XDPS-400在新建300MW機組的首次應用

2013-12-30 15:58:20 電力信息化　點擊量：評論 (0)

摘要：媽灣發電總廠6臺300MW機組，1、2號機組分散控制系統DCS采用了ABB公司的INFI-90，3、4號機組采用了ABB公司的PROCONTROL-P，5、6采用上海新華公司的XDPS-400，這是XDPS-400在新建300MW機組的首次應用。這期

摘要：媽灣發電總廠6臺300MW機組，1、2號機組分散控制系統DCS采用了ABB公司的INFI-90，3、4號機組采用了ABB公司的PROCONTROL-P，5、6采用上海新華公司的XDPS-400，這是XDPS-400在新建300MW機組的首次應用。這期項目新華公司對原有系統作了許多改進，如網絡結構、I/O卡件等。

關鍵詞：分散控制系統；機組；硬件；軟件

一、概述
深圳西部電廠5、6號機組是媽灣電廠擴建項目，新建兩臺300MW燃煤機組。爐、機、電全部采用哈爾濱動力集團的產品。建成后，媽灣電廠的總裝機容量為6╳300MW。

鍋爐系哈爾濱鍋爐廠的亞臨界，燃煤，一次中間再熱，強制循環汽包鍋爐，采用單爐膛兀型布置，四角切園燃燒，平衡通風，露天布置，固態排渣，全鋼架懸吊結構。點火及助燃采用0#輕柴油，過熱器采用一、二級噴水減溫方式，再熱器采用擺動火嘴和噴水方式調節。鍋爐設置6層煤燃燒器和3層油燃燒器。

汽機為系哈爾濱汽輪機廠亞臨界一次中間再熱冷凝式汽輪機，單軸、雙缸雙排汽、高中壓合缸、低壓缸雙流程。

發電機采用哈爾濱電機廠按引進西屋公司技術生產的300MW水氫氫汽輪發電機和自并勵靜止勵磁系統。型號：QFSN-300-2。

分散控制系統DCS采用國產新華控制工程有限公司的XDPS-400。XDPS是新華分散處理系統（XinHua Distributed Processing System）的縮寫。西部電廠是XDPS-400對于新建300MW機組的首次應用。項目于2001年7月簽定合同，2001年12月控制機柜到貨，開始安裝。2002年4月工程進入調試階段。2002年9月12日，5號機組一次并網成功。2002年11月1日，5號機組168小時滿負荷試運一次成功。5號機組自試運到168小時通過，未發生一起DCS原因機組跳閘，未發生一起非計劃停機。移交生產至今也未發生一起DCS原因機組跳閘。說明國產分散控制系統的可靠性完全滿足300MW機組的控制、保護要求。

二、控制范圍
深圳西部電廠5、6號機組延續了前4臺機組的一體化設計，一體化的范圍比前期工程更廣。DCS包括常規數據采集系統DAS、爐膛安全監控系統FSSS、協調控制系統CCS、順序控制系統SCS、汽機電液調節系統DEH、小汽機電液調節系統MEH、汽機緊急跳閘系統ETS、鍋爐旁路控制系統BPC，還包括煙氣脫硫控制系統FGDCS、電氣控制系統ECS和兩臺機組公用部分的控制。

2.1 I/O總點數
5、6號機組I/O總點數達到6065點，兩臺機組公用部分為954點。具體點數分布如表1和表2。

2.2 DCS控制電氣部分
電氣進入DCS的控制范圍
a) 發電機變壓器組控制對象包括發電機變壓器組220kV斷路器、隔離開關、主變壓器冷卻器、發電機磁場開關、AVR運行方式的設置和調節、自動準同期裝置等。

b) 高壓廠用工作電源控制對象包括6kV工作電源斷路器、6kV備用電源斷路器、變壓器散熱器。

c) 低壓廠用工作電源控制對象包括低壓廠用變壓器6kV和380V側斷路器分、合等。

d) 輔助車間低壓廠用變壓器6kV側斷路器分、合。

e) PC到機、爐MCC電源側的斷路器分、合。

f) 單元程控電動機的起、停。

g) 保安電源系統各電源側斷路器分、合及柴油發電機的起、停。

h) 起備變220kV斷路器、隔離開關、變壓器散熱器以及有載調壓開關的控制。

i) 電氣倒閘操作、停送電操作的有關安全措施及有關開關之間的閉鎖功能，其邏輯在DCS中實現。

三、分布式處理單元DPU和I/O卡件
3．1 DPU分布式處理單元
DPU即分布式處理單元，是XDPS-400的過程控制站，是DCS的核心。DPU就是一臺小型的工業PC，采用Intel公司的Pentium 233的中央處理器，配置32MB RAM，ISA總線板，可讀寫永久存貯器DiskOnChip 24MB。分布式處理單元DPU存儲系統信息和過程控制策略與數據，通過冗余的實時數據網絡與MMI節點及其它DPU連接，通過I/O網絡與I/O站節點連接，提供雙向的信息交換，實現各種控制策略，完成數據采集、模擬調節、順序控制、高級控制、專家系統等功能要求。

3．2 I/O卡件
I/O站由機箱、I/O總線板、I/O站通訊卡、I/O卡組成。每個I/O站可安裝14塊卡件。其中，I/O站通訊卡二塊，I/O卡件12塊。I/O通訊卡與冗余DPU通訊，I/O卡分別與相應端子板連接，I/O站根據現場應用場合的不同可以靈活配置。I/O站與DPU安裝在DPU機柜內。DPU柜與I/O端子柜配合使用。

深圳西部電廠5、6號機組采用的XDPS-400的I/O卡件基本是新開發的卡件，采用表面安裝SMT技術，帶8位CPU，輸入/輸出信號的轉換與處理在卡件內完成。卡件的類型有：模擬量輸入卡AI、模擬量輸出卡AO、數字量輸入卡DI、開關量輸出卡DO、脈沖量輸入卡PI、回路控制卡LC、伺服控制卡LC-S、轉速測量卡MCP、伺服閥控制卡VCC、I/O通訊卡BC。

四系統配置
單元機組共23對DPU，如圖1所示共21對 DPU，還有兩對DPU用于與外圍PLC控制系統的通訊接口，如鍋爐吹灰PLC、空預器漏風PLC等。DCS系統按功能劃分，DAS系統3對DPU，分別處理鍋爐測點；汽機測點；電氣開關量以及SOE。FSSS系統3對DPU，分別處理公共邏輯和CD油層；AB油層和煤層A、B、C；EF油層+煤層D、E、F。 CCS系統3對DPU，分別處理協調控制和燃料控制；煙風系統和爐側單回路調節；汽水系統、旁路和機側單回路調節。 SCS系統4對DPU，分別處理A側煙風系統、爐水循環泵和爐側雜項；B側煙風系統、電泵和電動門；汽機側設備A；汽機側設備B。DEH系統2對DPU，分別處理基本控制；汽機自啟動ATC。MEH系統2對DPU，分別處理兩臺小汽機。ETS系統1對DPU。FGDCS系統1對DPU，負責處理煙氣海水脫硫控制系統。ECS系統2對DPU，分別處理高壓和低壓電氣部分。

兩對通訊的DPU，負責與外圍PLC通訊。主要包括鍋爐吹灰PLC、空預器漏風PLC、凝結水精處理PLC、鍋爐除灰渣PLC、空壓機PLC、連續煙氣排放監測系統、鍋爐泄漏監測系統。通訊采用廣泛使用、現成的通訊協議，如TCP/IP，MODBUS，MODBUS PLUS或PROFIBUS。

公用系統設置4對DPU。5、6號公用系統4對DPU，分別處理高、低壓廠用電公用系統和空壓機。循環水泵房2對DPU，分別處理循環水泵A、B和循環水泵C、D。公用系統設置一臺工程師站，不設獨立的操作員站，由#5或6機組的DCS操作員站控制，由網關ICI設置相應的切換開關。

五．網絡結構
新華公司XDPS-400常規的網絡結構為10M/100M以太網，符合IEEE802.3標準。IEEE802.3標準是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）訪問方式和物理層規范。XDPS-400常規采用民用交換機，通常為D-LINK的交換機總線連接或星形互連。工業控制采用以太網有下列幾個方面的明顯優勢：低成本，良好的連接性，易于移植到高速網絡。電廠分散控制系統DCS對實時控制有非常高的要求。為了進一步提高DCS通訊網絡的可靠性，通過調研、比較以太網交換機，選用了德國HIRSCHMANN公司的工業以太網交換機。德國HIRSCHMANN公司的工業以太網交換機的自愈、容錯等性能更能滿足分散控制系統DCS的需要。

西部電廠5、6號機組網絡結構如圖1 所示。每臺機組設置一個DCS控制網絡。其控制包括機組的鍋爐(含煙氣脫硫系統)、汽機、發變組及廠用電的控制。主干網段采用100M光纖以太網, 拓撲結構為環形連接（邏輯上為總線網），是冗余容錯的虛擬環網。網絡具有自愈功能，在某一網絡節點或某一段光纖發生故障的情況下，其余節點還能正常通訊。同時，又采用冗余配置，與傳統的總線網相比安全性有了較大的提高。

光纖交換機采用德國HIRSCHMANN公司的RS2-FX/FX快速以太網交換機。單元機組網絡結構中每個光纖交換機與2個RS2-TX交換機組成交換機組，每個交換機組可提供16個RJ45口用于外部聯接（即可提供8對DPU的網絡聯接）。各子系統DPU均有兩塊網卡，分別與A網和B網相連，通過RS2-TX以太網交換機實現星形互連。考慮到公用系統實時網絡站點較少，宜采用星形聯接，故不設置光纖交換機，站點之間通過2個RS2-TX交換機聯接。

循環水泵房和煙氣海水脫硫控制由于距離較遠，采用光纖交換機RS2-5FX/TX連接，再通過光端機接入系統。C網是非實時控制網，所以采用了低廉的D-LINK 24口交換機連接。

六．MMI人機接口站
XDPS-400的MMI人機接口站采用Windows NT為平臺。MMI包括操作員站、工程師站、歷史數據站，均采用相同的硬件平臺。西部電廠MMI配置了5臺操作員站、1臺工程師站和一套大屏幕系統。操作員站采用NEC公司20.1英寸LCD。每臺機組的大屏幕系統包括EOS拼接顯示系統和4塊大屏幕，大屏幕采用BARCO公司的產品，為最新顯示技術的84英寸一體化多晶硅背投箱ATLAS CS4 PSI-84。EOS拼接顯示系統預裝了XDPS-400系統的操作員站顯示軟件，并且接入了汽包水位電視、爐膛火焰電視和全廠工業電視監視系統。

歷史數據站HSU儲存所有歷史數據，XDPS-400的操作員站OPU不儲存任何數據信息，歷史趨勢圖、操作報警信息、SOE等都依賴歷史數據站的正常工作。西部電廠5、6號機組還首次采用了PCI卡的全球定位系統GPS方案。該方案采用了一塊GPS卡，安裝于歷史數據站的PCI的插槽中。該卡與GPS的對時精度可以達到1ms。歷史數據站接受來自GPS的對時信號，再通過網絡對所有DPU進行對時。

DCS系統報警顯示分成三級處理：操作員站上設有常顯報警區實現常規報警；所有相對重要的報警信號均能在大屏幕上彈出軟光字牌；最重要的報警信號將能在操作員站上彈出報警框，同時發出語音報警。

七.結論
XDPS-400分散控制系統硬件可靠，軟件組態功能強大，已經完全可以滿足新建300MW燃煤機組的需要。