国产DCS系统在我省热控改造中的应用

一、概 述
甘肃电网位于西北电网的中心，南接青海、北接宁夏、西延新疆、东送陕西，在电网中起到十分重要的作用。而作为电网支撑点的电源点--发电厂的安全、可靠、经济运行就尤为重要。由于我省新老火电机组热工控制水平较不平衡，新机组大多采用可靠性高的DCS分散控制系统，如靖远电厂的WDPF系统、平凉电厂OVATION系统,而中小型机组(100MW及以下)则大多采用常规仪表控制系统，如二热电厂，永昌电厂，随着我省电力工业改革的不断发展和深入，以及厂网分开，竞价上网的不断深化，如何使中小型机组在新的形势下适应电网不断提高的安全、经济运行的发展需要，将成为今后工作的重点。当前我省中小型机组的技术改造迫在眉睫，而如何选择可靠性高，组态方便，操作灵活，性能价格比高的国产DCS就尤为关键。
兰州西固热电有限公司#10炉为我国60年代末期投资建成的锅炉,原热工控制系统为常规仪表控制系统，2001年底经省电力公司批准决定向社会公开招标对其进行技术改造。
通过对DCS主控设备可靠性和性价比的深入细致的分析和比较，最终确定中国电力科学研究院开发的EDPF-NT系统为DCS主控设备，北京施耐德电气公司的Modicon TSX Quantum产品为锅炉FSSS主控设备。
二、DCS改造范围及系统配置
根据《兰州西固热电有限责任公司#10炉计算机控制系统（DCS）改造项目招标文件》和《兰州西固热电有限责任公司#10炉FSSS改造项目招标文件》的要求， #10炉热工控制系统改造分为FSSS（锅炉灭火保护系统）和DCS(分散控制系统)改造两部分。其中FSSS系统主控设备选用了美国Schneider公司的Modicon TSX Quantum系列PLC, 系统设计总点数为160点。火检装置为中能公司最新研制开发的ZFDZ系列智能型火检装置。DCS系统主控设备选用中国电力科学研究院独立开发、拥有完全自主版权的EDPF-NT分散控制系统。系统设计总点数为356点，其中模拟量点为164点（包括热电偶及热电阻），实际使用140点；开关量点为192点，实际使用105点（SOE共56点）。FSSS系统和DCS系统由不同的硬件组成，FSSS、DCS系统既相对独立又相互关联。系统配置操作员2个，工程师站1个。
FSSS系统采用双CPU、双电源、重要的I/O点冗余配置。这种配置可使任意CPU、电源、重要的I/O点故障时，不影响系统的正常运行。
为可靠起见，FSSS系统除了在#1操作员站操作外，还保留了FSSS备用操作面板，重要的操作及显示还可在FSSS备用操作面板上实现。
三、DCS 、FSSS功能及特点
EDPF-NT是由中国电力科学研究院独立开发、拥有完全自主版权的分散控制系统。EDPF-NT系统是吸取90年代国际上众多同类系统的先进思想，并充分结合我国国情而设计开发的一套分散控制系统。EDPF-NT系统以迅速发展的网络通讯技术为基础，以面向功能和对象而实现的"站"为基本单元，再配以独具特色的专用分布式动态实时数据库，加之专门为分散控制系统而设计、开发的高性能的全分散型智能测控子系统，使之成为一套集现代设计思想和现代技术于一体的先进系统。具有以下特点。
1）高可靠性和高可利用率
EDPF-NT系统所有重要设备和环节全部采用冗余设计，所有重要功能都采用了多重容错方式实现，以确保系统的可靠性。
具有良好的可维护性
EDPF-NT具有完善的自诊断功能，并以CRT画面形式全面提供自诊断信息，可诊断网络、站、模块，直到I/O点，通过这些信息，用户可及时、准确地进行故障定位，将维修时间减至最少。
2）具有良好的适应性
可通过组态来配置应用规模，实现从大规模应用到小规模应用的广泛适应性，系统还允许将多个站的功能集成在一个站实现，以满足有特殊要求的工程或微型工程的需要。
3）具有良好性能价格比
系统费用约为同类进口系统的30％到50％，运行后的维护费用约为1/10；如果考虑到服务、维修及备品备件的本地化，中文界面和中文文档资料的使用方便性等因素，较之国外系统将有更大优势。
4）系统安全耐用，抗干扰能力强
强化的结构设计，所有I/O模块和电源模块采用全封闭结构，防尘、防静电、抗电磁干扰。I/O卡可适应现场恶劣环境。
EDPF-NT系统的所有输入/输出模件，均满足ANSI/IEEE427"冲击电压承受能力试验导则（SCW）"的规定，在误加250V直流电压或交流峰一峰电压时，不损坏系统模件。尤其值得一提的是：EDPF-NT DCS系统的输入模件均设计安装了获得专利技术的通道过电压保护电路，强电输入将使通道阻塞，撤除强电信号后，通道自动恢复工作，真正实现了误加380伏交流信号不损坏器件。
5）系统设计简洁
力求用最少种类和专用设计的 I/O 卡满足复杂的应用要求: 16个热偶、热阻、电压、变送器等信号可以接入同一个AI模块,大大有利于设计和电缆敷设.。
所有DI输入均可由软件定义为SOE，分辨率优于1ms。对于重要的AO输出，可以作到通道间的双冗于结构，以进行重要的模拟量输出控制，两块AO卡输出热备份，无扰切换。
6）系统处理周期快、控制精度高，自诊断能力强，满足用户的高要求系统最快处理周期达30ms。各类型模拟量采集精度均优于1‰ 。模拟量输出精度也优于1‰ 。具有完整的分层自诊断功能，可诊断网络、站、I/O卡件直至I/O点。
7）系统组态方便，易学易用，而且操作方便
汉化界面，运行人员可以在任何操作画面上查看任一点的详细信息,而不需要专门查看数据库。
四、结束语
西固电厂#10炉FSSS、DCS系统既相对独立又相互关联。FSSS系统和DCS系统由不同的硬件组成，这种结构最大限度地发挥了Modicon TSX Quantum系统和EDPF-NT系统的优势，从电力行业的应用情况来看，可以说是最可靠、最经济的系统构成。就目前国内200MW及其以下机组国产化DCS的应用而言EDPF-NT系统具有领先地位。
经测试EDPF-2000各项指标均符合电力部规划院颁布的《火力发电厂分散控制系统技术规范书》(G-RK-95-51)的质量标准要求。
通过此次技术改造，极大地提高了#10炉运行的可靠性和经济性，降低了运行人员的劳动强度，减轻了检修人员的维护量。
改造后近两年的运行实践证明未出现过保护误动和拒动现象，保护动作正确率100%。自动投入率86%。DAS投入率100%。减少了非正常停炉的次数，节约了燃油。降低了生产成本。
目前该系统已在国内130多家电力行业应用，改造的最大单机容量为到300MW。我省继西固热电有限公司#10炉改造后兰州第二热电厂在DEH改造中（由我所调试项目）也成功应用了EDPF-NT。结合我省经济情况，目前除了靖远电厂、平凉电厂以及西固电厂#9、#10机采用了美国西屋公司的WDPF和OVATION分散控制系统外，兰州第二热电厂、西固热电厂、永昌电厂、连城电厂等100MW型机组面临技术改造，西固电厂#10炉热控系统的成功改造为今后的我省热控DCS的改造开创了新的思路，相信必将有广阔的推广前景。
五、存在的问题及完善目标
由于EDPF-NT系统LOOP 、LADDER的组态环境为DOS环境而数据库以及画面的组态为Windows NT，在组态过程中需要切换 ，给软件组态造成一定不便，尚需完善。