FECS与DCS一体化技术在大型火电厂的应用

摘要

近十年来我国的电力建设正在迅速发展，电力市场的竞争也越来越激烈，新建电厂普遍采用更先进的自动化技术和产品，以提高电厂的竞争能力。大型火电厂的自动化控制在实践中越来越要求机炉电一体化，发电厂的电气与热工自动化的融合成为电厂自动化的一个焦点。 热工自动化中的分散控制系统(Distributed Control System，DCS)因能充分体现分散控制与集中操作管理的思想，并以先进的技术、丰富的控制功能、友好的人机界面和愈来愈可靠的工作性能等优势，近年来占据了大、中型火力发电机组机炉主控的自动化领域。 电气监控系统(Factroy Electric Control System，FECS)将各自独立运行的继电保护装置、测控装置、自动装置等通过现场总线或以太网连接起来，构成系统。通过网络和后台软件实现了电气系统的协调控制、故障分析和运行管理提高了整个发电厂的自动化水平的管理水平，同时，减少了运行人员的劳动强度和设备的维护量，对提高电厂安全、稳定、可靠管理的运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益等具有十分重要的意义。 将电气系统纳入DCS进行监控，有利于实现机、炉、电一体化控制，将成为大型火力发电机组自动化控制的主要发展方向。 目前国内火力发电厂电气控制系统纳入DCS监控的主要方式为：将电气模拟量和开关量经电缆通过IO通道直接接入DCS进行组态，实现对电气设备的监控，即硬接线的方式。其主要缺点是：信息量少；接线复杂、耗费大量电缆，建设维护成本高；无法完成较复杂的电气运行管理工作。为了提高热效率，国内开始大力推广超临界参数机组，需要监控的设备数量巨大，采用上面的方式缺点更为突出。本文在分析大容量火力机组电气控制系统的特点以及当前各种智能型的终端设备的开发、应用基础上，提出了采用现场总线将智能终端设备及电气专用装置的通迅接口连接起来，通过通迅管理装置连接至DCS系统，组成一个分层分布式的综合自动化系统。这种方式在技术上、经济性上是最先进的，对于新建机组尤为适宜。 本文以大唐安阳热电有限公司两台300MW热电联产机组为例，阐述了电气自动化系统(FECS)与热工的分散控制系统DCS一体化的实施方案，以及方案实施过程中需要解决的技术问题。

目录

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第一章绪论

1.1国内大型机组的自动化水平及发展现状

1.2现场总线技术的产生对电厂自动化的影响

1.3基于现场总线技术的DCS与FECS一体化技术在电厂中的应用及展望

1.4本文的主要工作

第二章大型火力发电机组的控制系统

2.1大型单元机组自动化的技术趋势

2.2 FECS技术的理论研究

2.2.1 FECS的产生及发展过程

2.2.2 FECS系统的主要组成部分

2.2.3机组及厂用电部分进入电气监控的范围

2.2.4基于现场总线的自动化监控系统的主要优点

2.3 DCS技术的理论研究

2.3.1 DCS在火力发电机组的应用现状

2.3.2新型DCS的特点

2.3.3新型DCS的体系结构

第三章一体化涉及的关键技术的研究与分析

3.1现场总线技术的出现使控制系统自动化水平得到提高

3.1.1现场总线技术简介

3.1.2现场总线标准的选取

3.1.3现场总线技术的应用

3.1.4现场总线技术应用的意义

3.2工业以太网技术

3.2.1工业以太网技术发展现状

3.2.2工业以太网协议

3.2.3工业以太网技术的发展趋势

3.3与DCS系统的连接技术

3.3.1通讯中间件技术

3.3.2支持多任务的实时处理内核技术

3.3.3实时数据主动推送技术

3.3.4通讯规约库的动念扩展技术

3.4一体化控制系统的冗余设计

3.4.1分布式控制系统的冗余设计

3.4.2分布式控制系统主控单元冗余

第四章大唐安阳热电有限公司两台热电联产机组FECS与DCS一体化技术工程设计

4.1电气自动化装置FECS工程概况

4.2工程要求

4.2.1电气系统纳入DCS控制水平及技术要求

4.2.2对DCS软件、硬件要求

4.2.3后备监控设备的配置

4.2.4公用系统控制方式

4.2.5安装地点及安装方式

4.3一体化控制方式的组网方案的设计

4.3.1目前常用的DAS模式(Data Acquire System)。

4.3.2新方案的设计

4.3.3间隔层设备与主控单元的连接方式

4.4选择设备

4.4.1系统具备的优点

4.4.2系统的主要技术指标要求

4.4.3 FECS包含的设备

4.4.4 DCS系统结构

4.5方案的实施及功能的实现

4.5.1方案的实施

4.5.2一体化后功能的实现

4.6一体化过程中应解决的技术问题

4.6.1电气监控系统(FECS)与DCS系统的接口

4.6.2一体化过程中的时钟对时问题

4.6.3 DCS投入与厂用电受电工期配合

第五章实验结论与分析

5.1系统实时性测试

5.1.1控制命令的实时性试验：

5.1.2 FECS各种操作的实时性试验

5.2技术经济性比较

5.3系统先进性比较

小结

第六章今后发展展望

6.1总结

6.2建议

参考文献

致 谢