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-1-第四节电厂分散控制系统的自动化信息实现电厂自动化功能是依据分散控制系统作为其控制设备实现的。电厂自动化本身就是一个信息处理的过程，而分散控制系统则是信息处理的设备。根据电厂信息处理的自动化要求，它们可分成不同的自动化监控信息系统，目前已成熟应用于各大电厂的系统有DAS，MCS、CCS、SCS、DEH、FSSS，它们由各自对应的过程控制单元加以实现，由操作人员接口站进行信息的集中处理。一、数据采集系统（DAS）数据采集系统是属于电厂过程信息的计算机监视系统。图4-1所示，为DAS系统的示意总体结构图，随着计算机监视系统的应用发展，DAS系统逐渐与生产管理系统一体化，组成计算机监视与生产管理一体化的网络系统。对面向生产过程信息的DAS系统主要包括三方面：一为输入/输出（I/O）过程通道；二为高速数据通信网络（总线）；三为操作员站、工程师站等人机接口单元。它的信息化功能主要从操作员站上显现，由工程师站进行其功能的组态。图4-1多级网络式结构DAS总体示意图1。数据采集与显示电厂生产过程的各种变量，如温度、压力、流量等称为模拟量；而设备状态，如泵、风机的启/停，阀门、挡板的开/关称为开关量。数据采集系统的数据采集就是通过各种测量元件、变送器、开关接点、继电器等将模拟量和开关量信号引入计算机系统。对于模拟量中的温度信号，通常直接由测温元件引入计算机系统，这些测温元件通常为热电偶或热电阻；压力、流量、差压以及其他非电量的测量，通常要通过变送器，将过程变量转换成标准的电信号，如4~20Madc、1~5VDC等。对于一台大型火电机组来说，数据采集系统所要采集的数据面广而量大。一台600mw机组索要采集的模拟量和开关量的数据总达4000~6000点至多，这些数据分布在电厂的各个部位。数据采集通常是将就地测量的测温元件、变送器、开关接点等用电缆引导到电子设备端子板，通过I/O过程模件引入DAS系统的机柜内集中处理，它属于大型分散控制系统设备的一部分，即DAS部分。目前还有一种用于电厂测量环境条件恶劣的场所的，采用的智能测量前端，由它们将现场的模拟量和开关量直接转换为数字信息，采用数字通信与远方的主机进行通信传输现场数字信号，通常称为远程I/O，目前它也是连接到DCS的DAS系统中的，主要是对电厂的一些辅助信号作检测。目前已有分散控制系统将集中I/O模件和远程智能I/O前端结合起来应用，这种形式的应用既有DCS系统成熟的软件体系，又可根据现场分散设备的具体情况灵活配置远程智能I/O前端，这样将远程智能I/O前端的应用扩大到大型火电机组。在火电厂使用成熟，历史悠久的远程智能I/O是QD系列，它有极强的抗干扰能力，分辨率达24位，易与不同类型的DCS连接，完成火电厂锅炉水冷壁温度、汽轮机气缸壁温及发电机线圈温度的检测和监控。DAS系统通过显示器屏幕显示信息，它是火电企业信息化后通用的信息显示形式，其画面种类有：（1）模拟图。用不同画面分别表示机组概貌和锅炉、汽轮机、发电机、厂用电等各局部工艺系统的流程，画面内辅以模入、开入活参数，如流量、压力、温度、调节阀门开度等模拟量参数，辅机的启、停状态，-2-阀门/挡板的开、关状态等开关量信号。（2）棒状图。将同类参数用水平或垂直棒图排列在一起，形象地显示数字大小或越限情况。（3）曲线图。可显示趋势曲线、历史曲线和机组启、停曲线等。(4)相关图。以任一主要参数为中心、与若干与其相关的参数组成一幅画面，以便于对主要参数的综合监视和分析。（5）成组显示。可从所有模拟量中任选若干个参数组成一幅画面，现实内容包括点号、名称、参数值、越限情况或成组开关量信息。（6）检索类画面。包括标号检索、目录检索、模拟量报警及切除一览、开关量跳变等。（7）报警类画面。当有报警产生时，相应的报警组在显示画面上闪光，并有声音报警，报警确认后，闪光变为平光。（8）模拟量控制画面。一幅画面显示一个或数个控制回路的变量、定值、输出以及控制回路的手动/自动状态切换和增/减操作。（9）开关量控制画面。一幅画面显示一个或一组设备的启/停或开/关允许条件、启/停或开/关的操作及其状态。（10）诊断显示。诊断显示包含了系统和子系统一级的信息，这些信息是操作者了解到可测故障的情况、颗监视系统状态和一些性能指标等。从系统状态显示图上可方便得得到各子系统的工作状态。进入子系统状态显示后，可进一步观察子系统的状态显示和诊断结果。如今如此显示中的I/O状态显示，还可以得到各通道信息标签（TAG）。诊断信息画面反映了子系统的类型和状态、故障发生时间、单位时间内故障的次数、事件描述、类型等。系统性能显示画面反映了CPU负荷率、存储器利用率等，画面用数字或棒状图显示。2。火电机组主要测点及其分布大型机组测点多、分布广，几乎包容了机组几各工艺系统的全部主要参数和主要设备状态。通常来说，下列主要工艺系统的参数应纳入DAS系统。（1）空气系统空气系统的主要模拟量输入有：送风机出口风压力、空气预热器后风压力、二次风总风压力、一次风机出口压力、一次风总风压力、送风机入口风温度、暖风器出口风温度、空气预热器出口风温度、送风总风量一次风总风量。空气系统的主要开关量输入有：送风机润滑油压力状态、送风机喘振差压状态、送风机及相关挡板状态、一次风量及相关挡板状态。（2）烟气系统烟气系统的主要模拟量输入有：炉膛压力或负压、空气预热器后烟气压力、除尘器后烟气压力、空气预热器后烟气温度、烟道各段烟气温度、烟气含氧量、炉膛温度。烟气系统的主要开关量输入有：炉膛火焰监视、火焰检测其冷却空气状态、引风机及相关挡板状态、空气预热器及相关挡板状态。（3）燃油/制粉系统燃油/之分系统的主要模拟量输入有：磨煤机入口压力、中速墨出口风压力、粗粉分离器后风压力、排粉入口压力、磨煤机进出口风压差、锅炉供回油压力、磨煤机入口风温度、磨煤机出口风粉混合物温度、排粉机进口风粉温度、锅炉燃油温度、燃油流量、给煤量。燃油/之分系统的主要开关量输入有：磨煤机及相关挡板状态、排粉机及相关挡板状态。（4）蒸汽（主蒸汽、抽汽、辅助蒸汽）系统蒸汽系统的主要模拟量输入有：汽包饱和蒸汽压力，过热器出口蒸汽压力、汽轮机第一级压力、汽轮机主汽门后蒸汽压力、各段抽气压力、汽轮机高压缸排气压力、再热气出口蒸汽压力、汽轮机中压缸进汽压力、汽轮机排汽真空、高低压缸轴封汽压力、给水泵汽轮机高压进汽压力、给水泵汽轮机低压进汽压力、给水泵汽轮机汽封汽压力、除氧器汽源压力、除氧器压力、汽轮机高低压旁路减压器后蒸汽压力、给水母-3-管水压力、过热器减温器入口汽温度、过热器减温器出口汽温度、过热器出口器温度、汽轮机主汽门前汽温度、汽轮机高压缸排气温度、高压缸排汽管上下汽温度等。蒸汽系统的主要开关量输入有：蒸汽系统各主要管路的阀门状态。（5）凝结水系统凝结水系统主要模拟量输入有：凝结水泵出口水压力、凝结水升压泵出口水压力、凝结器出口凝结水温度等。凝结水系统主要开关量输入有：主要工艺阀门状态、凝结水泵状态，凝结水升压泵状态。（6）给水系统给水系统主要模拟量输入有：给水泵出口水压力、至锅炉给水压力、再热减温水压力、过热减温水压力、电动给水泵润滑油温度、给水泵入口流量、再热减温器减温水流量、过热减温器减温水流量、给水流量、直流炉汽水分离器水位、汽包水位等。给水系统主要开关量输入有：给水管路主要工艺阀门状态和给水泵、给水前置泵状态。（7）循环冷却水系统循环冷却水系统主要模拟量输入有：凝汽器入口或出口循环水压力、循环泵出口水压力、循环水母管水压力、凝汽器入口循环水温度、凝汽器出口循环水温度。（8）汽轮机本体系统汽轮机本体系统主要模拟量输入有：汽轮机润滑油压力、汽轮机调速油压力、汽轮机支撑轴承温度、汽轮机推力轴承温度、汽轮机转速、汽轮机差胀、汽轮机气缸膨胀、汽轮机转子轴向位移、汽轮发电机组轴承振动、汽轮机润滑油温度。（9）发电机氢油水系统发电机氢油水系统主要模拟量输入有：发电机氢汽压力、空气侧密封油压力、氢气侧密封油压力、水冷发电机冷却水压力、氢气侧密封油回油温度、空气侧密封油温度、密封油进油温度，发电机进出口氢气或空气温度、定转子冷却水流量。另外，随着DCS的发展，有些电厂电气参数也被纳入到DCS的DAS中，这些参数是通过智能化多功能电器参数测量仪表检测，再通过通信进入DCS中的。3。显示器显示画面的调用一台大型火电机组，要有几百幅画面，例如一台600MW机组一般有300多幅，为了能在如此多的画面中尽快调用出所需的画面，通常设计了横向及纵向调用图，形成了一种倒“树”状结构。对于一般的画面要求按键次数不超过3次，重要画面的调用要求按键次数在1~2次。一般的，分散控制系统的画面调用，可用下述5种方法较快地进行：（1）通过总图及以下的调用指导调用。如系统总貌系统图等可调用任意图形。（2）通过菜单调用。区域菜单可调用系统图、控制图、状态图、趋势图。（3）通过用户功能键进行调用。（4）通过报警现实选择器调用。（5）通过每一幅画面的文件名调用，文件名一般按照工艺系统来定义。4。制表打印和报警制表打印一般分为定时打印和随即召唤打印两种。定时打印主要是常规的工作日志报表打印，有分值报表、日报表等，分别在每值、每日的终了时，对预定的参数按小时测量值机平均值、累计值一次性打印。随机打印属于由发生报警激活的打印，特别记录了模拟量越限和复位时间或开关量变态时操作性质和时间。另外随机打印还可对事件顺序记录进行随机打印，要求时间分辨率达1~3ms；事故追忆打印也即对引起机组跳闸的事故，井事故发生前若干分钟（通常为5~15mim）及事故后若干分钟（通常5~15mim），按一定时间间隔（通常10~20s）对指定的若干个参数变化值进行打印。参数越限或运行辅机跳闸需报警引起运行人员的注意，及时调整，保证机组的安全运行。这种报警功能不仅通过打印报警功能实现，还需通过屏幕显示实现，包括声光报警等。-4-5。在线性能计算在线性能计算主要是定时进行经济指标计算，如锅炉效率、汽轮机效率、热耗、煤耗、厂用电率、不给水率等的计算，此外也包括二次参数计算：对来自I/O过程通道的信息进行二次计算，包括补偿计算，变化率、累计、平均、差值、平方根、最大值、最小值等的计算。在线性能计算的关键是要给出正确、合理的计算公式和可靠的现场测量数据。性能计算刻有下列6项：（1）汽轮机效率。对高压缸、中压缸、低压缸分别计算热效率。（2）锅炉效率。用热损失法和输入输出法两种方法计算。（3）凝汽器性能。计算理想传热系数、实际传热系数以及两者的比值。（4）给水加热器效率。主要计算三台高压加热器的端差、冷端温差、温升。（5）预热器效率。计算总效率，以实际效率与理想效率之比表示。（6）机组质量与能量平衡。计算汽耗、热耗、流量、机组热效率等。上述性能计算每10mim计算一次，对于所要用到的点，所取的值是10mim内的平均值。计算结果与所需要的中间结果均放入数据库中，随时可用于点显示、画面显示、报表等。6。操作指导可根据用户要求设置机组启停操作指导、最佳运行操作指导、预防或处理事故操作指导等。操作指导是通过显示器屏幕显示具体的操作步骤知道操作员进行操作，以保证机组的安全、经济运行或启/停。二、单元机组协调控制系统（CCS）1。单元机组协调控制系统的任务随着电力工业的发展，高参数、大容量的火力发电机组在电网中所占的比例越来越大，电网因用电结构变化，负荷峰谷差逐步加大，因此要求大型机组具有带变动负荷运行的能力，以便迅速满足负荷变化的需要及参加电网调频。大型机组通常都以锅炉-汽轮机-发电机组成单元制运行方式。在这种运行方式中，锅炉和汽轮发电机共同维持外部负荷要求，也要共同保证内部参数运行（主要是主蒸汽压力）稳定。单元机组的输出电功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求得平衡关系；主蒸汽压力反映了机组内部锅炉与汽轮发电机之间能量供求平衡关系。就负荷控制而言，锅炉和汽轮发电机是一个不可分割的整体，是一个联合的被控对象。由于锅炉和汽轮发电机的动态特性存在很大的差异，即汽轮发电机负荷响应快；锅炉负荷响应慢。所以单元机组内外两个能量供求平