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摘 要：高寒地区直接空冷机组的安全运维具有一定的特殊性，机组自动保护控制对电厂中国产DCS系统应用提出更高的要求。该文阐述了内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司两台超临界600 MW直接空冷机组的DCS系统在网络结构、软硬件、DEH三方面的配置，并对系统功能划分以及定期维护中的DCS日常巡检内容做出了概括性全面介绍。在此基础上，针对机组DCS系统投产5年来的问题和改进做了介绍。这对完善国产DCS系统功能、发展智能电厂具有一定的基础意义。
关键词：高寒地区 超临界机组 直接空冷 DCS系统 应用实践
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0122-03
关于DCS在直接空冷机组的应用，国内已有相关研究：早期李健等人分析了国产DCS系统在600 MW火电机组可能存在的应用风险并给出相应建议[1]；张洁浩基于MATLAB软件对导入的DCS内部数据进行分析，做了一些空冷系统部分的控制参数优化和故障诊断工作[2]；朱志军等人针对DCS在高寒地区超临界600 MW机组中的应用问题，结合LN2000-DCS控制系统组成部分的结构、配置和特点进行了介绍[3]；王丽丽针对和利时DCS在电厂应用中出现的典型问题进行了探讨研究，给出一些切合实际的优化建议[4]。然而，针对高寒区超临界600 MW直接空冷机组的DCS应用实践探讨的文献较少。内蒙古国华呼伦贝尔电厂一期（2×600） MW超临界直接空冷机组采用的杭州和利时MACS-V6分布式DCS与DEH一体化控制系统，硬件采用SM系列硬件。文章就呼伦贝尔电厂一期系统配置、功能划分及日常巡检内容做出详细介绍，并对投产后5年内运营中遇见的问题做出总结。
1 系统配置
1.1 网络结构
和利时分散控制系统的网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络3个层次。MACS-V6系统单元机组上层网配置5台操作员站、两台工程师站。下层网共有34个I/O控制站在主机1号域（#10～#43站），完成单台机组的DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS、DEH功能；#44～#49站在公用0号域，完成公用系统的监控功能。两台工程师站和五台操作员站分别完成软件组态和生产过程的监控管理。同时单元机组配置3台（A、B、C）互相冗余的I/0服务器，公用系统配置2台（A、B）互相冗余的I/0服务器，完成机组I/O功能；单元机组配置两台（A、B）互相冗余的历史/实时服务器，实现实时监控及历史数据存取功能。
1.2 软硬件配置
MACS系统是通过以太网和基于现场总线技术的控制网络连接，由工程师站、操作员站、现场控制站、通讯站、系统服务器组成的综合信息系统。MACS系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站（包括控制器、电源模块和I/O模块）、通讯站、系统服务器、监控网络、系统网络、控制网络等组成。其中监控网络实现工程师站、操作员站、通讯站与系统服务器的互连，系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。MACS系统软件包括：离线组态软件、操作员站软件、服务器软件、现场控制器运行软件、工具包等。MACS实现功能：数据采集、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显示、控制调节、高级计算、组态、打印、诊断等。
1.3 机组DEH系统
DEH系统采用和利时公司的MACS V6产品同类型控制器，同时缩短了控制器处理周期。通讯上采用与DCS同样的通讯网络进行通讯，对设备的可靠性、网络的安全性提出了更高的要求。
2 系统功能划分
公司每套DCS系统包括FSSS、MCS、SCS、DEH、 DAS等功能，监控范围除锅炉、汽轮发电机组及辅机系统、发变组及电气厂用电源系统外，还包括空冷系统、旁路控制、辅机冷却水泵房系统、锅炉吹灰设备、烟气脱硝SCR区域、燃油泵房设备等的控制。单元机组共分3个域，#10～#49站情况如表1。
3 DCS日常巡检
工程师站环境温度保持在0℃～30℃，湿度保持在30%～70%范围内。
3.1 系统状态画面检查
各I/O控制站内主存主控单元颜色分别为绿色和黄色，各I/O模块状态颜色为绿色；负荷率不超过60%，机柜温度不超过35℃。控制网络128网、129网及系统网络130网、131网颜色均为绿色。各主从服务器颜色分别为绿色和黄色，负荷率不超过40%。各操作员站、历史站和通讯站颜色均为绿色。各I/O控制站负荷率最大不超过60%。
3.2 系统日志及报警检查
设备日志检查，无I/O设备故障信息及I/O模块报警。SOE日志检查，SOE信号动作正常，分别率不小于1ms。工艺报警检查，模拟量和开关量报警正常动作，系统正常记录报警值。操作日志检查，正常记录设备操作。
3.3 工程师站设备检查
液晶屏、鼠标和键盘无污垢，显示清晰；鼠标和键盘灵敏。工程师站机柜主机卫生清洁，运行正常，UPS电源工作正常。机柜风扇运转正常，机柜内温度不高于30 ℃。
3.4 DCS操作员站检查
检查内容：操作员站画面显示清晰，画面切换时间小于1 s。鼠标和键盘使用灵敏。MACSVI系统运行正常。操作员站机柜主机卫生清洁，运行正常。机柜风扇运转正常，机柜内温度不高于30 ℃。操作员站机柜内UPS电源工作正常。
3.5 现场控制站检查
检查内容如下：I/O站内电源UPS空开和保安段空开处于合闸位置；电源分配板SM932状态正常；电源模块SM900状态指示正常；电源模块SM920状态指示正常；电源模块FM191状态指示正常。I/O模块、主控单元状态指示正常，风扇运转正常。I/O模块及机笼表面清洁，滤网清洁，机柜温度不超过35 ℃。机柜内网段交换机电源及其他工作模块的指示正常。 3.6 服务器检查
服务器检查内容如下：服务器主机运行正常、服务器显示器正常、服务器各进程运行正常、接线端子紧固滤网清洁、服务器F盘是否工作正常、主机2个电源模块工作状态、硬盘指示灯工作状态、主机箱中液晶屏为蓝色，无报警、主机箱背面RAID卡指示灯为蓝色闪烁，无报警声音。
4 运行中的问题和改进方向
公司机组自2010年12月1日投产至今，DCS系统暴露出了一些问题并且有些部分需要改进。
4.1 隐患部分问题分析
服务器及操作员站所安装的XP操作系统已停产，且微软已停止后续支持服务，需升级相关DCS组件使其支持最新的操作系统。操作员在线软件与Windows操作系统存在兼容性问题，经常出现在正常操作过程中操作员在线软件异常退出的现象。自投产以来1、2号机组多次出现单侧系统网络全部中断现象，经交换机厂家查实并无网络问题，服务器IE程序无故重启。出现过主从控制器无法自动切换的控制器故障。1号、2号机组操作员站工控机频繁死机，操作员在线软件频繁退出，趋势调用缓慢，画面切换缓慢，工控机电源模块维护时经常烧坏。
4.2 有待改进的地方
（1）硬件设计有待提高。从整体的硬件设计及制造方面，与国外DCS还有一定的差距。如模件的精细度、外观的质感、指标说明的全面性等方面都有待提高。
（2）目前，国外DCS已经从提供分散控制系统软硬件发展到提供全厂一体化解决方案这一阶段。厂家不但提供系统的软、硬件及相关服务，还应成立如发电厂解决方案专门机构，针对各企业不同性质，提供不同的软、硬件及相应的控制策略。和利时在此方面相对滞后，需要积累经验完善技术体系。
（3）通常DCS产品都会提供详细的产品软、硬件资料及故障处理说明，包括卡件的结构原理图、各项性能指标、使用注意事项等。和利时《系统维护手册》内容不全面，用户在出现问题时在手册中找到相关问题的处理方法比较困难。
5 结语
文章就和利时DCS系统配置、功能划分及日常巡检内容做出了详细介绍，并对投产后5年内运营中遇见的问题做出总结，给出了改进方向。从投产至今全厂DCS正常运行，机组保护、自动投入率和动作正确率100%，未发生因DCS原因造成的突发事件。这为迅速排查故障及机组异常原因提供了正确依据，为机组长周期稳定运行提供有力保障。
参考文献
[1] 李健，乔日平，高生辉.浅谈国产DCS系统在600MW火电机组的应用风险[C]//全国火电机组优化运行技术研讨会.2005.
[2] 张洁浩.火电机组直接空冷系统控制方法研究[D].北京交通大学，2009.
[3] 朱志军，尹娜，孙远忠.LN2000 DCS在600MW超临界直接空冷机组的应用[J].山东电力技术，2013（2）：62-67.
[4] 王丽丽.和利时DCS在电厂应用中出现的典型问题探讨[J].仪器仪表用户，2014（3）：47-51.
关键词：高寒地区 超临界机组 直接空冷 DCS系统 应用实践
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0122-03
关于DCS在直接空冷机组的应用，国内已有相关研究：早期李健等人分析了国产DCS系统在600 MW火电机组可能存在的应用风险并给出相应建议[1]；张洁浩基于MATLAB软件对导入的DCS内部数据进行分析，做了一些空冷系统部分的控制参数优化和故障诊断工作[2]；朱志军等人针对DCS在高寒地区超临界600 MW机组中的应用问题，结合LN2000-DCS控制系统组成部分的结构、配置和特点进行了介绍[3]；王丽丽针对和利时DCS在电厂应用中出现的典型问题进行了探讨研究，给出一些切合实际的优化建议[4]。然而，针对高寒区超临界600 MW直接空冷机组的DCS应用实践探讨的文献较少。内蒙古国华呼伦贝尔电厂一期（2×600） MW超临界直接空冷机组采用的杭州和利时MACS-V6分布式DCS与DEH一体化控制系统，硬件采用SM系列硬件。文章就呼伦贝尔电厂一期系统配置、功能划分及日常巡检内容做出详细介绍，并对投产后5年内运营中遇见的问题做出总结。
1 系统配置
1.1 网络结构
和利时分散控制系统的网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络3个层次。MACS-V6系统单元机组上层网配置5台操作员站、两台工程师站。下层网共有34个I/O控制站在主机1号域（#10～#43站），完成单台机组的DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS、DEH功能；#44～#49站在公用0号域，完成公用系统的监控功能。两台工程师站和五台操作员站分别完成软件组态和生产过程的监控管理。同时单元机组配置3台（A、B、C）互相冗余的I/0服务器，公用系统配置2台（A、B）互相冗余的I/0服务器，完成机组I/O功能；单元机组配置两台（A、B）互相冗余的历史/实时服务器，实现实时监控及历史数据存取功能。
1.2 软硬件配置
MACS系统是通过以太网和基于现场总线技术的控制网络连接，由工程师站、操作员站、现场控制站、通讯站、系统服务器组成的综合信息系统。MACS系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站（包括控制器、电源模块和I/O模块）、通讯站、系统服务器、监控网络、系统网络、控制网络等组成。其中监控网络实现工程师站、操作员站、通讯站与系统服务器的互连，系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。MACS系统软件包括：离线组态软件、操作员站软件、服务器软件、现场控制器运行软件、工具包等。MACS实现功能：数据采集、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事件顺序记录、事故追忆、图形显示、控制调节、高级计算、组态、打印、诊断等。
1.3 机组DEH系统
DEH系统采用和利时公司的MACS V6产品同类型控制器，同时缩短了控制器处理周期。通讯上采用与DCS同样的通讯网络进行通讯，对设备的可靠性、网络的安全性提出了更高的要求。
2 系统功能划分
公司每套DCS系统包括FSSS、MCS、SCS、DEH、 DAS等功能，监控范围除锅炉、汽轮发电机组及辅机系统、发变组及电气厂用电源系统外，还包括空冷系统、旁路控制、辅机冷却水泵房系统、锅炉吹灰设备、烟气脱硝SCR区域、燃油泵房设备等的控制。单元机组共分3个域，#10～#49站情况如表1。
3 DCS日常巡检
工程师站环境温度保持在0℃～30℃，湿度保持在30%～70%范围内。
3.1 系统状态画面检查
各I/O控制站内主存主控单元颜色分别为绿色和黄色，各I/O模块状态颜色为绿色；负荷率不超过60%，机柜温度不超过35℃。控制网络128网、129网及系统网络130网、131网颜色均为绿色。各主从服务器颜色分别为绿色和黄色，负荷率不超过40%。各操作员站、历史站和通讯站颜色均为绿色。各I/O控制站负荷率最大不超过60%。
3.2 系统日志及报警检查
设备日志检查，无I/O设备故障信息及I/O模块报警。SOE日志检查，SOE信号动作正常，分别率不小于1ms。工艺报警检查，模拟量和开关量报警正常动作，系统正常记录报警值。操作日志检查，正常记录设备操作。
3.3 工程师站设备检查
液晶屏、鼠标和键盘无污垢，显示清晰；鼠标和键盘灵敏。工程师站机柜主机卫生清洁，运行正常，UPS电源工作正常。机柜风扇运转正常，机柜内温度不高于30 ℃。
3.4 DCS操作员站检查
检查内容：操作员站画面显示清晰，画面切换时间小于1 s。鼠标和键盘使用灵敏。MACSVI系统运行正常。操作员站机柜主机卫生清洁，运行正常。机柜风扇运转正常，机柜内温度不高于30 ℃。操作员站机柜内UPS电源工作正常。
3.5 现场控制站检查
检查内容如下：I/O站内电源UPS空开和保安段空开处于合闸位置；电源分配板SM932状态正常；电源模块SM900状态指示正常；电源模块SM920状态指示正常；电源模块FM191状态指示正常。I/O模块、主控单元状态指示正常，风扇运转正常。I/O模块及机笼表面清洁，滤网清洁，机柜温度不超过35 ℃。机柜内网段交换机电源及其他工作模块的指示正常。 3.6 服务器检查
服务器检查内容如下：服务器主机运行正常、服务器显示器正常、服务器各进程运行正常、接线端子紧固滤网清洁、服务器F盘是否工作正常、主机2个电源模块工作状态、硬盘指示灯工作状态、主机箱中液晶屏为蓝色，无报警、主机箱背面RAID卡指示灯为蓝色闪烁，无报警声音。
4 运行中的问题和改进方向
公司机组自2010年12月1日投产至今，DCS系统暴露出了一些问题并且有些部分需要改进。
4.1 隐患部分问题分析
服务器及操作员站所安装的XP操作系统已停产，且微软已停止后续支持服务，需升级相关DCS组件使其支持最新的操作系统。操作员在线软件与Windows操作系统存在兼容性问题，经常出现在正常操作过程中操作员在线软件异常退出的现象。自投产以来1、2号机组多次出现单侧系统网络全部中断现象，经交换机厂家查实并无网络问题，服务器IE程序无故重启。出现过主从控制器无法自动切换的控制器故障。1号、2号机组操作员站工控机频繁死机，操作员在线软件频繁退出，趋势调用缓慢，画面切换缓慢，工控机电源模块维护时经常烧坏。
4.2 有待改进的地方
（1）硬件设计有待提高。从整体的硬件设计及制造方面，与国外DCS还有一定的差距。如模件的精细度、外观的质感、指标说明的全面性等方面都有待提高。
（2）目前，国外DCS已经从提供分散控制系统软硬件发展到提供全厂一体化解决方案这一阶段。厂家不但提供系统的软、硬件及相关服务，还应成立如发电厂解决方案专门机构，针对各企业不同性质，提供不同的软、硬件及相应的控制策略。和利时在此方面相对滞后，需要积累经验完善技术体系。
（3）通常DCS产品都会提供详细的产品软、硬件资料及故障处理说明，包括卡件的结构原理图、各项性能指标、使用注意事项等。和利时《系统维护手册》内容不全面，用户在出现问题时在手册中找到相关问题的处理方法比较困难。
5 结语
文章就和利时DCS系统配置、功能划分及日常巡检内容做出了详细介绍，并对投产后5年内运营中遇见的问题做出总结，给出了改进方向。从投产至今全厂DCS正常运行，机组保护、自动投入率和动作正确率100%，未发生因DCS原因造成的突发事件。这为迅速排查故障及机组异常原因提供了正确依据，为机组长周期稳定运行提供有力保障。
参考文献
[1] 李健，乔日平，高生辉.浅谈国产DCS系统在600MW火电机组的应用风险[C]//全国火电机组优化运行技术研讨会.2005.
[2] 张洁浩.火电机组直接空冷系统控制方法研究[D].北京交通大学，2009.
[3] 朱志军，尹娜，孙远忠.LN2000 DCS在600MW超临界直接空冷机组的应用[J].山东电力技术，2013（2）：62-67.
[4] 王丽丽.和利时DCS在电厂应用中出现的典型问题探讨[J].仪器仪表用户，2014（3）：47-51.