四川330MW火电机组全仿真机DCS改造.pdf

第 3 0 卷第 1 期 2 O 0 7 年 0 2 月 四 川 电 力 技 术 S i e h u a n El e c t r i c P o w e r T e ck mo l o g y V o 1 ． 3 0。 No ． 1 ． 。2 0 0 7 四川 3 3 0 M W火电机组全仿真机 D C S 改造 周慧莹， 许康， 洪沽。 许渝菊 四川电力试验研究院， 四川 成都6 1 0 0 7 2 摘要 随着四川电网3 3 0 M W火电机组 D C S 改造工作的避步实施和新 D C S 机组的建成， 原四川 3 3 0 M W火电机组全 仿真机进行了D C S改造。介绍了四川 3 3 0M W D C S火电机组全仿真机 系统的组成和软硬件配置， 对其仿真系统的功 能、 技术指标和技术特点进行 了分析。 关键词 D C S 改造； I N F I 一 9 0 操作站； 软操控制； 硬操控制； 仿真 A b 曲mdWi t ht h e驴 坩 l imp l e me n t a ti o n 0 f D C S r e n o v a t i o n p r o j e c t 0 f S i e h u a n 3 3 0 MWf o i l p o w e r u n i t a n dt h e c o m p l e t i o n 0 f t h e n e wDC S p o w e r s y s t e m．t h eD C S r e n o v a t i o n 0 f t h e o r i g i n a l 3 3 0 MW p o w e r s i mu l a t i o n s y s t e m i s a c c o mp l i s h e d．T h e s o f t w a r e a n d h a r d w a r e 0 f 3 3 0 MW p o w e r s imu l a ti o n s y s t e m K r e in t r o d u c e d ，a n d t h e f u n c t i o n ，t h e t e c h n i c a l s p e e i t i e a t i o n a n d f e a t u r e 0 f t h e s y s t e m K r e 出I a l y z e d， ga y wo r d s ．Dc s r e n o v a t i o n ；I N F I 一9 0 o p e r a t i o n s t a t i o n ；s o ft w a r e o p e r a ti n g s y s t e m；h a r d w K r e o p e r a t i n g s y s t e m；s i mu l a t i o n 中图分类号 T i t 3 9 1 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 6 9 5 4 2 t t r T O l 一 0 0 7 3 0 3 随着四川电网 3 0 0 M W 火电机组 D C S改造工作 的逐步实施和新 3 0 0 M W 火电机组的建成， 使 3 0 0 M W火电机组的自动化水平都达到了一个新的台阶。 原有的四川 3 3 0 M W火电机组全仿真机已难以适应 D C S 改造后的 3 0 0 M W火电机组和新建的3 0 0 M W火 电机组运行、 管理人员的技术培训 以及机组运行特 性、 运行方式研究的需要， 因此提出了对原四川 3 3 0 M W火电机组全仿真机进行 D C S 改造的要求。 四川 3 3 0 M W火电机组 D C S 改造全仿真机 以下 简称 D C S 全仿真机 得到了四川省电力公司和四川 电力试验研究院各级领导的大力支持和关心， 在四川 电力试验研究院有关技术人员的共同努力和江油电 厂的密切配合下， 经过 1 4 个月的艰苦努力， 克服种种 困难， 完成了 3 3 0 M W火电机组 D C S 仿真机的调试工 作， 并通过专家验收， 在之后的江油电厂、 北京华能电 厂、 河南姚盂电厂等厂的运行人员培训中取得了良好 的培训效果。 1 总体设计方案 1 ． 1 D C S 全仿真机对象的选择和仿真方式 3 3 0 M W火电机组仿真机 D C S 改造技术以江油 电厂 8 号机组的 D C S 控制系统为主要仿真对象。原 仿真机的机、 炉、 电本体过程数学模型基本不变， 用 8 号机组的 I N F I 一 9 0控制系统的仿真模型来控制原仿 真机的本体模型。考虑到川 内 3 0 0 M W 火 电机组 D C S 及 D E H改造的特点， 以求最大限度地适应不同 类型机组运行人员培训及运行方式、 运行特性研究的 需要， 因此 D C S 全仿真机在仿真方式上采用了独特 的软硬并存的操作方式， 既可以对汽轮机、 锅炉、 电气 包括网控 及仿真就地盘全部采用软操控制 即使用 鼠标和键盘在P P C上操作 ， 也可以像江油电厂 8 号 机组一样， 保留电气系统 6 k V 、 3 8 0 V 、 网控立盘硬操 控制， 汽机、 锅炉及电气部分采用全软操控制， 同时保 留仿真就地盘硬操控制。 1 ． 2 D C S 全仿真机的仿真程度和仿真范围 由于是改造项目， 保留了原有的全范围、 高精度、 通用性好的特点， 同时大量的硬件操作改为软操， 增 加了操作的可靠性与精度。这样既要保留原来模型 的全部功能， 又要在整个软、 硬件系统中加入新的控 制模型， 系统切换要方便、 可靠， 对整个系统设计提出 了较高的要求， 有较大的技术难度。 D C S 仿真机对数据采集系统 D A S 、 模拟量控制系 统 M C S 、 燃烧管理系统 B M S 、 顺序控制系统 S C S 、 汽轮 发电机数字电液控制系统 D E H 、 协调控制系统 C C S 等进行了全面仿真。D C S系统的数据刷新频率为 5 C P S 5 次／ s ， 实现与现场完全一致的外观、 功能、 操 作方式及操作显示。 3 3 0 M W D C S 仿真机的模型软f 增加了在教练员 台实现中心调度远程控制的功能。在电网及输电线 路仿真方面， 实现了发电机组和电网之间的相互作 用、 相互影响的功能。 7 维普资讯 第 3 0 卷第 1 期 2 O O 7年 0 2月 四 川 电 力 技 术 S l e h u a n E l e c t r i cP o we rT e e h n o l o “ V o 1 ． 3 0． No ． 1 ． 。2 0 o 7 1 ． 3 D C S 仿真机的研究功能 四川 3 3 0 M W D C S全仿真机除具有全面的培训 功能外， 还配备功能强大的运行分析站， 在仿真机上 能实现对机组的不同运行方式、 热力特性、 控制系统 组态等方面的分析研究， 研究成果可对真实机组的控 制系统优化运行、 安全经济分析和控制组态、 参数整 定等的改进进行指导。3 3 0 M W D E S 全仿真机还在验 证已有规程的正确性， 检查可能修改规程的合理性、 引导新规程的制定和对改进已投运的以及对未投运 机组控制系统及逻辑调试均具指导作用。 1 ． 4 采用先进的支撑软件系统 仿真机质量的高低， 在很大程度上取决于仿真支 撑软件的水平。四川 3 3 0 M W D C S仿真机采用了高 级仿真支撑软件系统 A C S A仿真支撑软件。使用证 明， 此仿真机具有功能强大、 性能优越、 使用方便、 实 时性强等优点， 为四川 3 3 0 M W I C ．S 仿真机研制的高 水平奠定了基础。 2 硬件系统 D C s 全仿真机的硬件系统由原有的部分硬件和 添加的部分新硬件组成。 2 ． 1 硬件盘台 D C s 全仿真机的控制盘， 以仿真对象江油电厂 8 号机组的控制盘台为蓝本， 保留了电气系统6 k V 、 3 8 0 V及网控立盘， 同时保留了仿真就地操作控制盘和水 位、 火焰监视器， 增加了汽轮机交、 直流润滑油泵启动 按钮， 交、 直流密封油泵启动按钮， 真空破坏阀和汽轮 机、 锅炉、 电气事故打闸八个按钮， 取消了原 3 3 0 M W 全仿真机锅炉、 汽机、 电气盘台和锅炉、 汽机所有立 盘。 2 ． 2 计算机配置 主计算机系统对原有小型计算机 E N C O R E 6 7 4 2 D 进行更换， 采用新增 D E 服务器， 其配置为 P 4 2 ． 4 G双 C P U 。教练员台、 运行分析站、 操作员站更换 为l i P D 5 1 C和 l iP D 3 3 0 M， 其配置为 P 4 2 ． 4 G 。主机 硬盘备用容量为3 6 G B ， 实际运行中备用机时不低于 8 0 ％， 整个系统运行稳定可靠、 通讯速度快、 实时性 好， 完全满足仿真系统对计算机及网络系统硬件的要 求。 2 ． 3 接口系统 整个系统 I／ 0 点数减少到2 0 0 0 点。对于 D C S 仿 7 4 - 真机中保留的立盘， 采用原 3 3 0 M W仿真机的接口系 统。新增加的网络交换机采用 R T P公司生产的 R T P 控制板接口系统 D L I N K 1 0 ／ 1 0 0 M2 4口 ， 其速度最 高可达到 6 0 s ， 更先进的智能算法还加强了A I ／ A O的稳定性， 增强了整个接12 1 系统的可靠性。 2 ． 4 其他系统 炉膛火焰、 水位监视系统、 音响系统均保持了与 原3 3 0 M W仿真机一致的功能， 实现了对仿真对象的 炉膛火焰、 水位的实时显示， 并对各种转机的起停、 过 热器、 再热器安全门动作等做出了音响仿真， 警铃警 笛系统与新系统相连， 实现了环境仿真。 3 模型软件系统 D E S 仿真机主机和操作站微机所采用的操作系 统软件是 U N I X操作系统之一的S C O O p t ． S e r v e r 5 ． o 6 操作系统软件。整个网络仍然使用T C P ／ IP网络协议 下的 l 0 0 M以太网。 模型编程基于亚仿科技公司研制的高级仿真支 撑软件 A S C A 3 ． 0 开发环境， 采用 A D M 眦 系列软件 作为源码生成工具。模型部分基本保持原有仿真机 本体特性， 主要进行控制系统、 辅机及新增功能的开 发。D C S 界面则以X I E D I T 作为图形编辑工具进行 界面开发。 应用软件采用 T O P D O W N的模块化结构， 以实 现标准化设计。 3 ． 1 I N F I 一9 0控制系统 I N F I 一 9 0控制系统操作界面画面丰富， 子画面 多， 且分为一、 二、 三级。新增了机组协调控制、 中调 远方控制、 锅炉／ 汽机转机 引风机、 送风机、 制粉系 统、 给水泵、 循环水泵等 的顺序控制等。电气软表盘 实现了电气系统的所有控制功能， 如发电机手动／ 自 动准同期的并网操作、 励磁开关的投断操作、 切换厂 用电、 2 2 0 k V线路手动／ 自动的同期操作和母联旁路 开关的所有正常及事故处理的操作等。 3 ． 2 D E l l 控制系统 汽机调节系统 由原来的法国阿尔斯通公司的 G R E 控制系统改为东方公司与美国贝利集团联合开 发的 D E H数字电液调节系统。它由电气和液压两部 分组成。其电气硬件采用 I N F I 一9 0分散控制系统， 液压系统不变 仍为原来的高压抗燃油系统 。该种 控制系统按分散控制设计思想， 用 I N F I 一9 0功能模 维普资讯 第 3 0 卷第 1 期 2 O 0 7 年 0 2 月 四 川 i电 力 技 术 S i dma n I l c e t r i c P o w e xTe da n o l o y Vo 1 ． 3 0． N o． 1 F e b． ， 2 O 0 7 块组态， 构成阀位控制、 自动控制、 超速保护和自启动 四个功能块， 通过液压伺服结构完成机组的自动控 制。3 3 0 M W D C S 仿真机的 D E H数字电液调节系统 实现了对以下功能的仿真 汽机转速 自动控制、 冲转 前自动远方挂闸、 高压主汽阀预暖、 自动判断机组的 状态 冷态、 热态 、 中压缸启动、 手／ 自动同期控制、 负 荷 自动控制、 调频、 协调控制、 快 速减负荷 R U N B A c K 功能、 启／ 停过程中可发出自动疏水控制信号、 负荷限制功能、 T I C主汽压力低保护功能、 顺序阀控 制、 具有完善的 O P C 、 _A ．S T 超速控制功能、 功率负荷不 平衡控制、 可在线分组进行高／ 中压主汽调节阀活动 性试验、 可在线进行高／ 中压主汽阀严密性试验、 可实 现远方电气超速保护试验、 低润滑油压／ 低真空模拟 试验、 甩负荷带厂用电运行功能、 手动控制高／ 中压调 门。 3 ． 3 本体模型 热机部分增加了就地软表盘操作系统， 原所有就 地操作进入模型。在就地软表盘操作系统中增加了 制粉系统的磨煤机密封及润滑油系统、 循环水系统的 冷却塔、 闭冷水系统、 汽机润滑油的冷却水系统， 增加 了汽包壁温、 过／ 再热器管壁温度、 燃料量、 燃烧率、 燃 煤热值、 燃煤最低负荷等参数。 电气部分新增加了2 2 0 V直流系统， 含 1 号整流 器、 2 号逆变器、 3 号整流器及相应的开关操作电源、 开关信号电源、 保护电源、 事故照明电源等。在就地 盘软表盘中增加了 2 0 L G A 、 2 0 L G B母线上的 P T 装置 和0 7 L G A 、 0 7 L G B母线上的 f ，r 装置。在网控部分新 增加了2 6 4 、 2 6 5 、 2 6 7三条 2 2 0 k V的输电线及相应的 同期装置、 报警光字牌和有功、 无功、 电流表计等。 新增加了部分典型故障如锅炉灭火、 送风机叶片 断裂、 引风机叶片积灰、 空预器堵塞、 汽轮机叶片断 裂、 汽轮发电机组超速飞车、 调节系统异常、 给水泵汽 化、 电网系统振荡、 线路的非全相运行、 发电机着火、 2 20 V 直流母线接地等故障 3 2 6 个 ， 同时修改了原现 象不完善的故障 1 0 2个， 现共有故障 7 4 7个， 保证 了 对运行人员事故处理能力的培训更加有效。 3 ． 4 教练员台软件系统 四川 3 3 0 M W D C S 仿真机的教练员台是在 U N I X 操作系统和 XWin d o w s 图形支撑软件环境下开发 的。它提供了与仿真机系统的人机界面， 可使教练员 按需要对仿真机进行控制， 采用菜单驱动及窗口技 术， 灵活性强、 性能优越、 功能强大。除保留已有功能 外， 对故障索引页面进行了增补 ， 共增加故障 3 26个； 增加外部参数 4 个、 仿真模型加快参数 4 个； 增加就 地盘软盘控制页面和软、 硬盘切换控制页面； 增加中 心调度远方控制功能。 3 ． 5 运行分析站软件系统 四川 3 3 0 M W D C S 仿真机的运行分析站， 不仅为 教学提供了强有利的辅助功能， 同时也使本仿真机具 有对机组运行特性、 运行方式、 控制系统等方面进行 科学研究分析功能。除秉承了 3 3 0 M W火电机组原 有的特性外， 系统还增加了全面支持对 D C S 仿真机 所有变量的数据采集， 并可进行实时曲线显示与绘 制。 3 ． 6 多媒体技术 D C S 全仿真机利用原有的多媒体硬件与软件， 对 录制好的 M P E G信号进行解压、 回放， 实现对火焰、 水 位进行显示； 对数字化的音频信号进行播放， 仿真了 各种风机、 泵的起停、 过热器、 再热器安全门动作及事 故警铃警笛等音响。满足了对学员进行感性认识培 训的要求。 4 结束语 四川 3 3 0 M W全仿真机 D C S 改造成功， 实现了高 质景、 高技术水平、 较高性能价格比的预期 目标。改 造后的仿真机进一步适应了整个电力生产技术进步 的要求， 和对更高级更全面的电力生产运行人员培训 的要求。四川 3 3 0 M W D C S 仿真机自投运以来 ， 机组 运行稳定， 已为投运的以及即将投运的 D e s机组运 行人员的技术培训作出了贡献， 也将对机组运行方式 的研究， 保证机组和电网的安全经济运行发挥重要的 作用和价值。 参考文献 [ 1 ] 游景玉． 仿真控制论文集[ M ] ． 珠海出版社， 2 O 0 0 ． [ 2 ] 周维长， 游景玉 ． 虚拟现实技术在电站仿真中应用的探 讨． 亚仿技术开发与应用论文集[ c ] ． 珠海出版社， 2 0 0 0 ． ． 收稿日 期 1 2 0 0 6 0 9 0 6 维普资讯