智能电网时代智能电厂自动化创新思考21

智能电网时代---智能电厂自动化创新思考报告人：章素华中国华电集团公司电气热控技术研究中心智能电网(SmartGrid)时代的智能电厂智能电网背景下的电源点模式，毫无疑问，就是智能电厂智能电厂的核心任务是什么呢？智能电厂的核心任务就是安全、高效、低污、智慧的提供发电能源。中国能源网图示智能电厂的核心任务和技术特征？智能电网技术特征:以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网，具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征。智能电厂技术特征:以物理电厂为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电厂高度集成而形成的新型电厂，具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征。数字化电厂与智能化电厂概念？数字化电厂概念:以物理电厂为基础，从项目可研、设计、基建、运营各个阶段的数字化电子文件关联起来，用0&1来表述电厂。中国数字化电厂模式：有信息网、控制网、现场网三种模式，以及采用了数字仪表、PLC、DCS、SIS等数字化设备的电厂。智能化电厂概念:以物理电厂为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电厂高度集成而形成的新型电厂，具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征。以上技术，可以用智能化来反概括，智能化侧重智能和网络的互动，就像人的大脑和神经相互作用。现代发电厂的智能分布描述1智能分布，无处不在现代发电厂的智能分布描述21＃机组OS操作员站辅机操作员站中央控制室MIS接口机100MEthernetSIS接口机100M冗余工业总线1#单元机组循环水辅助系统GPSESU工程师站TDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+循环水远程I/O站×1个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余TDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+TDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+...厂用电保护测控装置NCS控制柜×n个MCXXPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATC（交流采样）主设备保护柜2－4个MCXXPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATC电气二次直流UPS柜×n个MCXXPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCTDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+TDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+TDMP-315微机保护运行跳位合位华电南自天元控制公司显示窗—+...厂用电保护测控装置FGDECS网控NCS输煤输煤控制站5－8个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余燃油控制站1－3个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余燃油泵房化水除渣除渣控制站3－6个电气操作员站2＃机组OS操作员站100M冗余工业总线R－Net2#单元机组F-Bus现地操作站2#单元机组1#单元机组DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余现地层电子间监控层信息层调度I/O-BusMCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余化水控制站4－8个...循环水循环水远程I/O站×1个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余ESU工程师站ECS控制柜×3个MCXXPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATCPM300-1AATC（交流采样）（测控单元）DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余MCXX×1个DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余×2个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余MCXXXECSETS控制柜×1个DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余MCXX电源系统继电器辅助机柜4－10个MCXX汽机控制柜3－8个DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余锅炉控制柜3－10个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余公用电气控制柜公用控制柜MCXXXECSETS控制柜×1个DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余MCXX电源系统继电器辅助机柜4－10个MCXX汽机控制柜3－8个DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余锅炉控制柜3－10个MCXXDPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余HS历史站HS历史站典型火力发电厂仪电一体化控制系统（DCS+NCS+ECS+FGD+BOP）总貌图脱硫操作员站MCXX脱硫控制柜DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余×3个MCXX脱硫控制柜DPUIDPUII电源CPU冗余电源CPU冗余×3个FGD数据交换机ESUES/OSR－NetI－NetI－NetF－Net智能分布，无处不在，几乎分布在每个设备上。对分散式控制系统---智能分散的再理解全分散式控制系统DCS（Discountcontrolsystem），70年代DCS诞生，被西方媒体称为“跨越式技术进步”。DCS核心技术特征：信号标准化、CPU分散、全面冗余、图形化编程、积木块拼达（软件&硬件）、网络灵活等等。智能分散概念：智能分散---是自动化发展方向，任何流程设备都可以智能化，智能附体。通过网络技术，将智能贯穿起来，形成聪明互动的设备。另外，智能分散，还体现在多核，为了实现一个复杂功能，可以设置多CPU协同工作，直到智能满足需求。分散控制系统诞生有~30年，物竞天择适者生存，现代电厂已经离不开DCS，我们再次回顾“分散控制”的含义。智能更加分散，分散到每个设备，智能OEM嵌入，即可成为智能化设备，不一定CPU嵌入，也可以是智能PLC嵌入，流程工业的设备都可以做到智能化。架构智能化网络，分组、分层、分工艺流程归纳网络框架，从设备层、工艺组进行网络规划。网络要简洁，可靠，流畅，智慧。更加聪明的人机交互友好环境。更加便捷的图形化编程技术。更加包容的第三方通讯功能。与DCS&FCS系统兼容的智能可组态仪表仪器的开发。智能化电厂---创新技术思考智能化电厂---创新应用思考要从数字化电厂走向智能化电厂，发挥分散智能和网络作用。发电厂要逐步走向“炉机电辅”一体化控制方向，技术同质的网络、硬件、软件会给发电厂市场运营带来实质性便利。发电厂电气ECS要更加彻底的纳入DCS，保留微机保护装置，作为第三方仪表接入，统一管理。辅机程控中的PLC，逐步走向辅机OEM内置智能，作为第三方设备与电厂主干控制系统通讯。架构厂级优化DCS系统，尽早实现实时优化控制，使得SIS分工更加合理，SIS专职负责生产数据的汇总和分析。热控专业创新思考---关注光学传感器光学传感器是光纤、微型机械、电子电路技术紧密结合，基于光学反射和光波光谱的原理，进行测量计算，独特优越性能，已经被广泛地应用于各行各业，主要优点归纳如下：1）先天抗电磁干扰能力，在强磁场、强电场环境里，在微波、等离子体、X光环境里，不受干扰，可靠工作；2）具有快速、精密的特点，任何气体、物体的密度或波长的微量实时变化，光都会迅速捕获并转换成有效信息；3）没有金属导体，防爆安全，没有污染、不消耗额外能源的一种绿色节能型的高科技产品。4）体积可以实现微型化，小到米粒针尖般，可以集成在光缆中间，可说光纤敷设到那里，光学传感器就可以安装到那里。5）应用领域及其广泛，电力、交通、石化、航天、军事、国防、医疗、电子、半导体等行业，都有光学传感器用武之地。纯气体类（探测氢气、氦气、氧气、氮气的密度和状态）组分气体类（CO2、SO2、六氟化硫等等）电量类（基于晶体偏振光的光CT、光PT技术）物理量类（热工测量涉及的温度、压力、流量、位移、脉冲、开关量等等，技术全部成熟。）电弧光类（电弧光、闪电弧光等测量、保护）光谱分析类（测量物质特性、含量等）综合功能类（几种测量值交叉测控功能，属于特殊型）光学传感器产品分类三款光学传感器产品介绍光纤温度传感器采用弧光作为保护动作原始信号，保护装置动作速度可从15-20ms提高到2-6ms，速度提高10倍之多，中国弧光保护产业几乎为零。图示：1)弧光探头；2）光缆；3）光电转换器；光纤温度传感器已经在开关柜触头温度检测、发电机静子线圈温度、变压器油温测量等领域取得应用，除了没有电磁干扰外，还有以下优点:*精度高，时域测量。（±0.01C）；*测量范围宽。（-200C~450C）*稳定性好。（终身不用标定）；*成本低。（可与传统电学温度传感器相比）氢气测量装置：弧光保护装置：弧光保护主体单元单点多点微型手持热控专业创新思考---测控智能要深入现场，填补FCS空白我们知道，DCS与FCS是互补技术，FCS实践证明还存有空白，例如：RTD&TC，非智能的电动头、电动阀、电动机泵组、离散I/O点等等。现场总线技术标准没有规定，一定要把智能内置在设备里面。常见的温度远程I/O装置，就是DCS向下的延伸的例子，不必把非常低廉的RTD、TC做成现场总线仪表，远程温度I/O装置体现了FCS技术特点。将DCS的I/O总线向下延伸，通过总线给非智能设备和工艺系统加上智能，将一组工艺系统综合信号接入“远程智能综合测控装置”，嵌入智能，实现智能化测控。如图所示：CPUCPU热控专业创新思考---DCS提升自身功能，更上一层楼我们曾经将著名国产DCS模件，送到电磁实验室测试，电磁兼容性勉强过II级，耐压仅400伏左右。从市场上采购的集成外购件，大屏幕、工控机、显示器、HUB、UPS、电源等设备，他们的电磁兼容性都非常可靠吗？几乎没有DCS厂家，会去严格测试这些外购品，发电厂不锈钢监控台屡屡有麻手现象，说明干扰地电位不小，外购品与制造产品一样，工程集成范围的产品，一样要采取手段，确保过硬的性能指标。DCS需要苦练内功的地方很多，不能停留在模仿国外产品基础上，除了电磁兼容、外观、内部电路外，功能创新是最重要的，功能创新会给用户带来便利，例如开发交流电量模件，在DCS画面上就能看到电压电流的数据，对设备启停很有帮助。热控专业创新思考---功能块和功能模件创新大家知道，DCS的FB软件功能快，可以不受限制的调用，是最好的资源节约，那些专家级又好又实用的先进控制策略，完全可以通过院校专业研究者，编制成为多输入多输出专用FB功能块，每一个特殊FB功能快的诞生，都会惠及DCS产业和用户。基于软件技术的进步，先进的DCS可以直接将CAD绘制的SAMA图转化为组态程序，DCS的监控画面可做成三维、报警也可采用动漫方式。开发多种I/O信号类型的特殊功能模件或装置，发电厂大量应用的电气、化学、气体，由于电气的电压电流是微秒---毫秒级的速度，需要极其快速的测判周期，完全可以采用前端CPU处理技术，实现端口处理快速性，将结果打上时间标签上传。专用软件块和专用硬件模块，通过组态实现，功能完善，会极大惠及DCS行业和广大用户。热控专业创新思考---架构厂级DCS，与SIS协同工作据业内专家介绍，日本某电厂设有一个“厂级DCS”系统，专门管控下层的几台套发电机组，架设“厂级DCS系统”，很有道理。实时数据到了SIS/MIS信息层面，更多的是对实时生产数据进行存储、归纳、分析，满足企业管理层面的需要。SIS完成的各种询优计算，可以通讯给厂级DCS，由厂级DCS完成优化控制