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關鍵詞:核電;數字化;儀控
一.數字化儀控發展現狀
常規電廠的全數字化儀控技術早在八十年代已經得到了很廣泛的應用,而核電站由于核安全保守政策的考慮和對數字化技術的疑慮,全數字化儀控技術一直未得到全面應用,但在某些非核安全相關的領域,還是采用了成熟的分布式控制系統,例如對汽機的控制保護、蒸汽發生器水位的控制等,甚至部分系統,在一個系統內使用了兩種不同的實現方式,如我國300MW的秦山核電站的通風控制,其非安全級部分全面采用DCS平臺,安全級部分用繼電器邏輯搭建。隨著江蘇田灣核電站數字化儀控系統成功投入使用,全數字化儀控技術才開始受到真正關注,在此后的新建擴建項目中,除秦山二期擴建項目繼續保留原儀控系統外,其它電站都準備使用數字化儀控系統,如嶺澳二期、紅沿河都使用了法瑪通的TXP+TXS系統,作為西屋AP1000依托項目的浙江三門核電和山東海陽核電,也將采用了COMMON Q+OVATION的全數字化儀控系統。
二.數字化儀控的主要特點
基于對國外成熟的數字化儀控系統的研究,可以總結出這些特點,通過了解其性能和特點,有助于在核電站數字化儀控系統選擇方案中對目前眾多的數字化控制系統更好地進行比較和選擇。
(一)多樣性
所謂多樣性就是用兩種或兩種以上的完全不同的方法實現同樣的一個功能,包括功能多樣性、硬件多樣性和軟件多樣性。配置多樣性的目的是解決共模故障問題。共模故障即若干裝置或部件的功能可能由于出現單一特定事件或原因而失效,在有些資料中也稱為共因故障。
多樣性只對安全級系統有要求,而對非安全級沒有要求。對于傳感器的多樣性,只對模擬量有要求,對數字量沒有要求。(關于安全級說明:根據國標GB/T 15474,可以將核電廠儀控系統分為安全級(1E級)、安全相關級(SR級)、非安全相關級(NS級),后面兩個也可統稱為非安全級。安全級用于實現反應堆保護系統,包括停堆保護和專設安全設施驅動)。
多樣性的配置貫穿到安全系統的各個層次中。第一個層次是系統級的配置,核電站配置了一個非安全級的系統,作為反應堆保護系統的多樣性。在秦山核電機組,設置ATWS緩解系統,用于緩解由于反應堆保護系統共模故障引起的未能緊急停堆的預期瞬態,當導致失去核電站二次側熱阱(熱導出)的事件,同時又不停堆,則啟動ATWS緩解系統,啟動輔助給水泵和汽機脫扣。在我國剛引進的第三代核電機組(美國西屋的AP1000),設置了一套DAS系統(Diverse Actuation System),比起ATWS系統,功能更加強大,驅動對象也不僅僅限于二回路設備,還包括了堆芯補水箱、主泵等一回路設備。無論是ATWS緩解系統還是AP1000的DAS系統,都是核電廠保護系統作為系統級的多樣性配置,而且它們是孤立系統,與保護系統之間沒有任何硬件設備的連接。第二個層次是保護系統內部的功能多樣性配置,在保護系統內部,設置了兩個功能多樣性子組,稱之為功能多樣性A組和功能多樣性B組,這兩個子組實現同樣的停堆和專設安全設施驅動的功能,但使用了不同的傳感器,采用不同的保護參數,采用兩套獨立的機柜,兩個機柜內安裝不同的組態軟件,采用不同的時序和計算方法,從而實現了保護系統內部的多樣性。例如同樣對壓力的保護,在A組若使用壓力參數的觸發,在B組則使用溫度參數的觸發(根據溫度和壓力的關系),從而形成不同的觸發機制,下圖是法馬通為田灣核電廠反應堆保護系統設計的一個體系結構圖,明顯體現了功能多樣性的特點。
在核電站全數字化儀控中,表現出來的一個新特點是軟件共模故障的影響。針對這個問題,核電廠的數字化儀控根據工藝系統安全分級(安全級和非安全級),用兩個不同的軟件平臺來實現,例如田灣核電廠和嶺澳核電站,使用了法馬通公司的TXP+TXS的配置組合,前者用于非安全級,后者用于安全級。AP1000儀控系統使用Ovation+common Q的組合,Invensys采用IA+Triconex的組合,都是體現了這個思想,這兩個平臺,采用不同的設備,不同的規范要求,從而消除軟件共模故障的影響。但是,由于非安全級軟件平臺不具有抗震要求,在地震情況下,只有安全級平臺可用,不滿足多樣性要求。此時,必要的基于硬件設備的后備盤可提供給操縱員使用,從而形成了這樣一個縱深防御的機制:正常情況下,由數字化儀控系統的兩個不同的軟件平成對整個電廠的監控和操作;在地震或其它導致非安全級平臺故障時,由安全級軟件平成對電廠重要系統的監控和操作;在系統的兩個平臺都發生故障時,由以硬接線為基礎的后備盤完成對電廠安全系統的監控和操作;在整個主控室不可居留時,由副控室對其監控和操作。每道屏障互相獨立,不會因為一個屏障的失效,其故障傳播到更高級別的屏障,而導致該級別失效。兩個軟件平臺互相獨立,軟件平臺之間采用單向傳輸(安全級向非安全級傳輸)的網關相聯,非安全級平臺的故障不會傳播到安全級平臺;軟件平臺和后備盤互相獨立,后備盤由硬接線直接連到傳感器和執行機構,軟件故障不影響后備盤的操作;主控室和副控室互相獨立,主控室因火災等原因導致不可居留時,可切換到副控室操作。
與火電、水電等常規電廠比較,多樣性是核電廠的特殊要求。
(二)冗余性
所謂冗余性,是指并行的重復配置設備,包括軟件或硬件,以保證設備出現故障時,能繼續保持系統運行,冗余性配置的主要目的是解決單一故障,提高系統的可利用率。所謂單一故障(單一故障),另外,冗余性配置使得不停運系統時,可進行在線的維修和試驗工作,冗余性主要體現在以下幾個方面:
操作員站和工程師站的冗余。在一個DCS系統中,往往配置有多臺操作員站,在正常使用時,被劃分為多個分區,如機操區、堆操區、電操區,各操作員站的功能是相同的,但由于各區域的操作員所關注的信息不同,調用的參數畫面也不同。當某個區域的操作員站因故障而退出使用,其他區域的操作員站可替代。必要時,工程師站也可當作操作員站使用,工程師站除具有操作員站所有的功能外,還具有特殊的一些功能,如控制邏輯的組態、下載和上傳等。在大多數的DCS系統中,工程師和操作員站除安裝位置不同,其是完全相同,只是在登錄時,使用不同的用戶名,而導致權限不同。
網絡的冗余。在DCS系統中,往往有一個實時數據網,所有的過程數據,都在該網中進行傳播,上位機和控制機柜之間通過實時數據網進行通訊。實時數據網的配置是冗余熱備,當一個網絡故障,另外一個網絡自動投入使用。
服務器的冗余。在DCS系統,一般配置有若干服務器,如診斷服務器,數據庫服務器等,并非所有的服務器需要冗余配置,但對可利用率有影響,或有其它特殊要求,才需要冗余配置。數據庫服務器需要冗余配置,以防止服務器損毀,數據丟失。
處理器模件的冗余。處理器模件承擔著控制邏輯的計算功能,它將從輸入模件傳輸過來的數據,經過計算后,通過輸出模件,驅動現場設備。處理器模件的癱瘓,將導致整個系統癱瘓或退出自動運行轉手動,因此處理器模件必須冗余配置,處理器模件之間配有一對冗余的連接線,實現處理器模件之間快速的、點對點的連接。在雙冗余配置中,處于運行的處理器模件,稱為主模件,熱備用的稱為從模件,從模件與主模件一樣,參與過程數據的計算,但不進行輸出,并且從模件檢測主模件的運行狀態,當檢測到主模件出現嚴重問題時,會在10ms之內無擾切換到從模件。
通道冗余。一個過程參數從現場傳感器輸入到I/O模件,進行A/D的運算,稱為一個通道。通道的冗余,在常見使用中,有二取一、二取二、三取二、三取一、四取二五種。選用哪種配置,是出于對有效性和安全性的綜合考慮,或者說,是對誤動和拒動的綜合考慮,誤動率和拒動率這兩個指標有一定的矛盾性,降低誤動率則將導致拒動率升高,例如對于開關量的二取一觸發邏輯,誤動率高于二取二邏輯,拒動率低于二取二邏輯。在控制系統中,側重于考慮低誤動率,在保護系統,側重于考慮低拒動率。還有一些更復雜的應用,比如在三取二后再進行二取一,在四取二后再進行二取一等,在核電站反應堆保護系統中,過程參數量送到四個通道,在每個通道里進行四取二表決(軟件表決),表決結果產生單通道停堆信號,該信號送到兩個不同類型的停堆繼電器,八個停堆斷路器分成四組,再次進行四取二表決(硬件表決),這種冗余配置充分體現了核電站保守設計的策略,當需要維修和試驗時,可旁通一個通道,變成三取二。
電源的冗余。在控制系統中,電源的冗余也是必要的,一般配置有雙交流電源輸入的電源模塊,當其中一個電源喪失,電源模塊自動切換到另一個輸入,不影響對機柜的供電。
(三)獨立性
保證獨立性要求的方式是隔離,隔離可阻止故障的傳播,包括實體隔離、功能隔離、電氣隔離等。實體隔離使用障礙物或距離,防止設備的故障從一個區域傳播到另一個區域。使用功能隔離,降低出現復雜瞬態的概率。使用電氣隔離,防止故障通過供電線路或信號線路傳播,光電耦合設備是常用的電氣隔離的方式。
在核電廠的反應堆保護系統中,有四個序列,這四個序列就是獨立的,首先在實體上是隔離的,分布在四個不同的房間,即使其中一個房間發生火災或其它事故導致該序列不可用,也不會影響整個反應堆保護系統發揮作用,同時,各序列之間沒有直接的電氣連接,序列之間的通訊,通過光纖或其它專用隔離裝置。
(四)其它
除了以上這些基本特點外,還有很多方面,體現了核電數字化儀控的特殊性,例如對于新技術的應用,一般要求經過驗證。先進性不是核電廠儀控系統設計追逐的主要目標,可靠性才是。一些企業采用新技術,解決現存的問題,來改進舊的設計,這是合理的,但采用過多未經驗證的技術,被認為是危險的。很多企業項目中使用了的國際領先或國內領先的技術數目多,或先進程度高,作為項目的亮點來推崇,這與核電廠的保守策略是相違背的。
另外,對于人因工程的考慮,在近來逐漸得到重視,人因被認為是可靠性和可利用性指標的重要貢獻;儀控系統的設計也要保證電廠在整個壽命期內,可維修和試驗,包括設備的替換和升級,冗余性也是解決在線試驗的主要技術手段;設計簡單化和標準化,有助于降低故障的概率;在儀控系統的開發、設計、集成過程中,也有V&V的要求,并且要求一個第三方的團隊對其獨立評審。
三.結束語
目前國內還沒有設計數字化儀控系統安全級平臺的能力,但正在通過與國外DCS供貨商合作的方式,逐步走進這個領域。
由于全數字化儀控系統采用統一的人機界面,為電廠的運行和維護提供了便利,因此也越來越受到電廠工程人員的青睞。同時,對于在建電廠良好的運行環境,消除了對安全的疑慮,全數字化的儀控系統正全面走上中國核電舞臺。
參考資料:
【關鍵詞】電力系統 綜合自動化 控制系統
一、引言
2008年春節來臨之時,我國南方遇到了半世紀未遇的特大雨雪冰凍天氣,南方電網設施遭受到了毀滅性打擊,一時間造成列車停運和較大部地區供電中斷,使南方電網遭受了前所未有的重大考驗。這次災害留給我們的教訓是深重的。電力系統自動化和現代化發展的水平,一定程度上影響著電力設施的穩定和安全。本文意在電力系統綜合自動化發展狀況和未來發展趨勢作簡要闡述。
二、電力系統綜合自動化相關方面的解析
電力系統綜合自動化是基于科技發展和計算機網絡技術的出現而逐步形成的一個概念,是一個綜合發電廠、變電站、輸配網絡和用戶的集成概念,其概念研究和實現的主要目的就是如何更好地掌控和監視電力從出廠到供應的全過程,使輸配過程更有效和通暢。電力系統綜合自動化主要包括電網調度自動化、發電廠自動化(包火力和水力發電廠)、電力系統信息自動 傳輸、電力系統反事故自動化、供電系統自動化以及電力工業管理系統的自動化。其實質就是如何使電力在生產―傳輸―用戶過程中實行有效自動化控制,從而實現電力供應的迅捷、損耗的最小和安全可靠。
圖1三層控制系統模型電力系統綜合自動化基本工作流程是,在相對的中心地帶的調控中心裝置現代化的計算機,以此向四周輻射網絡系統,圍繞這一中心的發電廠、變電站之間則設置信息服務和反饋的遠方監視控制裝置,并時時進行監控,從而形成了一個立體化的網絡覆蓋面,形成全面的暢通的信息傳達和指令傳輸。中心計算機負責總體調控,而相關的監控設備則主要負責諸如設備操作和事故內容的記錄、編制各種報表的記錄處理、系統異常事故的自動恢復操作和常規操作的自動化等。在此基礎上,形成以控制部件為中心,通過計算機和計算機的結合,以及終端硬件裝置與控制計算機的結合,運用各種軟件實現控制范圍的擴大和自動化程度的深化。電力系統綜合自動化采用的是分層控制的操作的方式,即在調度所、控制所和發電廠、變電站的各組織分層間,按所管轄功能范圍分擔和綜合協調控制功能,以達到系統合理經濟可靠運行目的的控制系統。當前,分層控制依據電力系統的大小一般分為二層和三層控制。具體情況如下圖1和圖2。
圖2二層控制系統模型中央控制所相當于一個中樞神經,負責總體性的控制。主要是負荷-頻率控制,主干系統的電壓控制,發電廠、變電站的監視系統,系統安全監視控制,調度記錄統計,發電計劃系統構成。配有CPU(控制用計算機)、CDT(循環數字遙測)、TC(遠方監視控制裝置)、SSC(系統穩定控制裝置)、VQC(電壓-無功率控制裝置)。中央控制所得主要功能就是維持整個系統的有效運行和設備的完整性。而中央控制所的下行任務則需要由地方控制所來完成,從而形成一個上下聯動的完整系統。地方控制所主要功能是對發電廠、變電所進行有效監控。對地方系統的電壓控制、安全監視、水工調度、運行記錄、報告和通報發電計劃與系統構成計劃等等,除發電廠無功功率控制裝置不配備外,其他設備功能基本與中央控制所相同,在此不一一贅述。
中央和地方控制所實際上是調度自動化的主要內容,其主要作用就是對電網安全運行進行時時監控、對電網實行有效的經濟調度以及對電網運行安全分析和事故處理。這些功能的實現必須有計算機系統和數據信息傳輸網絡為基礎的數據采集與監控(SCADA),配以自動發電控制(AGC),經濟調度控制(EDC),安全分析(SA)等等軟件來實施。
圖3配電所數字型保護控制裝置電力系統綜合自動化對變電站保護和控制也提出了更高的要求,它必須要具有集中控制功能和有先進的繼電保護和控制,并能遠距離控制、抗電磁干擾;有事件記錄;可無人值班;能適應全系統統一控制的需要;滿足分期建設的要求。配置的基本原則體現在:分層;數據分快、中、慢速傳遞;保護系統通信高度優先,但不經常占用;保護具有獨立工作能力;功能處理器配置成群;數據采集裝置設在開關站內;數據采集裝置的數量和地點應具有靈活性;備用方式的選擇具有靈活性。配電變電所數字型保護控制裝置構成如上圖3。
城鄉配電網的實現較為復雜。在實現主網、發電廠、變電所自動化的同時,國外先進的電力部門已開始用先進的配電設備裝備配電系統,組成配電SCADA系統,通過光纖等通信手段控制監測城鄉的配電,例如配電系統的電壓電流監測、控制自動重合器、啟動分路開關等。電力系統綜合自動化實施的一個至關重要的手段是:數據性信息的傳輸必須有一個可靠的調度通信網,傳輸電力生產過程中的安全監測數據,生產調度數據、遠動數據及行政、財務、供應及計劃管理數據等。電力系統綜合自動化中的信息傳遞主要分為從上至下和從下至上兩種方式。從上至下的信息傳遞一般稱為下行信息傳遞,主要是從各級控制所下達到發電廠、變電站的指令和操作信息,從下至上的信息傳遞一般稱為上行信息傳遞,就是傳達判斷、處理所需信息。
三、我國電力系統綜合自動化的發展方向
我國電力系統綜合自動化的發展方向就是全面建立DMS系統,通過DMS系統,一,可以提高電氣綜合管理水平,適應現代電力系統技術發展的需要;二,使電氣設備保護控制得到優化,消除大面積停電故障,提高供電系統的可靠性;三,能夠建立快速電氣事故處理機制,使故障停電時間減到最短,對生產裝置的影響也可以大大降低;管理人員可以隨時掌握整個電力系統運行情況以及電流。電壓、電量、功率等各種運行參數,實現電力平衡、負荷監控、精確計量和節約用電等多種功能;四,改變了現行的運行操作及變電值班模式,實現了真正意義的無人值守變電站管理方式,達到大幅度減員增效的目的。
四、對電力系統綜合自動化的幾點思考
電力系統綜合自動化是一個集傳統技術改造與現代技術進步于一體的技術總體推進過程。雖然,當前電力系統的綜合自動化已經進入以計算機技術和監控技術開發為主要標志內的階段,但對于我國這樣一個電力需求大、電網建設復雜而電力系統綜合自動化改革開始較晚的國家來說,在追趕先進技術的同時,還必須要注重對傳統技術和設備的改進,只有這樣才能保證電力系統綜合自動化的早日全面實現。
參考文獻:
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[2]高愛國.工業變電站監控組態軟件的設計與開發[D].華北電力大學(河北),2005.
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[4]徐民. 基于Web的縣級電網調度自動化系統設計與研究[D].湖南大學, 2007.
關鍵詞:核電廠、電儀系統、數字化改造
中圖分類號:TL48 文獻標識碼:A 文章編號:
一、數字化儀控發展現狀
常規電廠的全數字化儀控技術早在八十年代已經得到了很廣泛的應用,而核電站由于核安全保守政策的考慮和對數字化技術的疑慮,全數字化儀控技術一直未得到全面應用,但在某些非核安全相關的領域,還是采用了成熟的分布式控制系統,例如對汽機的控制保護、蒸汽發生器水位的控制等,甚至部分系統,在一個系統內使用了兩種不同的實現方式,如我國300MW的秦山核電站的通風控制,其非安全級部分全面采用DCS平臺,安全級部分用繼電器邏輯搭建。隨著江蘇田灣核電站數字化儀控系統成功投入使用,全數字化儀控技術才開始受到真正關注,在此后的新建擴建項目中,除秦山二期擴建項目繼續保留原儀控系統外,其它電站都準備使用數字化儀控系統,如嶺澳二期、紅沿河都使用了法瑪通的TXP+TXS系統,作為西屋AP1000依托項目的浙江三門核電和山東海陽核電,也將采用了COMMONQ+OVATION的全數字化儀控系統。
二、核電廠儀控數字化改造發展趨勢
目前,我國核電行業儀控數字化系統還處于起步階段,但隨著全球信息化和數字化技術的迅猛發展,核電儀表控制系統的數字化是當前核電技術發展的必然趨勢。日木福島發生核事故之后,客觀上對核電安全的要求提高,這也給儀控設備行業帶來了新的發展機遇,確保核電廠核能發電的安全可靠性成為核電廠儀控制數字化改造的驅動力。作為儀控數字化系統在國內首次應用的江蘇田灣核電站,其出色的運行業績為核電站儀控領域的發展提供了良好實踐。儀控數字化系統降低了人為誤操作引起的非計劃停堆停機的概率,井從軟件和硬件上確保了電站安全系統的}高可靠性;儀控數字化系統自田灣核電站投人臨時運行至今一直穩定運行,從米發生由于系統軟件或硬件原因造成的非計劃停堆;與傳統的模擬儀控系統相比,數字化儀控系統大大提高了核電廠運行的效率、安全性和可靠性。田灣核電站的投運,標志著國內核電市場全數字化儀控時代已到來,目前在建的核電站均采用了全數字化的儀控技術。
三、核電廠電氣系統
一般核電廠電氣系統示意圖如圖1所示。
圖1一般核電廠電氣系統示意圖
輸配電系統的設計與機組容量、電網系統環境等密切相關,各核電廠設計會有較大差異。將核電廠電氣系統納人DCS監控具有非常重要的意義。其主要特點有:
1、可減少使用控制開關、儀表、光字牌等,降低了事故發生的機率,同時減少控制器占用的面積。
2、DCS監控系統是采用標準化模塊集成,降低了設備的維護與維修費用和工作量,井且操作簡單,圖形化顯不更直觀。
3、DCS系統具有自檢功能,大大的加強了核電儀控的安全性,采用數字化運行規程能夠降低人為操作失誤帶來的安全隱患,并且具有連鎖保護功能,可以通過計算機對其控制。
4、數字化操作可以實現信息的實時顯不、交換與共享。DCS控制的電氣裝置能夠與核電儀控設備有機的結合在一起,完成遠程操控。
5、智能化的設備終端減少了電纜的鋪設數量,降低了核電廠儀控數字化改造費用。
四、核電廠儀控數字化系統方案
核電儀控系統是核電站“神經中樞”,體現了工業控制領域的前沿技術,可分為模擬、模擬加數字、全數字三種類型,經歷了三代的發展過程。火電廠儀控數字化系統主要形式包括分散控制系統DCS;可編程控制器PLC;現場,急線控制系統FCS。其中,分散控制系統DCS是火電廠采用模擬量控制發電機、發電爐、發電等的主要系統;可編程控制器PLC是火電廠采用開關量控制用水、用煤、用灰等的輔助系統;現場總線控制系統FCS是火電廠儀控全數字化發電控制系統。分散控制系統DCS與可編程控制器PLC經過多年的研究和完善技術已經非常成熟,可以將這兩個系統應用在核電廠儀控數字化系統中,將核島、常規島和部分核電廠BOP系統采用分散控制系統DCS以模擬量控制發電機、發電爐、發電等的主要系統;部分核電廠BOP系統的開關量控制可以采用可編程控制器PLC系統。另外直接采用現場總線控制系統FCS打造多變量與節點、串行和數字通信系統取代原有的單變量與節點、井行和模擬系統,現場總線控制系統FCS能夠實現核電廠數字化智能控制,其中包括的裝置有智能儀表、開關、執行器等。
五、核電廠儀控數字化改造研究
1、面對核電廠儀控系統設備的老化問題進行改造
核電廠儀控系統設備老化問題改造無論是采用分散控制系統DCS與可編程控制器PLC結合還是采用現場,急線控制系統FCS與可編程控制器PLC結合都可以解決設備老化問題,但是經過改造后的核電廠儀控數字化系統的耐用度和耐久性是兩者比較的關鍵。其中采用,急線控制系統FCS與可編程控制器PLC結合更具有較高的優勢,主要表現在總線控制系統FCS使用控制器數量較少,主要采用現場智能設備,解決了分散控制系統DCS大量控制器老化的問題;總線控制系統FCS的設備與系統之間的相互信息傳遞可以實現不同廠家、不同元器件的相互溝通,從而能夠解決設備元器件停產或者更新帶來的兼容性問題;總線控制系統FCS具有自我診斷的能力,從而能夠降低設備故障的發生。
2、核電廠儀控數字化系統性能研究
分散控制系統DCS和總線控制系統FCS都可以對核電廠性能進行提高,其中分散控制系統DCS經過多年的經驗積累,技術已經非常完善,井為很多核電廠所采用??偩€控制系統FCS是采用數字化智能系統,相比模擬信號精準度和可靠性更高。
3、核電廠儀控數字化系統功能研究
分散控制系統DCS和總線控制系統FCS都具有龐大的核電設備控制功能,但是總線控制系統FCS相對是從現場獲得信息,能夠更及時丫更全面、更真實。
4、核電廠儀控數字化系統可靠性研究
核電廠核能發電的可靠性是核電使用的關鍵環節,在可靠性方面總線控制系統FCS相比分散控制系統DCS具有無法比擬的優勢,其中包括:
(1)總線控制系統FCS的控制環節相比分散控制系統DCS少,所以降低了故障發生的環節??偩€控制系統FCS減少了分散控制系統DCS的大部分輸人/輸出單元和控制站,井且實現全數字化控制減少了數據傳輸的環節。
(2)具有自我檢測和診斷能力,對設備故障具有超前檢測、診斷和維護,保證了系統故障的降低。
(3)總線控制系統FCS的設備與系統之間的相互信息傳遞可以實現不同廠家、不同元器件的相互溝通,從而能夠解決設備元器件停產或者更新帶來的兼容性問題。
5、核電廠儀控數字化系統運行管理研究
核電廠儀控數字化系統儲存著完整的核電運行數據,井具有實時性。通過核電廠儀控數字化系統能夠提高核電廠的運行管理水平,對尤其是對核電運行數據庫的分析,其中包括安全性分析、可靠性分析、供電能力經濟效益等。
6、核電廠儀控數字化改造經濟性研究
核電廠儀控數字化改造對于核電的供應造成一定的影響,從改造方案上分析,總線控制系統FCS相比分散控制系統DCS更具有經濟性。因為,總線控制系統FCS變送器使用數量較少,采用的多功能現場智能設備直接完成對核電廠設備和一起的數字化控制。
結束語
通過對數字化儀控系統改造的闡述可以看出,核電站廠數字化儀控系統的科技改造,使數字化儀控系統運行很好地滿足了核電站機組生產過程監測和控制、保護的要求,優化了數字化儀控系統功能及其維修過程,保證了機組的安全、經濟、穩定運行,為探索數字化儀控系統的維護和優化創新提供了良好的借鑒。
參考文獻
[1]戴鵬.核電廠儀控數字化改造研究[J].核科學與工程,2011.
【關鍵詞】電力系統;自動化;控制;探討
電力系統自動化控制以它特有的性能,對電力調度、變電站、配電網自動化以及自動化進行控制,以確保電力系統健康穩定并安全地運行,大力推動了電力系統自動化控制技術的發展。
電力系統自動化基本工作流程是,在相對中心地帶的調控中心裝置現代化的計算機,以此向四周輻射網絡系統,圍繞這一中心的發電廠、變電站之間則設置信息服務和反饋的遠方監視控制裝置,并時時進行監控,從而形成了一個立體化的網絡覆蓋面,形成全面的暢通的信息傳達和指令傳輸,按所管轄功能范圍分擔和綜合協調控制功能,以達到系統合理經濟可靠運行目的的控制系統。
1 電力系統自動化控制的優勢
電力系統自動化控制的優勢是:(1)能迅速而正確地收集、檢測和處理電力系統各元件、局部系統或全系統的運行參數;?。?)根據電力系統的實際運行狀態和系統各元件的技術、經濟和安全要求,為運行人員提供調節和控制的決策,或者直接對各元件進行調節和控制;(3)實現全系統各層次、各局部系統和各元件間的綜合協調,尋求電力系統優質供電、經濟性和安全性的多目標的最優運行方式;?。?)電力系統自動控制不僅能節省人力,減輕勞動強度,而且還能減少電力系統事故,延長設備壽命,全面改善和提高運行性能,特別是在發生事故情況下,能避免連鎖性的事故發展和大面積停電。
2 電力系統自動化的重要方面
自動化是電力行業發展到一定水平的產物,是自動化技術、計算機技術以及電力電子技術發展的結晶,電力自動化系統規模較大,包含很多零部件和設備,一般來說電力系統自動化包括如下幾個方面:
2.1 電力調度自動化方面
電力調度自動化是當前電力系統自動化中發展最為迅速的一個方面,電力調度自動化技術要實現對電力運行系統中各項數據的有效采集、實時采集,保證電力調度的安全和穩定,從而提高電力系統的經濟效益,并充分保證電力系統市場的穩定和可靠,并在一定程度上對電力市場起到參考作用,也是電力自動化技術的核心所在,對整個系統的穩定十分重要。
2.2 變電站自動化方面
變電站自動化系統十分繁雜,涉及到現代電子、通信、信號處理以及計算機等諸多方面,主要實現對變電站遠動裝置控制、故障錄入控制、信號檢測控制、繼電保護控制等幾個方面,并對變電站進行適當的組合和優化,實時監控變電站內部所有運行指標進行監控。變電站是當前電力運行系統中耗能較大的一個部分,做好變電站自動控制,能夠降低運行成本和維護成本,從而提高運行效益,并且也保證了所供電能的質量。
2.3 配電網自動化方面
配電網的工作對人工的依賴度很高,在當前,我們已經實現了對配電網的孤島自動化控制,當前高度發展的通信技術和計算機技術為配電網自動化的網絡化提供了可能。配電網自動化設計到饋線自動化方面、自動制圖方面、地理信息系統方面、設備管理方面以及配電參數指標分析方面,配電網自動化是配電自動化系統的重要內容。網絡化配電網自動化技術要在孤島化自動化配電網技術的基礎上實現智能終端的開發、通信技術的實現和完善以及后臺應用軟件的完善三方面主要工作。在當前,我國電力建設飛速發展,但是從地域角度來看,發展還較不平衡,要按照國家建設的大方針以及各地區實際情況逐步推廣和發展。
3 電力系統自動化控制的技術
隨著生產的不斷發展變化,人們對電力系統控制的要求也越來越高,在電力系統中不斷地引進一些先進的控制手段。目前在電力系統中主要有五種典型智能控制技術。
3.1 模糊邏輯控制技術
模糊邏輯控制法使電力控制變得易于掌握而且十分簡單,且在家用電器中也顯示出其優越性。通過建立模型來實現控制是如今較為先進的方法,實踐告訴我們它的優越性巨大。模糊控制理論有著非常廣泛的應用。例如我們日常所用的電熱爐、電風扇等電器。電熱爐一般用恒溫器來保持幾檔溫度,以供烹飪者選用,模糊控制的方法很簡單,輸入量為溫度及溫度變化兩個語言變量,每個語言的論域用5 組語言變量互相跨接來描述。
3.2 神經網絡控制技術
神經網絡是由大量簡單的神經元通過一定的方式連接而成的。由于神經網絡具有本質的強魯棒性、并行處理能力、非線性特性以及自學習自組織的能力,因而得到大家的普遍關注。神經網絡根據一定的數學算法調節權值,把大量的信息隱藏在其連接權值上,實現將神經網絡從n維空間到m維空間非線性的復雜的映射。目前神經網絡理論研究主要集中在神經網絡模型及結構的研究、神經網絡學習算法的研究、神經網絡的硬件實現問題等。
3.3 線性最優控制技術
最優控制是將最優化理論用于控制技術的一種表現,是現代控制理論的重要組成部分。線性最優控制技術是目前的現代控制理論中最成熟且應用最多的一個技術。有學者提出了利用最優勵磁控制手段提高遠距離輸電線路輸電能力和改善動態品質的問題,取得了一系列重要的研究成果。該研究指出了在大型機組方面應直接利用最優勵磁控制方式代替古典勵磁方式。另外,最優控制理論在水輪發電機制動電阻的最優時間控制方面也獲得了成功的應用。
3.4 專家控制技術
專家控制技術在電力系統中應用十分廣泛,能夠實現對電力系統的警告控制、特殊狀態的識別、緊急狀況下的應變處理、系統數據的回復以及適當的模態分析,此外在切負荷方面、系統規劃方面、電壓無功控制方面以及故障點的隔離方面均有很大效果。在當前專家控制還存在很大的局限,需要在動態安全分析以及通信接口方面進行進一步的探索。
3.5 綜合智能控制技術
綜合智能控制技術就是講現代控制技術和智能控制技術結合起來,并在電力運行系統中,應用專家控制技術以及神經網絡控制技術,并雜糅進模糊控制技術。這種技術往往解決大型電力系統,但是多種控制技術的共同應用對控制模型的建立工作以及控制的實施工作帶來了很高的難度。
【關鍵詞】 變電站 綜合自動化系統 升級改造 后臺操作隨著陜焦公司生產經濟的迅猛發展,傳統的變電所已經遠遠不能滿足現代電力系統管理模式的需求,變電站綜合自動化系統技術在本公司得到了廣泛的應用。目前,變電站綜合自動化系統分散運行于陜焦化工有限公司的兩個變電站和六個開閉所,在設計建設初期,陜焦公司一直將推廣應用該供電自動化過程控制系統放在非常重要的位置,要求與變電站同時設計、同時投運。
1 變電站綜合自動化概要及在陜焦公司變電站運行中的作用
變電站綜合自動化是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術實現對變電站主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、控制、保護及調度通信等的綜合自動控制監視功能,它全面提高了陜焦公司變電站的技術水平和管理水平與供電質量,帶來經濟效益的同時也促進了配電系統自動化的發展。如何才能實現自動化控制功能呢?變電站綜合自動化系統功能自動化,分層、分布化結構,操作監視屏幕化,運行管理智能化,通信手段多元化,測量顯示數字化,要完成一系列指標需要變電站綜合自動化系統必備以下條件:(1)繼電保護功能;(2)操作控制功能;(3)測量與監視功能;(4)事件順序記錄與故障錄波和測距功能;(5)人機聯系功能;(6)電壓、無功綜合控制功能;(7)低頻減負荷控制功能;(8)備用電源自投控制;(9)通信功能。
2 變電站綜合自動化系統在陜焦公司的應用及分布
陜焦公司變電站綜合自動化系統它在陜焦公司,下面將變電站綜合自動化保護系統的名稱型號以及在陜焦公司的安裝投運時間位置簡單匯總到以下表格:(如表1)。
變電站綜合自動化系統簡單介紹(如表1)。
3 綜合變電站自動化系統的特點
綜合變電站自動化系統將陜焦公司的一次設備與系統控制裝置整合在一起,電氣抗干擾性能,設備抗熱寒、抗雨雪、防腐蝕等各項環境指標將達到極高的地步,使保護監控一體化。它實現了對供電系統各負荷、電流、電壓、有功電量、功率因數等參數的實時監控,開關柜遠距離后臺操作,當供電負荷發生過流、低電壓等故障時,可迅速將故障回路切斷,降低了運行人員的工作強度,確保了操作人員安全,使供電系統安全可靠運行。
4 變電站綜合自動化系統在陜焦的發展前景
變電站綜合自動化系統自投運來,運行雖然一直比較穩定,但隨著時代的進步與科技的發展,傳統變電站不斷涌現出新的問題,使變電站采用更先進系統的技術改造來取代老系統成為一種必然趨勢。變電站綜合自動化逐漸取代了傳統的變電站,提高了供電質量與電力系統的運行管理水平,降低了造價減少總投資,促進無人值班變電站管理模式的運行。自2009年以來,陜焦公司將老高壓配電室逐步拆除用新系統所取代,目前陜焦公司兩個變電站與六個開閉所均采用綜合自動化系統,它不但使操作工的工作環境有了很大的改善,還使系統安全平穩運行,在使用的同時,檢修人員定期對系統中的重要設備及關鍵裝置進行檢查、試驗、維護、保養,2015年5月份為確保公司甲醇廠供電系統安全平穩運行,公司又對214、215開閉所綜合保護自動化系統進行了升級改造,及時對存在隱患的無擾動穩定控制裝置進行更換,確保供電系統安全穩定運行。變電站綜合自動化系統在運行的過程中,還會不斷涌現出新的問題需要我們去面對,我們一定會迎難而上,不斷去挑戰與克服重重困難與險阻,將陜焦變電站綜合自動化技術更上一個新臺階。