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    電廠自動化

    數字化電廠建設目標

    解決火力發電廠管理粗放、水平低下、發電能耗高、污染物排放嚴重、輔助系統運行不穩定、設備故障率高、自動保護投入率低、運行人員多的現狀。最終實現火力發電站現代化的運營和管理,達到企業運營成本最小、發電能耗最低、污染物零排放、設備可用系數高、人均產值高。

    實現電廠的數字化工程設計、數字化工程管理及數字化工程移交;實現機組運行控制的高度智能化與信息化,顯著提高機組的控制品質;達到“提高人員素質、提高機組自動化水平、提高機組性能、提高生產經營管理水平,最終實現“減人增效”的目標,建設國際一流的數字化電站:

    • 電廠對象數字化
    • 電廠設計過程數字化
    • 電廠過程控制和實時信息的數字化
    • 生產和經營活動數字化
    • 經營決策數字化

     

    現代數字化電廠關鍵技術:

    • 以DCS為核心的全廠“爐-機-電-輔-仿”一體化
    • 現場總線技術應用及智能儀表設備管理(AMS)
    • 采用DCS實現廠用電氣監控管理系統(ECMS、NCS)
    • 廠級實時監控信息系統
    • 全壽命周期三維數字化智能電廠(3DPP)
    • 基于虛擬DCS 的全激勵發電廠仿真系統
    • 一體化控制系統安全管控平臺

     

    構建集監控與管理功能的發電廠“爐-機-電-輔-仿”DCS一體化系統是現代發電廠技術進步的一個方向。

    建立全廠信息與自動化統一平臺有助于提高全廠信息化水平和自動化水平,是建設數字化電廠的重要基礎。

    建立全廠DCS冗余網絡架構和統一的通訊協議共享數據組織,使得發電廠生產層數據流暢,運行監控便利,電廠基建簡單,調試優化方便,運行管理精細,生產更加安全可靠,維護更加簡單,對電廠的節能增效優化運營起到本質作用。

    數字化電廠要求全廠信號、管理內容數字化,以便利用網絡技術,實現準確可靠的數字化信息交換、跨平臺的資源實時共享。這就要求全廠控制系統能夠最大程度的實現一體化,在一體化的基礎上,建立完整的信息化處理系統,實現全廠數據的完整性、一致性、可交換性、可互訪性,促進電廠在優化控制、優化運行、智能化設備診斷與壽命管理等方面水平的提升。

     

    XDPF-NT+是應現代數字化電廠以DCS為核心的全廠“爐-機-電-輔-仿”一體化要求設計和開發的出來的。XDPF-NT+分散控制系統的優勢有:

    • 先進的網絡結構和網絡管理技術使數據高速公路能夠承擔超大規??刂葡到y高網絡負荷下穩定運行要求。
    • 柔性分域技術為多控制系統通過網絡互連提供了技術保證。
    • 單元機組及公用設備自動控制系統
    • 汽機及小汽機電液控制系統(DEH/MEH)
    • 汽機及小汽機危急遮斷系統(ETS/METS)
    • 熱網控制系統
    • 熱泵控制系統
    • 水島自動控制系統
    • 灰庫及除灰除渣控制系統
    • 輸煤控制系統
    • 脫硫脫銷控制系統
    • 電除塵控制系統
    • 吹灰控制系統
    • 電氣監控管理系統(ECMS)、
    • 升壓站監控管理系統(NCS)、
    • 全激勵仿真系統(SIU)
    • 采用統一的DCS平臺XDPF-NT+實現前述電廠自動控制系統功能。
    • 這些控制系統通過數據高速公路網絡互連構成數字化電廠全廠一體化集群控制系統。

    XDPF-NT+系統的柔性分域功能確保各控制系統之間相互隔離,獨立運行,同時合法有效的數據可以在各域上的控制系統之間雙向流動,有效分解了生產過程的監控規模,也十分便于系統功能的擴展,為數字化電廠集成各獨立裝置監控和全流程集中監控提供了獨到的解決方案。下圖是“兩臺單元機組發電廠”系統拓撲圖。

    XDPF-NT系統功能介紹

     

     

     

    XDPF-NT系統功能介紹

    XDPF-NT系統針對大型工業過程控制要求而設計,以突出可靠性設計為目標:

    • 網絡結構的可靠性設計
    • 控制器及I/O模件的可靠性設計
    • 系統軟件的可靠性設計
    • 系統功能的可靠性設計

    突出優點:

    1、網絡通訊系統

    • XDPF-NT分散控制系統網絡拓撲結構采用美洲模式,無網絡服務器,對等型網絡結構
    • 網絡冗余配置,雙網并發,接收冗余過濾,自愈型網絡多點相交,任何情況下保證通訊暢通。
    • 采用獨特的XDPF-NT系統域間互連技術提高網絡的可靠性和數據的安全性

    2、每個過程控制站

    • 復雜的模擬和順序控制
    • 原始點最多達 16000 點
    • 自由帶電插拔
    • 金屬外殼,無風扇結構
    • 達到更高的電磁兼容性水平
    • 設計統一的GPS時鐘信號接口
    • 內置現場總線接口平臺EIO
    • 接地系統的抗干擾設計,過程控制站設計采用電氣邏輯地懸浮技術。
    • 所有信號在全量程范圍內精度均達到0.1%。長期不需手動校正而保證精確度的要求。

    3、新的結構設計

    4、人機交互設備

     

    5、EIO現場總線技術

    • 通過標準接入平臺把多種現場總線設備直接接入DCS的控制器,參與實時控制策略。
    • 在DCS控制器中提供一條管理信息的透明通道,使得設備管理站可以跨越控制器對現場總線設備進行管理,實現無縫集成功能。

    6、XDPF-DEH

    • XDPF-DEH是XDPF-NT分散控制系統的專用子系統之一。
    • 以XDPF-NT分散控制系統強大的支撐環境為基礎,采用與XDPF-NT過程控制站完全相同的軟硬件和通訊系統,增加DEH專用的軟硬件,并根據DEH的特殊需要將系統處理周期設置成30ms的快速處理模式,構成獨具特色的DEH電控系統。

    7、XDPF-NT的功能安全技術-XDPF-ETS系統

    • 冗余原則:三選二結構、輸入3重冗余,2oo3輸出
    • 保護回路與DPU獨立
    • 故障遮斷:選中故障跳閘功能時,檢測電源全部失去遮斷跳閘
    • 在線維護:任意維護三重冗余的部件
    • 在線試驗:運行中試驗跳機回路(試驗邏輯在DPU中實現)
    • 在線診斷,故障報警
    • 結構簡單,擴展性好
    • 獨立配置原則:電源獨立、信號獨立、接地獨立、通信獨立、可獨立工作與控制器無關

    XDPF-NT分散控制系統應用取得新突破

    • XDPF-NT分散控制系統首次應用于1000MW超超臨界火電機組控制―國華徐州發電廠2×1000MW超超臨界機組(2008年)
    • XDPF-NT分散控制系統首次應用于大型水電站控制―深溪溝水電站4×165MW機組(2009年)
    • XDPF-NT分散控制系統首次應用于大型煤化工項目―國電赤峰化工公司30萬噸合成氨50萬噸尿素生產線自動控制系統(2010年)
    • XDPF-NT分散控制系統應用于全世界第一臺600MW循環流化床超臨界發電機組―國網白馬電廠600MW超臨界循環流化床發電機組(2010年)
    • XDPF-NT分散控制系統首次應用于1.5MW塔式太陽能熱電站-北京延慶八達嶺太陽能熱發電站(2011年)
    • XDPF-NT分散控制系統首次應用于鍋爐重要輔機單列大型發電機組-國電布連發電廠2×600MW超臨界機組(2011年)
    • XDPF-NT分散控制系統應用于高海拔、強腐蝕、結垢嚴重的地熱發電機組-西藏羊八井地熱發電站
    • XDPF-NT分散控制系統已經成功應用于各種大型復雜發電廠控制工程項目

    XDPF-NT分散控制系統已經成功應用于各種大型復雜發電廠控制工程項目(2012年底統計)

    • 應用于1000MW超超臨界火電機組 6套
    • 應用于600MW火電機組主機 34套
    • 應用于300MW火電機組 90套
    • 應用于300MW以下火電機組,超過 210套
    • 應用于水電站控制 4套
    • 用于輔助車間控制 49套
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