浅谈660MW等级火电厂辅网程控的设计与安装

　　随着火电厂自动化要求的越来越高，许多火力发电厂进行了技术改造与革新。近年来，电厂生产人员更多关注三大主机的自动控制，特别是运用了DCS分散式控制系统，形成并完善了成熟的控制策略与控制网络。但对辅助系统，如输煤系统、化水系统、飞灰除尘系统、启动锅炉系统、脱硫脱销等系统还只处于单一控制层面，部分发电厂未能将以上辅助系统信号引入中央集控室或未能将其形成数据互联，造成火电厂运行人员无法实时通览全厂运行情况，对生产运行造成一定隐患与影响。为此，现代大型火电企业流行采用辅网程控技术来解决这一问题。

　　【摘要】随着火电厂自动化要求的越来越高，许多火力发电厂进行了技术改造与革新。近年来，电厂生产人员更多关注三大主机的控制，运用了DCS分散式控制系统，形成并完善了成熟的控制策略与控制网络。但对辅助系统，如输煤系统、化水系统、飞灰除尘系统、启动锅炉系统、脱硫脱销等系统还只处于单一控制层面，部分发电厂未能将以上辅助系统信号引入中央集控室或未能将其互联，造成火电厂运行人员无法实时通览全厂运行情况，对生产运行造成一定隐患与影响。为此，我借鉴国外电站工程的先进技术与实践，浅析辅网控制系统的设计与安装。

　　【关键词】660MW,火电厂,辅网程控,设计与安装

　　1.基本概念

　　辅网程控（BOP），即发电厂辅助车间网络控制。该控制系统以PLC程序控制为基础，以总线网络架构为纽带，以冗余、热备技术为保障，实现火电厂辅助车间终端信号处理、远程安全操作与监视的功能。辅网程控由数据服务器、网络连接设备、电源柜、辅助车间PLC控制柜、网络柜等部分组成总线型网络。

　　2.辅网系统的设计要求

　　2.1总体要求

　　以国外沿海某600MW等级火电厂为例，辅助车间控制采用全厂集中监控方式，即在集控室里的辅控操作员站上能完成对海水淡化系统、锅炉补给水系统（包括生活水系统和服务水系统）、废水处理系统（包括净化站系统、废水处理系统、含煤废水处理系统以及其它综合水系统等）、输煤系统、制氢系统、启动锅炉房、集控楼暖通系统的监控。同时也设有以下几个辅助监控点：水处理控制室、输煤控制室、制氢站控制站、启动锅炉控制室。

　　2.2设计必须满足国际标准

　　如GB11920-98电站电气部分集中控制装置通用技术条件；GB4720-84低压电器电控设备；JB616-84电力系统二次电路用屏（台）通用技术条件；IEC144低压开关和控制设备的外壳防护等级；ANSI488可编程仪器的数字接口；TCP/IP网络通讯协议；IEEE802局域网标准等。除上述标准外，还应符合有关工业网络的相关标准和规范。

　　2.3网络及I/O点容量要求

　　全厂辅助车间控制系统网络应采用双缆冗余星形拓扑业以太网。网络系统应采取有效措施以防止各类计算机病毒的侵害和数据丢失。以一台660MW超临界火电厂为例，全厂辅控网络设计I/O点容量应不小于8000点、标签量点不小于15000。

　　2.4辅网程控的硬件要求

　　所有设备应能在强电场、强磁场和振动环境中连续稳定运行，能在环境温度-10℃～50℃，相对湿度10～95%（不结露）的环境中连续运行。PLC的CPU和远程站的网络采用双网络，距离大于150米的远程站采用光缆，不接受同轴电缆。

　　2.5操作员站及工程师站要求

　　上位监控机应采用先进可靠的主流工业PC产品，具有抗干扰、防辐射能力。辅控网络应配备三台独立的监控上位机，作为操作员站，布置在集控室，配备1台监控上位机作为工程师站，布置在工程师室。操作员站及工程师站具有多级安全管理功能，操作员站之间操作必须互相闭锁。

　　操作员站运行监视应具有数据采集、画面显示、参数处理、越限报警、制表打印以及各系统PLC参数设置、设备监控、控制逻辑的修改、系统的调试等功能。

　　2.6网络设备要求

　　全厂辅助控制系统中的主干网络建议采用全双工交换式100M光纤工业控制用以太网，采用双缆冗余网络结构，至少留有一对备用芯，当网络中某一段光缆线路出现故障时，网络能够自动重新配置并继续通讯，其重构时间应小于500ms，同时在此过程中不能造成数据的丢失或数据的变化。

　　2.7电源与接地要求

　　按照车间要求与区域布置应提供双路交流230V±10%，50Hz±1Hz的单相电源。供电2路电源应能自动无扰切换。当故障时自动切换到另一路，并不应引起系统的误动及数据丢失，切换时间小于8毫秒。

　　3.辅网系统的安装

　　3.1应用前的准备

　　为了设计一套安全、合格的辅网控制系统，首先应该对各个控制对象的特性与工艺流进行分析与了解，对工艺中需要注重的环节给予明确，对运行、维护工作的便捷给予考虑，明确网络构架、数据处理要求、控制逻辑步序以及所需的软、硬件数量，最终以工程人员给予安装、调试完成。

　　3.2系统安装要求

　　3.2.1PLC控制器选择双机热备用，能控制系统设备的启、停；现场信息采集与处理；同上位机监控系统通信。控制系统应对整个工艺系统进行集中监视、管理和自动程序控制，并在PLC内应设有必要的保护和闭锁功能。就地控制应安装有必要的联锁，远方/就地切换在就地控制箱上完成。控制逻辑中应提供必要的闭锁手段。

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　　3.2.2I/O点分配：系统安装时应根据实际工艺要求，选择足够数量的模块设备，并适当给予10-15%的预留以备用。

　　3.2.3安装技术要求：控制系统采用可编程序控制器（PLC）进行顺序控制，顺控逻辑设计应符合工艺系统的控制要求。

　　3.2.4服务器、上位监控系统安装：操作系统应选择稳定运行的系统，服务器、上位机安装环境应确保散热、干燥等标准要求。软件控制系统功能可以实现包括模拟图、棒状图、趋势图、操作画面、报警画面及操作指导等。工程人员应对各辅助系统控制网络统一要求的方式进行数据定义、逻辑组态，将组态后的软件集成到全厂辅助系统集中监控操作员站上。3.2.5网络安装：辅网控制系统应安装冗余的100M光纤通讯接口及以太网通讯接口。当一条网络线路通讯故障时，通过上层网应可自动切换至另一条线路，不应因此影响上层网络对本系统的监控。为了防止网络故障时本车间运行数据的丢失，当网络故障时，控制器应设计冗余控制，通过一定容量的存储技术，以实现数据应能被暂时存储，待网络通讯恢复正常后，这些数据应能自动被送往上层网络。

　　3.2.6电源安装：系统需配置满足控制系统以及联网所需的各档电源和UPS装置。安装时应考虑电源切换装置。PLC机柜和远程I/O柜应能同时接受两路230VAC电源，并提供电源切换装置，在一路电源故障时自动切换到另一路，并不应引起系统的误动及数据丢失。另外，安装时还应为上位机和每个PLC远程站提供UPS装置，并每个UPS装置要求预留30%裕量。

　　3.2.7控制盘、台、柜的安装：控制盘柜的外壳安装防护等级，一般室内为IP52，室外为IP56。在盘柜的前后门安装永久牢固的标牌；机柜有足够的强度；保证不变形。机柜内的端子排布置在易于安装接线的地方，即为离柜底300mm以上和柜顶150mm以下。

　　4.系统常见问题及维护

　　任何系统在投用时，由于对象所处环境、人为干预等影响造成系统容易出现若干问题。在辅网控制系统中一般容易出现系统故障、电源故障、软件故障等不同问题，根据海外工程检修实践，列出几种常见故障。

　　（1）控制器故障：当出现控制系统故障时，系统发出、接收指令将不能正常响应。出现这种故障，应首先到控制间去了解控制器的运行状态，以指示灯为依据，根据指示灯的不同，确定故障原因，如通讯故障、接口错误、系统地址冲突、自检错误等。

　　（2）信号干扰故障：由于辅网车间分布在厂区各个领域，生产对象为煤、灰、水、氢等工质，处理工艺较为简单，处理环境较为恶劣，如煤场皮带传输、灰仓料位、废水处理、制氢干燥等。这些均会造成信号传输中断或干扰。另外，在安装机柜和敷设通讯电缆时，由于屏蔽、接地等安装不当也易造成电缆之间的电磁干扰。

　　（3）网络故障：由于辅网程控基于现场总线网络，服务器与各个子站之间通过光纤连接，子站内部通过以太网连接，容易造成光缆通讯中断或网络通讯中断，还会由于网络地址设置、网络结构设置不佳造成信号不能正常传输至服务器。

　　（4）远程IO模块、现场控制器模块故障。远程IO模块主要完成各个子站以及与中央服务器之间的通讯，由于远程IO受到控制器的错误指令与扫描大量校验信号传输错误等影响，容易造成故障出现。现场控制器模块主要完成现场信号的发送与接收，如果因安装不当、现场信号出现扰动以及柜内电源配置不当容易造成信号通道损坏、模块烧毁的故障发生。

　　（5）服务器控制故障：服务器主要负责全网数据的接送，故此工程人员会在服务器设置全网标签数据库，目的在于集控室可从服务器中直接调写数据以利用。但由于网内数据量较大，且某个子站如出现掉网，容易使服务器数据库功能收到影响，一旦检修不及时易使得服务器停止数据服务，造成运行人员不能在集控室观察、操作远方数据。

　　（6）解决方法：

　　①设计辅网程控系统之初，应该对控制对象、控制要求进行统一规划。

　　②加强对控制柜的巡检与日常维护。

　　③加强在机柜与就地仪表安装时的测试，对安装标准严格执行。

　　④对整个网络的设计、余量、数据标签的定义、网络地址进行统一规划、合理分配。

　　5.结束语

　　充分利用好辅网程控系统，可以使整个火电厂的自动化控制水平进一步覆盖全厂，还可以利用MIS系统接口与其连接，使全厂控制情况能够在各个重要部门体现，进而提高火电厂运行人员对全厂系统的掌控能力。

　　参考文献

　　[1]史玉波，叶荣泗.电力技术标准汇编[M].中国电力出版社.

　　[2]许彬.印尼苏娜拉亚电站辅网程控安装与维护手册[S].

《宁夏电力》

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