火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)發(fā)展回顧

近十多年，是我國(guó)火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展最快的十年，由于電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制尚未完全形成，因此，它的發(fā)展還離不開行政和技術(shù)方面的指令性規(guī)定的發(fā)展，回顧十年的技術(shù)發(fā)展，也必須與圍繞著制定行政指令的爭(zhēng)論結(jié)合起來。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)第一階段

九十年代初期，分散控制系統(tǒng)（DCS）從試點(diǎn)到推廣應(yīng)用。八十年代末，作為先進(jìn)國(guó)家一項(xiàng)成熟技術(shù)，在華能國(guó)際電力開發(fā)公司引進(jìn)的火電機(jī)組上廣泛應(yīng)用了DCS，在國(guó)內(nèi)機(jī)組上也著手選擇幾個(gè)電廠試點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，在一些引進(jìn)機(jī)組的工程中暴露出的一些問題，引發(fā)一場(chǎng)激烈的"要不要在我國(guó)火電廠推廣應(yīng)用DCS"的爭(zhēng)論。對(duì)此,成立不久的以陸延昌總工程師為首的能源部熱工自動(dòng)化領(lǐng)導(dǎo)小組對(duì)爭(zhēng)論作了結(jié)論,明確指出，DCS是當(dāng)代國(guó)際上取代傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的新技術(shù)，已趨成熟，也適合中國(guó)國(guó)情，之所以在某些工程中出現(xiàn)一些問題，不是DCS本身問題，而是我國(guó)工程建設(shè)管理中應(yīng)循守舊，把自動(dòng)化系統(tǒng)放在不恰當(dāng)位置的結(jié)果，因此，領(lǐng)導(dǎo)小組當(dāng)機(jī)立斷作出決定，要在大型火電機(jī)組工程中積極穩(wěn)妥推廣應(yīng)用DCS。從此，我國(guó)火電廠自動(dòng)化發(fā)展的歷史翻開了新的一頁，火電廠自動(dòng)化開始被擺到了一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢谩?

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)第二階段

九十年代中期，火電廠自動(dòng)化技術(shù)逐步成熟。九十年代前五、六年，在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和從事自動(dòng)化工作廣大工程技術(shù)人員努力下，火電廠自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)迅速發(fā)展，應(yīng)用技術(shù)逐步成熟，自動(dòng)化程度逐步提高，主要標(biāo)志有下列幾個(gè)方面：

1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）全面納入DCS，各項(xiàng)功能可用率達(dá)到較高水平，單元機(jī)組監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了以DCS的人一機(jī)界面為中心，傳統(tǒng)的后備監(jiān)控已基本取消。新機(jī)組投產(chǎn)時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)可用率達(dá)到較高水平。

2）一批工程汽機(jī)控制系統(tǒng)（DEH）采用DCS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一體化。

3）打破了單元機(jī)組中機(jī)爐和發(fā)電機(jī)控制設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)的局面，提出并加快將發(fā)變組和廠用電控制（SCSG/A）納入單元機(jī)組DCS。

4）火電機(jī)組全面應(yīng)用DCS對(duì)原先落后的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改造。

自2010年以后，我國(guó)火電廠熱工自動(dòng)化裝備水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際上先進(jìn)水平，總體應(yīng)用水平也正在逐步接近國(guó)際先進(jìn)水平。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)第三階段

九十年后期，2000年火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)新思路提出和應(yīng)用。我國(guó)火電廠自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了一段時(shí)期的發(fā)展、鞏固，取得了一些成績(jī)，也存在一些問題，根據(jù)國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)入2000年我國(guó)火電廠自動(dòng)化向何處去，又提到議事日程上來了。

1997年10月電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院向國(guó)家電力公司上報(bào)"關(guān)于建設(shè)2000年新一代示范（試點(diǎn)）電廠"一文的附件中提出了"2000年電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則"，主要原則包括下列四個(gè)方面：

1）單元機(jī)組控制進(jìn)一步智能化、自動(dòng)化、控制中心小型化

2）監(jiān)控系統(tǒng)物理分段設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用

3）全廠輔助系統(tǒng)（車間）進(jìn)一步集中監(jiān)控

4）發(fā)展廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SupervisoryInformationSystim,簡(jiǎn)稱SIS)和管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem,簡(jiǎn)稱MIS），形成全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和信息網(wǎng)絡(luò)。

這些新思路，迅速在全國(guó)得到響應(yīng)，有的已納入規(guī)程、規(guī)范，有的在推廣應(yīng)用，有的在示范電廠中試點(diǎn)，發(fā)展速度之快超出意料，不久，一批按新思路設(shè)計(jì)的電廠將投入運(yùn)行，我們期望火電廠自動(dòng)化水平能再上一個(gè)新臺(tái)階，能不能在21世紀(jì)前十年中，火電廠自動(dòng)化應(yīng)用水平也能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

自二十世紀(jì)九十年代開始發(fā)展火電廠自動(dòng)化技術(shù)以來，有經(jīng)驗(yàn)，也有教訓(xùn)，最值得總結(jié)的是從事自動(dòng)化工作的指導(dǎo)思想，分為五點(diǎn)。

1）要有預(yù)見性

從事電廠自動(dòng)化領(lǐng)導(dǎo)工作和技術(shù)工作的人，特別要具有預(yù)見性這個(gè)素質(zhì)。預(yù)見性包括對(duì)社會(huì)需求的預(yù)見性和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的預(yù)見性。社會(huì)需求是近十年火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的根本原動(dòng)力，當(dāng)前，我國(guó)電力市場(chǎng)化機(jī)制改革提到了議事日程，這對(duì)火電廠自動(dòng)化技術(shù)提出了一系列要求，例如，自動(dòng)化配置中如何減少值班人員和維護(hù)人員問題。自我國(guó)電力市場(chǎng)化機(jī)制改革逐步推進(jìn)后，出現(xiàn)了不少電廠人員多、下崗分流困難很大的問題。但應(yīng)當(dāng)看到電力市場(chǎng)機(jī)制改革是大勢(shì)所趨，人員肯定很快要求減下來，因此，我們搞技改時(shí)就要力求減少值班點(diǎn)，本來一機(jī)一控的可以根據(jù)實(shí)際情況改造為二機(jī)一控（也有三機(jī)一控），輔助車間高度集中監(jiān)控或無人值班，減少控制點(diǎn)等。當(dāng)前，有一些領(lǐng)導(dǎo)日益認(rèn)識(shí)到搞自動(dòng)化是投入/產(chǎn)出比最合算的事（例如，提出信息化促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等口號(hào)），日益重視抓自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用工作，因此，社會(huì)需求也會(huì)更快的轉(zhuǎn)化為對(duì)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的需求了。

自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展快，更新快是我們這個(gè)專業(yè)的一大顯著特點(diǎn)，因此，從事自動(dòng)化規(guī)劃、設(shè)計(jì)時(shí)更要注意預(yù)見性，規(guī)劃設(shè)計(jì)的方案要有較長(zhǎng)的壽命，選擇的產(chǎn)品也要注意它的生命周期，這方面教訓(xùn)很深刻，例如，九十年代初期，仍只許配置DAS系統(tǒng)，未能及時(shí)跟上迅推廣應(yīng)用的DCS；又如，九十年代中期一些老廠自動(dòng)化技術(shù)改造缺乏預(yù)見性而導(dǎo)致不久又進(jìn)行二次改造，還有的采用了一些不穩(wěn)定的生產(chǎn)廠的不穩(wěn)定產(chǎn)品等。

2）始終保持"開放"思想，堅(jiān)持實(shí)事求是

"貪大求洋，照搬外國(guó)"一直是被有些人認(rèn)為火電廠自動(dòng)化工作的主要錯(cuò)誤傾向，人們對(duì)我們的一個(gè)極壞的印象是"老想搞點(diǎn)新玩意兒"，是的，我們有些人確在有些問題上犯過這一類的盲目性錯(cuò)誤，但是，我認(rèn)為，這不是主要錯(cuò)誤傾向。你睜開眼睛看一看，這十年多為什么火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展這么快，并為電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了質(zhì)的改變，就是因?yàn)?開放"，我們幾乎把先進(jìn)國(guó)家普遍應(yīng)用于火電廠的自動(dòng)化技術(shù)的大部分都"搬"了進(jìn)來，實(shí)踐證明，沒有什么不適合中國(guó)國(guó)情的，是"適用"的，因此，當(dāng)前不是"開放"過了頭，面是要晚努力的吸取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于國(guó)外走過的彎路要盡量避免，不同國(guó)家的方案要認(rèn)真進(jìn)行分析，盡量擇其最優(yōu)，為我所用。我們?cè)?搬"外國(guó)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，決不可以"照抄照搬"而是要堅(jiān)持"實(shí)事求是"，從實(shí)際出發(fā)，特別老廠改造中更要注意這一點(diǎn)，以求實(shí)效。也不要受外國(guó)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的束縛，在進(jìn)入20世紀(jì)后我國(guó)已經(jīng)完全有能力進(jìn)行創(chuàng)新，中國(guó)火電廠自動(dòng)化技術(shù)中不少是由我國(guó)首創(chuàng)的。

3）思想不僵化，規(guī)程不限制發(fā)展

在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，包括從火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的這十年來，規(guī)程規(guī)范無論是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，還是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大多具有一定的強(qiáng)制性；規(guī)程規(guī)范制定和執(zhí)行往往是一家，即所謂的立"法"執(zhí)"法"合一；規(guī)程制訂的一個(gè)目的，特別是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)部分，往往是國(guó)家管理企業(yè)的一種手段。

當(dāng)前，電力市場(chǎng)機(jī)制改革正加速進(jìn)行，規(guī)程制定將由國(guó)家、行會(huì)（例如，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)及其下屬的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)）及企業(yè)三級(jí)進(jìn)行，國(guó)家不再直接管理企業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，只管理資源規(guī)劃、環(huán)保和安全等宏觀問題，國(guó)家將承擔(dān)這方面的立"法"執(zhí)"法"任務(wù)。行會(huì)將受企業(yè)委托制訂全國(guó)性的或行業(yè)性的規(guī)程規(guī)范，原則上只頒發(fā)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，無權(quán)頒發(fā)強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，除非經(jīng)由國(guó)家授權(quán)或以行政指令頒發(fā)，同時(shí)，他也沒有承擔(dān)執(zhí)"法"的使命。行會(huì)標(biāo)準(zhǔn)被企業(yè)和用戶接受，并成為大企業(yè)制訂本企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，主要依靠其權(quán)威性，或企業(yè)聯(lián)合投票等活動(dòng)。企業(yè)（例如：發(fā)電投資公司）為了加強(qiáng)和規(guī)范化企業(yè)管理很可能根據(jù)行會(huì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合具體情況制訂本企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)審查擬建設(shè)的發(fā)電工程設(shè)計(jì)。

但是，不管今后規(guī)程規(guī)范制定和執(zhí)行如何進(jìn)行，規(guī)程規(guī)范中規(guī)定某一條款時(shí)應(yīng)盡量要說明這樣規(guī)定的原因和前提，不要變成僵死的條文，這樣做思想就不會(huì)僵化，規(guī)程也不會(huì)限制技術(shù)的發(fā)展，例如，關(guān)于DEH是否應(yīng)用DCS硬件一體化問題，當(dāng)時(shí)，沒有規(guī)定死可以或不可以，而是說明了采用各方案的條件，這樣既避免為了一體化而不顧技術(shù)成熟性，同時(shí)又為了發(fā)展一體化技術(shù)開了口子；又如，九十年代推動(dòng)電氣控制納入DCS時(shí)，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)少,為了穩(wěn)妥起見AVR、ASS等不許納入DCS，如果我們知道當(dāng)時(shí)僅僅出于這種考慮，那么，發(fā)展到今天，有些公司已具有用DCS設(shè)備實(shí)現(xiàn)ASS的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)時(shí)是否可以改變以前的規(guī)定了呢？又例如，關(guān)于大屏幕顯示器問題，從人機(jī)界面看有一定優(yōu)越性，但價(jià)格，可用率當(dāng)時(shí)還很高，國(guó)內(nèi)也無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于這樣的問題，我認(rèn)為一是可以搞試點(diǎn)，體會(huì)一下，不一定立即在集團(tuán)內(nèi)全推廣或全不上；另外，要跟蹤大屏幕顯示器技術(shù)發(fā)展、可用率、價(jià)格等變化的新情況調(diào)整自己的觀念。

總之，規(guī)程規(guī)范條文要力求做到防止"一規(guī)定就死，一放開就亂"。

4）要堅(jiān)持積極穩(wěn)妥的方針逐步推廣應(yīng)用新技術(shù)

火電廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，但是，一項(xiàng)新技術(shù)初期往往不太成熟或者缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此，推廣應(yīng)用的過程既要積極又要穩(wěn)妥，我們?cè)贒CS推廣應(yīng)用，后備監(jiān)控設(shè)備取消，大屏幕顯示器應(yīng)用以及電氣納入DCS等方面全是采取了這個(gè)方針，一步一步的向前推進(jìn)，一旦取得經(jīng)驗(yàn)立即加速推廣，這樣即使初期應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)少也不至造成大損失，實(shí)踐證明，這個(gè)方針應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持。當(dāng)前在推廣廠級(jí)監(jiān)控和信息系統(tǒng)時(shí)，我建議也應(yīng)采取這個(gè)方針，可以把網(wǎng)絡(luò)框架和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器先搞起來，應(yīng)用軟件可以根據(jù)成熟程度再一個(gè)一個(gè)開發(fā)完善。

5）加強(qiáng)火電廠自動(dòng)化全過程的管理，提高對(duì)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的管理水平。

九十年代初前后，從平圩、石橫開始，自動(dòng)化水平大幅度提高，DCS也開始在中國(guó)火電廠應(yīng)用，當(dāng)時(shí)曾經(jīng)出現(xiàn)過一些問題。于是有一些領(lǐng)導(dǎo)不加分析就批評(píng)從事自動(dòng)化工作的人"盲目照搬外國(guó)東西""自動(dòng)化水平不高，不適合中國(guó)國(guó)情"，后來發(fā)現(xiàn)問題不是出在DCS本身，自動(dòng)化水平提高也是適應(yīng)大機(jī)組運(yùn)行需要的，而問題正是出在有些領(lǐng)導(dǎo)還是認(rèn)為自動(dòng)化系統(tǒng)是可有可無的，他們的管理思想落后于自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的需要，在基建里程碑進(jìn)度中竟然沒有自動(dòng)化系統(tǒng)恰當(dāng)?shù)奈恢茫瑳]有合理安排綜合進(jìn)程，給自動(dòng)化系統(tǒng)必要的最起碼調(diào)試時(shí)間，這樣，在投產(chǎn)時(shí)當(dāng)然問題就很多了，后來，各地紛紛提拔了一批熟悉自動(dòng)化的技術(shù)人員到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)崗位上來，把控制樓建立作為自動(dòng)化系統(tǒng)可以開始全面調(diào)試的標(biāo)志,列入里程碑進(jìn)度中，局面迅速發(fā)生變化，類似的問題在電氣納入DCS以及推廣應(yīng)用廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)總是上也同樣存在。

由于自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展特別快，是非?；钴S的一種先進(jìn)生產(chǎn)力，自動(dòng)化管理落后于技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)象仍將會(huì)不斷出現(xiàn)，因此，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)中除了要提高拔一些熟悉自動(dòng)化技術(shù)的人之外，主要領(lǐng)導(dǎo)還要認(rèn)真研究隨著自動(dòng)化發(fā)展引起的管理改革。

單元機(jī)組自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)，從引進(jìn)美國(guó)EBASCO技術(shù)以來已有很大提高，這里僅就設(shè)計(jì)中若干新問題發(fā)表一些看法。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)控制室及控制方式發(fā)展趨向

1） 控制點(diǎn)日益集中，控制室位置日益多樣化

隨著自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展、自動(dòng)化水平提高，值班人員的職責(zé)理念也正在發(fā)生變化，機(jī)組的運(yùn)行日益依賴自動(dòng)化系統(tǒng)。為了便于管理，減少值班人員，控制點(diǎn)可以適當(dāng)減少，過去有的電廠搞了一機(jī)一控方式，那么在技改中就應(yīng)當(dāng)改為二機(jī)一控，或三機(jī)一控方式（全廠三臺(tái)機(jī)組時(shí)），甚至四機(jī)一控方式，實(shí)現(xiàn)全廠高度集中控制，法國(guó)人設(shè)計(jì)的來賓B廠二機(jī)一控，但控制室在固定端，控制室與機(jī)組距離跟四機(jī)一控類似。

控制室位置也日益多樣化，有象來賓B電廠那樣布置在固定端，在國(guó)外還有布置在生產(chǎn)辦公樓里或?qū)ｉT的一個(gè)小建筑物里，他們認(rèn)為適當(dāng)有一點(diǎn)距離不會(huì)造成問題，因?yàn)榭刂剖抑蛋嗳藛T很少，必須堅(jiān)守值班，而巡視及輔助操作應(yīng)讓給就地巡視人員來進(jìn)行。這為全廠布置綜合優(yōu)化提供了新思路。

2）控制室設(shè)計(jì)

a)從人機(jī)工程學(xué)角度，應(yīng)降低CRT高度，因此，放CRT的桌面宜低下去一塊，特別是當(dāng)采用特大屏幕顯示器時(shí)更需要注意這個(gè)問題。

b)控制室小型化 這是取消大量后備監(jiān)控盤臺(tái)的必然結(jié)果。

c)電纜夾層問題，由于采用全CRT監(jiān)控，后備監(jiān)控設(shè)備很少，因此，控制室主環(huán)下面無需設(shè)很高的電纜夾層，下面這一塊空間可加以利用

d)關(guān)于CRT雙層布置問題，美國(guó)老廠改造工程中，CRT雙層布置的情況很多，這主要是因?yàn)榭刂剖冶容^小，值班人員又只有一個(gè)人，從縮小監(jiān)視面角度需要出發(fā)形成這種設(shè)計(jì)方案，這在某些特定情況下，也不失為一種可以借鑒的方案。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)DCS一體化問題

DCS一體化實(shí)現(xiàn)多種功能，有許多好處，例如，維護(hù)方便，備品備件減少，信息共享快速、可靠，人機(jī)界面統(tǒng)一等等，DCS功能最早包括DAS、MCS、SCS和FSSS，發(fā)展到今天，DCS一體化范圍可以進(jìn)一步擴(kuò)大。

1） DEH采用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)問題，規(guī)程中提出二個(gè)前提，一是由汽輪機(jī)廠負(fù)總責(zé)，即提

出和審定功能框圖和性能要求，并落實(shí)與汽機(jī)的接口，二是DCS公司有成功應(yīng)用DCS實(shí)現(xiàn)DEH的經(jīng)驗(yàn)。目前大部分DCS公司已經(jīng)能滿足上述要求了，當(dāng)然我們?nèi)匀徊慌懦馄啓C(jī)廠或DEH專業(yè)廠供應(yīng)專門DEH系統(tǒng)的方案，一般說來，他們經(jīng)驗(yàn)更豐富一些，當(dāng)前已經(jīng)可以方便的解決DCS與DEH間雙向冗余通訊，實(shí)現(xiàn)用DCS操作員站作為單一人機(jī)界面（個(gè)別情況下，對(duì)于控制信號(hào)可以采用硬接線實(shí)現(xiàn)）。

2） ETS納入DCS問題。經(jīng)歷這一段實(shí)踐DCS可信度大大提高，已有一些工程成功的

將ETS納入DCS，但必須注意ETS的控制器處理周期不應(yīng)大于50ms，最好在20-30ms間。另外應(yīng)采用獨(dú)立的冗余控制器，以盡可能提高可靠性。最近國(guó)家電力公司組織審查《老廠自動(dòng)化技術(shù)改造導(dǎo)則》時(shí)，決定宜采用獨(dú)立控制器改為應(yīng)采用獨(dú)立控制器。

3） 自動(dòng)同期裝置（ASS）納入DCS問題。早期電氣控制納入DCS時(shí)，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，

僅把發(fā)變組和廠用電的順控系統(tǒng)（SCS G/A）納入DCS，規(guī)定自動(dòng)同期裝置（ASS）、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置（AVR）和發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)不納入DCS，經(jīng)過四、五年實(shí)踐SCS G/A 納入DCS無論從管理上和技術(shù)上均已成熟，取得成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。關(guān)于ASS裝置，目前已有DCS公司有將其納入DCS的技術(shù)，因此，在審查老廠技改導(dǎo)則時(shí)，將相關(guān)條文改為，當(dāng)DCS的公司有將其納入DCS的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可將ASS納入DCS，這充分體現(xiàn)了技術(shù)發(fā)展時(shí)規(guī)程也要跟著變化的思想，防止規(guī)程成了束縛技術(shù)發(fā)展的框框。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)單元機(jī)組保護(hù)設(shè)計(jì)若干問題

1、快速切負(fù)荷（FCB）保護(hù)

FCB指的是當(dāng)發(fā)電機(jī)解列或主汽門關(guān)閉時(shí)，保護(hù)立即采取措施，快速打開旁路泄壓，同時(shí)，鍋爐也迅速將負(fù)荷降低到接近旁路最大允許負(fù)荷，維持短時(shí)運(yùn)行，即人們常說的停機(jī)不停爐。FCB的目的是一旦汽輪機(jī)或發(fā)電機(jī)排除故障后，恢復(fù)單元機(jī)組負(fù)荷可以快些，在某些情況下還可由本機(jī)維持廠用電。

從系統(tǒng)角度出發(fā)，什么情況下機(jī)組必須設(shè)置FCB功能？這取決于系統(tǒng)對(duì)機(jī)組要求，它是否肩負(fù)責(zé)著電網(wǎng)崩潰時(shí)，堅(jiān)持帶廠用電運(yùn)行，以盡快恢復(fù)電力系統(tǒng)運(yùn)行。從這個(gè)角度出發(fā)，一個(gè)電網(wǎng)中應(yīng)有若干電廠具有這種功能，遺憾的是，目前電網(wǎng)管理部門對(duì)此尚未引起注意和適當(dāng)?shù)囊?guī)劃。

2、 逆功率解列發(fā)電機(jī)問題

國(guó)家電力公司頒發(fā)的《防止電力生產(chǎn)重大事故二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》9.1.6條規(guī)定"正常停機(jī)時(shí)，在打閘后，應(yīng)先檢查有功功率是否到零，千瓦時(shí)表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，或采用逆功率保護(hù)動(dòng)作解列。嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列。"但二十五條對(duì)汽機(jī)故障情況的單元機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)未作說明。

目前的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程對(duì)如何配合3.1.6條要求也尚無明確規(guī)定，大都仍按汽機(jī)停機(jī)（主汽門關(guān)閉終端開關(guān)閉合）立即解列發(fā)電機(jī)。按此設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖條件與3.1.6條要求有抵觸，因?yàn)?，正常停機(jī)時(shí)，關(guān)閉主汽門后，只要終端開關(guān)閉合，不管主汽門或調(diào)速汽門是否關(guān)嚴(yán)，也不管是否出現(xiàn)逆功率，早已把發(fā)電機(jī)解列了。當(dāng)然在不改變?cè)纫?guī)定的聯(lián)鎖條件下，稍加修改也是可以滿足3.1.6條要求的，例如，增加一個(gè)"正常停機(jī)"按鈕，當(dāng)操作該按鈕停機(jī)時(shí)，不立即聯(lián)鎖解列發(fā)電機(jī)。但是，這容易產(chǎn)生誤操作，所以，我認(rèn)為最好還是根據(jù)制訂3.1.6條的精神，修改單元機(jī)組的保護(hù)聯(lián)鎖條件。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化問題

我在一次會(huì)議上曾經(jīng)指出，進(jìn)入21世紀(jì)，DCS應(yīng)當(dāng)和將要出現(xiàn)質(zhì)的變化，這時(shí)除了DCS結(jié)構(gòu)變化外，主要指的是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用軟件方面，特別是監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化問題。經(jīng)過十幾年，DCS技術(shù)基本成熟，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)盡管還有一些不盡人意之處需要解決，但重心應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)向進(jìn)一步優(yōu)化方面，優(yōu)化出安全、出效益。國(guó)外，也正在迅速向這方面發(fā)展。希望這一次不要拉開太大差距，甚至在有些方面可以超過它們。

監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化可以有以下幾個(gè)方面：

1、加強(qiáng)操作指導(dǎo)功能

2、提高自動(dòng)化水平

3、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制

計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著DCS技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)，也為監(jiān)控系統(tǒng)功能分散和物理分散技術(shù)應(yīng)用的多樣性創(chuàng)造了條件，但監(jiān)控系統(tǒng)最終合理的分散度卻還決定于工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)功能分散問題

分散控制系統(tǒng)問世時(shí)，當(dāng)時(shí)開發(fā)者有兩大派，一派以歐洲的公司為主，他們根據(jù)過去集中計(jì)算機(jī)控制故障集中的弊病，提出DCS應(yīng)按控制功能徹底分散的原則開發(fā)。因此，他們推出的DCS中的控制容量很小，往往控制1~2個(gè)回路，與傳統(tǒng)單回路控制器類似；另一派以美國(guó)和日本的公司為主，他們走中間道路，采取適度分散的原則。起初歐洲派由于符合原先的習(xí)慣，受到一定程度的歡迎。但是，隨著時(shí)間推移，這種方案最終被淘汰了?，F(xiàn)在連當(dāng)時(shí)創(chuàng)導(dǎo)這種思想的DCS公司也紛紛拋棄原來那種型式的所謂控制功能徹底分散的思想，而推出適度分散的DCS產(chǎn)品。 縱觀這一段DCS發(fā)展史，結(jié)合火電廠單元機(jī)組控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，我認(rèn)為，DCS功能配置將與物理配置走正好相反的方向，正在趨向再適度集中一點(diǎn)的方向發(fā)展。究其原因，這是因?yàn)?，首先，單元機(jī)組各個(gè)控制系統(tǒng)間有著千絲萬縷的信號(hào)聯(lián)系，一對(duì)控制器故障，往往會(huì)導(dǎo)致另一對(duì)控制器因沒有正確的聯(lián)系信號(hào)而不能正常工作，甚至誤動(dòng)；其次，由于目前大多沒有常規(guī)后備監(jiān)控設(shè)備，因此，對(duì)于大部分重要控制器來說，只要其中一對(duì)控制器故障，可能就要被迫停機(jī)。而過多的控制器實(shí)際上反而增加了故障停機(jī)的概率。再次，目前控制器容量和速度均大大提高，多個(gè)相互聯(lián)系密切的控制系統(tǒng)集中在一對(duì)控制器中，反而因內(nèi)部信息交換方便而提高可靠性。目前有的分司推出的DCS，CPU采用2×2冗余（由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，成本增加很?。?，可靠性進(jìn)一步提高。 綜上所述，根據(jù)電廠特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在提高每一組控制器的可靠性上下功夫，例如，采用按照IEC61508功能安全原則設(shè)計(jì)的控制器；CPU采用2×2冗余或三重冗余；必要時(shí)甚至對(duì)部分I/O采取冗余等。而在控制器容量和速度允許情況下，可以合理的配置控制器（按工藝功能區(qū)配置；關(guān)系密切的控制系統(tǒng)納入同一控制器等），適當(dāng)提高功能配置的集中度。

火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)物理分散問題

計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，調(diào)試和維護(hù)愈來愈方便，模件對(duì)環(huán)境的要求也逐步降低，監(jiān)控系統(tǒng)物理配置正由過去的全部集中到一個(gè)控制樓里的單一配置方式，逐步呈現(xiàn)從實(shí)際出發(fā)的多樣化方式，即適度物理分散配置的方式，以取得最佳投資效益。

大型火電廠全廠輔助系統(tǒng)有輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、凈化站、加藥采樣系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、燃油泵房、循環(huán)水泵房、空壓機(jī)房、綜合泵房、電除塵系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)等十幾個(gè)，據(jù)對(duì)28個(gè)省市自治區(qū)168個(gè)裝備125MW及以上容量機(jī)組的火電廠調(diào)查，除輸煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的電廠已占74%，鍋爐補(bǔ)充水處理已占61%外，其它輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的電廠分別在10~40%之間，而且由于分散值班，運(yùn)行值班人員高達(dá)100~200人。隨著大中型國(guó)營(yíng)企業(yè)改革逐步到位，有些企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到，輔助車間高度集中控制減少監(jiān)控點(diǎn)，可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一年就可以減少千萬元的支出，因此，已有一些先進(jìn)企業(yè)開始著手對(duì)輔助系數(shù)統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。根據(jù)這個(gè)形勢(shì)，1997年10月《2000年電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則》報(bào)告中明確提出，輔助系統(tǒng)（車間）應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一設(shè)備選型、統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高自動(dòng)化水平，減少監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)減人增效。2000年頒發(fā)的《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)程》也將這種設(shè)計(jì)思想正式納入規(guī)程，要求"火電廠相鄰的輔助生產(chǎn)車間或性質(zhì)相近的輔助工藝系統(tǒng)宜合并控制系統(tǒng)及控制點(diǎn)，輔助車間的控制點(diǎn)不宜超過三個(gè)（輸煤除灰、化水）其余車間按無人值班設(shè)計(jì)。"

監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量和組織要適合工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及當(dāng)前運(yùn)行和管理水平，同時(shí)又留有進(jìn)一步減少監(jiān)控點(diǎn)的可能。經(jīng)過充分討論，普遍認(rèn)為當(dāng)前按煤、灰、水三個(gè)控制點(diǎn)比較適當(dāng)，但是，實(shí)際電廠的系統(tǒng)、運(yùn)行管理方式是多種多樣的，因此，決不可把上述原則變成教條，到處死搬。

例如，上海某電廠技術(shù)改造時(shí)，除灰除渣系統(tǒng)不設(shè)專門控制點(diǎn)，而是放在單元控制室內(nèi)，這為將來進(jìn)一步減少值班人員創(chuàng)造了條件。

又如，四川某電廠有一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，輸煤系統(tǒng)采用單皮帶，因此，輸煤系統(tǒng)直接納入單元控制室控制。

再如，海南某電廠，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組改造為聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，由于增加的輔助系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，工程審查時(shí)，大家一致同意采用全廠所有系統(tǒng)均集中到機(jī)組控制室中，全廠只有一個(gè)控制點(diǎn)。

20世紀(jì)九十年代，單元機(jī)組自動(dòng)化水平有了很大的發(fā)展，但廠級(jí)監(jiān)控和管理水平相當(dāng)落后，因此，1997年10月《2000年電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則》明確提出要提高全廠綜合自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化水平，實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。

廠級(jí)監(jiān)控和信息系統(tǒng)包括廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（Supervisory Information System,簡(jiǎn)稱SIS）、管理信息系統(tǒng)（Management Information System，簡(jiǎn)稱MIS）和發(fā)電側(cè)報(bào)價(jià)輔助決策系統(tǒng)（Plant Bidding-System簡(jiǎn)稱PBS），總體結(jié)構(gòu)如圖所示。

現(xiàn)在就當(dāng)前發(fā)展廠級(jí)監(jiān)控和信息系統(tǒng)需要解決的幾個(gè)問題進(jìn)行討論：

1）廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)概念

2）廠級(jí)監(jiān)控和信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

3）廠級(jí)監(jiān)控和信息系統(tǒng)的功能模塊合理配置

4）PBS建設(shè)問題 2100433B

全自動(dòng)化概述

全自動(dòng)化設(shè)計(jì)就是全程由PCB設(shè)計(jì)軟件提供的各種自動(dòng)化工具來進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)工作周期短，只能達(dá)到雖不滿意但又可以接受的結(jié)果，特別是人功率電路和高頻電路的設(shè)計(jì)方面，這種方法還不能達(dá)到實(shí)際的要求。

PCB全自動(dòng)化設(shè)計(jì)通常由電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件公司提供的集成軟件來實(shí)現(xiàn)。這些集成系統(tǒng)軟件包括原理圖編輯軟件、電路仿真模擬軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件。如果涉及可編程數(shù)字集成電路，還應(yīng)包括可編程器件設(shè)計(jì)軟件。

全自動(dòng)化流程

PCB全自動(dòng)化設(shè)計(jì)的流程如下:

1. 設(shè)計(jì)出完整的原理圖文件，并給電路中的元件標(biāo)注具體的參數(shù)及封裝型號(hào)。接著進(jìn)行電氣規(guī)則檢查（ERC），確保繪制完成的原理圖沒有任何違反電氣規(guī)則的情況發(fā)生。

2. 在PCB設(shè)計(jì)軟件中設(shè)置PCB的板框，然后將原理圖輸出的網(wǎng)絡(luò)表文件導(dǎo)人到PCB設(shè)計(jì)軟件中。

3. 利用電路設(shè)計(jì)軟件的自動(dòng)布局功能和自動(dòng)布線功能快速完成PCB的設(shè)計(jì)工作:

4. 存盤并輸出各種圖紙和報(bào)表文件，為后期加工做準(zhǔn)備。

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)是為電力系統(tǒng)座立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提出系統(tǒng)功能規(guī)劃和技術(shù)裝備配置方案的一項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成部分.這項(xiàng)設(shè)計(jì)工作必須以電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃、調(diào)度管理體制和調(diào)度職責(zé)分工為依據(jù)，從分析電力系統(tǒng)特點(diǎn)、運(yùn)行需要和基礎(chǔ)條件出發(fā)。提出與調(diào)度關(guān)系相適應(yīng)，符合可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性且便于擴(kuò)充發(fā)展的總體方案及實(shí)施步驟。

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括調(diào)度任務(wù)分層說明，調(diào)度自動(dòng)化功能規(guī)劃，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)配置原則和投資估算 。