论文部分内容阅读
摘要：随着经济发展对电能的要求越来越高，热工自动控制系统开始向高速智能和一体化控制方向发展，电厂对系统的透明性也越来越关注。可以看出热工自动控制系统是一个复杂的系统，由多部分构成，维持它的可靠运行不是一项简单的工作。
关键词：火电厂 热工自动化 可靠性
引言
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展，其核心技术Distributed Control System（DCS）更是被我国发电企业所应用。DCS技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国350MW 以上的火电机组上应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。近年来随着计算机软件可视化效果的提高，DCS技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障，同时DCS的分散控制也起到了非常好的效果。
一、热工自动控制系统的组成
热工自动控制系统主要由以下几个部分包括分散控制系统、辅助系统、监控系统和网络系统。这区别于硬件的组成，主要是根据功能划分。下面具体介绍各部分的组成：
首先是分散控制系统。分散控制系统（DCS）是大多数电厂所采用的控制系统，是自动控制系统的核心部分。每个机组都有各自的分散控制系统，在两台机组之间的数据线通常是利用网桥连接到电厂的公用网络系统，例如燃油泵房、空压机房等。为保证安全，可以在公用网络某一节点设置操作员监控数据传送状态或者是通过单元机组操作员站实现对公用系统的监控。机组操作台上尽可能设置DCS和DCH操作员站，还要有安全停炉和停机的操作按钮，以防控制中心出现死机。如果条件不允许设置，那就必须有后备控制手段，确保在分散控制系统出现故障时能够安全地停机。其次是辅助系统。辅助系统主要是可编程控制器、交换机、人机交互接口组成，辅助系统在各个部分都会有，表现形式也各不相同，各辅助系统主要是为可实现各部分的无人监控而设置，最终可以实现控制中心监控管理，实现无人值班的运行模式。最后是实时监控系统和网络系统。实施管理系统包括两部分内容，一是设备运行状态的实时监控，另一部分是厂区管理信息的实时监控。实时监控配合机组的分散系统、辅助系统最终实现整个系统的实时信息的相互间传送。网络系统是整个系统的基础部分，主要的职责是数据传送，也就是传输通道。主要给数字视频传送数据，实现视频监控。
二、提高热工自动控制系统可靠性的思考
热工自动控制系统的可靠性需要在以下几个方面进行改进，包括智能化、软件优化、集中配置和APS技术应用。
2.1单元机组的智能化控制
控制系统智能化是现在主流控制系统的发展方向。单元机组广泛采用分散控制系统，这极大提高了机组的监控能力，但是分散控制系统目前的智能化还是比较低的。近些年随着计算机控制技术的发展，一些微控制器的使用，使得各种智能化的控制系统相继问世，单元机组的自动化和智能化程度得到了进一步发展，智能化仪器仪表和软件的使用，将成为火电厂智能化的关键点。
2.2过程控制软件的优化
在过去一段时间的发展中，很多系统都存在软件多且繁杂的问题，使得一些模拟量控制系统调节范围和品质指标下降，优化和精简过程控制软件是电厂技术改进的一个方向。现在电力行业向商业化发展，市场竞争越来越激烈，控制系统的安全性高、经济效益好、通用性强安装调试方便的专用软件将会在电厂得到进一步的发展和应用。
2.3 集中配置单元机组
单元机组集中配置是现在电厂技术改造的一个方向。以往的单元机组总是单独使用一个监控系统，或者两个使用一个，这使得监控系统分散而且费用较高。随着技术的发展，电子室可以同时监控多个机组，另一方面经济发展对电能需求量不断增加，电厂的装机容量也越来越大，集控室越来越大，逐渐出现了一个集合全厂区单元机组的大型控制室，这使得单元机组电子设备集中配置成为现实需求，是节约成本和提高效率的重要举措。
2.4 APS技术的应用
APS（Active Phase Swithing）主动阶段开关，APS动态节能也是微星独家采用的节能技术，APS是依据CPU的负载自动调整CPU的供电相数。APS技术实际上是机组级顺序控制系统。其特点是在少量人工或者非人工干预的情况下，系统自动完成整台机组的运作。由于APS的实质是电厂运行的程序化，其可以大大减轻工作人员的T作强度，避免人为操作中的不稳定因素，缩短机组启停时间。因此，将会成为未来机组控制发展的方向之一。
三、提高热工保护可靠性的措施
3.1 采取冗余措施
采取“四取三”、“四取二”、“三取二”、“二取一”等冗余措施，可有效提高热工保护系统的动作可靠度，降低误动及拒动的概率。在实施过程中，要关注的是，信号的冗余要实现全过程冗余。包括取样要独立，信号电缆要分离，DCS/PLC通道要分散在不同的卡件，信号电源要分开，动作回路电源要分开等。
3.2 加强环境管理
热工保护装置及相关的测量装置、执行机构等大量采用集成电路器件，对环境温度、湿度、粉尘、振动等环境因素比较敏感。每种设备均有其正常工作环境的要求，误发满足的话将导致装置可靠性降低，引起热工保护拒动或误动。
3.3 量值传递
应按照技术监督有关规定的要求，建立规范的热工计量管理体系。该体系包括必要的场所、合格的检定人员、必要的标准计量设备、有关规定及清晰的标准溯源体系。现场测量装置应按照检定周期的要求安排检定，电厂无法独立完成的特殊设备（如TSI测量装置）应送到有检定资质的单位检定合格后使用。
3.4 做好启动前传动试验
每次机组启动前都要做好热工保护系统的传动试验。试验前，加强运行人员与热工人员沟通，运行人员应熟悉本项试验步骤，加强监护，及时发现并处理热工保护系统工作异常状况。对于具备条件的系统要进行系统运行工况模拟传动试验，并重点检查保护初始触发条件、出口指令、执行机构动作行为等环节的逻辑关系。启机前的传动试验，可以有效检测系统工作逻辑的异常情况，将事故消灭于萌芽状态。
四、结束语
随着国民经济的发展，社会生活生产对电力的需求量越来越大，同时对电能的质量要求也越来越高。火电厂热工自动化为火电厂的发展提供了技术支持，也为改善供电质量打下基础。目前，火电已经是我国主要的电能来源，这就要求火电厂热工自动化设备始终处于安全运行状态，必须保证火电厂的快速反应，火电机组的可靠性关系到整个电网的运行安全和供电质量。采用先进的自动控制系统是火电机组发展的必然趋势。
参考文献
[1]徐光宝.浅谈提高热工保护信号的可靠性[J].华北电力技术，2008，（4）：45—47，54.
[2]翁献进.RS232、RS422/RS485串行通信标准及其在火力发电厂热工自动化系统中的应用实践[J].科技信息，2010（10）.
关键词：火电厂 热工自动化 可靠性
引言
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展，其核心技术Distributed Control System（DCS）更是被我国发电企业所应用。DCS技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国350MW 以上的火电机组上应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。近年来随着计算机软件可视化效果的提高，DCS技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障，同时DCS的分散控制也起到了非常好的效果。
一、热工自动控制系统的组成
热工自动控制系统主要由以下几个部分包括分散控制系统、辅助系统、监控系统和网络系统。这区别于硬件的组成，主要是根据功能划分。下面具体介绍各部分的组成：
首先是分散控制系统。分散控制系统（DCS）是大多数电厂所采用的控制系统，是自动控制系统的核心部分。每个机组都有各自的分散控制系统，在两台机组之间的数据线通常是利用网桥连接到电厂的公用网络系统，例如燃油泵房、空压机房等。为保证安全，可以在公用网络某一节点设置操作员监控数据传送状态或者是通过单元机组操作员站实现对公用系统的监控。机组操作台上尽可能设置DCS和DCH操作员站，还要有安全停炉和停机的操作按钮，以防控制中心出现死机。如果条件不允许设置，那就必须有后备控制手段，确保在分散控制系统出现故障时能够安全地停机。其次是辅助系统。辅助系统主要是可编程控制器、交换机、人机交互接口组成，辅助系统在各个部分都会有，表现形式也各不相同，各辅助系统主要是为可实现各部分的无人监控而设置，最终可以实现控制中心监控管理，实现无人值班的运行模式。最后是实时监控系统和网络系统。实施管理系统包括两部分内容，一是设备运行状态的实时监控，另一部分是厂区管理信息的实时监控。实时监控配合机组的分散系统、辅助系统最终实现整个系统的实时信息的相互间传送。网络系统是整个系统的基础部分，主要的职责是数据传送，也就是传输通道。主要给数字视频传送数据，实现视频监控。
二、提高热工自动控制系统可靠性的思考
热工自动控制系统的可靠性需要在以下几个方面进行改进，包括智能化、软件优化、集中配置和APS技术应用。
2.1单元机组的智能化控制
控制系统智能化是现在主流控制系统的发展方向。单元机组广泛采用分散控制系统，这极大提高了机组的监控能力，但是分散控制系统目前的智能化还是比较低的。近些年随着计算机控制技术的发展，一些微控制器的使用，使得各种智能化的控制系统相继问世，单元机组的自动化和智能化程度得到了进一步发展，智能化仪器仪表和软件的使用，将成为火电厂智能化的关键点。
2.2过程控制软件的优化
在过去一段时间的发展中，很多系统都存在软件多且繁杂的问题，使得一些模拟量控制系统调节范围和品质指标下降，优化和精简过程控制软件是电厂技术改进的一个方向。现在电力行业向商业化发展，市场竞争越来越激烈，控制系统的安全性高、经济效益好、通用性强安装调试方便的专用软件将会在电厂得到进一步的发展和应用。
2.3 集中配置单元机组
单元机组集中配置是现在电厂技术改造的一个方向。以往的单元机组总是单独使用一个监控系统，或者两个使用一个，这使得监控系统分散而且费用较高。随着技术的发展，电子室可以同时监控多个机组，另一方面经济发展对电能需求量不断增加，电厂的装机容量也越来越大，集控室越来越大，逐渐出现了一个集合全厂区单元机组的大型控制室，这使得单元机组电子设备集中配置成为现实需求，是节约成本和提高效率的重要举措。
2.4 APS技术的应用
APS（Active Phase Swithing）主动阶段开关，APS动态节能也是微星独家采用的节能技术，APS是依据CPU的负载自动调整CPU的供电相数。APS技术实际上是机组级顺序控制系统。其特点是在少量人工或者非人工干预的情况下，系统自动完成整台机组的运作。由于APS的实质是电厂运行的程序化，其可以大大减轻工作人员的T作强度，避免人为操作中的不稳定因素，缩短机组启停时间。因此，将会成为未来机组控制发展的方向之一。
三、提高热工保护可靠性的措施
3.1 采取冗余措施
采取“四取三”、“四取二”、“三取二”、“二取一”等冗余措施，可有效提高热工保护系统的动作可靠度，降低误动及拒动的概率。在实施过程中，要关注的是，信号的冗余要实现全过程冗余。包括取样要独立，信号电缆要分离，DCS/PLC通道要分散在不同的卡件，信号电源要分开，动作回路电源要分开等。
3.2 加强环境管理
热工保护装置及相关的测量装置、执行机构等大量采用集成电路器件，对环境温度、湿度、粉尘、振动等环境因素比较敏感。每种设备均有其正常工作环境的要求，误发满足的话将导致装置可靠性降低，引起热工保护拒动或误动。
3.3 量值传递
应按照技术监督有关规定的要求，建立规范的热工计量管理体系。该体系包括必要的场所、合格的检定人员、必要的标准计量设备、有关规定及清晰的标准溯源体系。现场测量装置应按照检定周期的要求安排检定，电厂无法独立完成的特殊设备（如TSI测量装置）应送到有检定资质的单位检定合格后使用。
3.4 做好启动前传动试验
每次机组启动前都要做好热工保护系统的传动试验。试验前，加强运行人员与热工人员沟通，运行人员应熟悉本项试验步骤，加强监护，及时发现并处理热工保护系统工作异常状况。对于具备条件的系统要进行系统运行工况模拟传动试验，并重点检查保护初始触发条件、出口指令、执行机构动作行为等环节的逻辑关系。启机前的传动试验，可以有效检测系统工作逻辑的异常情况，将事故消灭于萌芽状态。
四、结束语
随着国民经济的发展，社会生活生产对电力的需求量越来越大，同时对电能的质量要求也越来越高。火电厂热工自动化为火电厂的发展提供了技术支持，也为改善供电质量打下基础。目前，火电已经是我国主要的电能来源，这就要求火电厂热工自动化设备始终处于安全运行状态，必须保证火电厂的快速反应，火电机组的可靠性关系到整个电网的运行安全和供电质量。采用先进的自动控制系统是火电机组发展的必然趋势。
参考文献
[1]徐光宝.浅谈提高热工保护信号的可靠性[J].华北电力技术，2008，（4）：45—47，54.
[2]翁献进.RS232、RS422/RS485串行通信标准及其在火力发电厂热工自动化系统中的应用实践[J].科技信息，2010（10）.