RS485網(wǎng)絡(luò)通信，9.6 kb/s速率，應(yīng)用電除塵上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對高低壓控制柜的監(jiān)控，從而制定相應(yīng)的優(yōu)化策略。上位機(jī)系統(tǒng)的主要功能為監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)、定值修改、提供監(jiān)控畫面及報(bào)表、故障報(bào)警等。應(yīng)用Modbus通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)和當(dāng)前流行的幾乎所有組態(tài)軟件相兼容，為第三方開發(fā)工作提供支持。

2.2.4 ? ?控制柜和變壓器的配合

如果是在正常運(yùn)行環(huán)境下，因?yàn)槎坞娏鬟^沖，會導(dǎo)致出現(xiàn)較大峰值電流，供電期間會對變壓器造成較大沖擊，特別是在電場放電期間沖擊更大，所以一定要結(jié)合當(dāng)前變壓器實(shí)際阻抗對高壓電源控制方式實(shí)施合理調(diào)整，以保障變壓器長期穩(wěn)定運(yùn)行。不然如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)較大應(yīng)力變化，變壓器一次接線可能發(fā)生斷裂。結(jié)合變壓器不同技術(shù)參數(shù)的實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀，可以合理調(diào)整放電火花檢測靈敏度及高壓電源電流上升率，以此為變壓器電場放電檢測和間歇期內(nèi)運(yùn)行安全性提供保障。