龙源期刊网
单元机组协调控制系统
作者：曹雪伟 周爱强
来源：《消费导刊·理论版》2009年第03期
[摘 要]单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。
[关键词]协调 控制 系统
一、单元机组协调控制系统的概述
（一）协调控制系统的概念
单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。
1．协调控制系统的组成
单元机组协调控制系统,它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心，它对负荷指令进行运算处理形成控制决策，给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。处于局部控制级的各子系统在机炉主指令下分工协调动作，完成给定的控制任务。
随着电网运行自动化水平的提高，以单元机组协调控制系统为基础，构成电网级协调控制与管理已成为电力生产过程自动化的发展趋势。
对单元机组协调控制系统功能上的基本要求有以下几个方面：
（1）当外界负荷需求改变时，机炉协调动作使单元机组的输出功率尽快地满足外界负荷需求；与此同时保证机组主要运行参数在允许范围内变化。
（2）当部分主要辅机故障或其他原因造成机组处理不足时，应能自动按规定的速率将机组承担的负荷降低到适当水平继续运行。在任意主要辅机工作到极限状态或主要运行参数的偏差超过允许范围时，应对负荷指令进行方向闭锁或迫降，以防止事故发生。
单元机组ＤＣＳ—ＦＣＳ控制系统
楚彦君，焦邵华 北京四方继保自动化股份有限公司，北京 １０００８５
典型的ＤＣＳ网络系统由过程控制层、控制管理层 和生产管理层组成。过程控制层采用现场总线技术， 将现场总线接口模件作为ＤＣＳ Ｉ／ｏ模件连接现场总 线智能设备，从系统上将热Ｔ控制与电气控制合二为 一构成单元机组ＤＣＳ—ＦＣＳ控制系统（图１）。
锅炉ＰＣＡ……ＭＣＣＡ 电源部分 公用部分 图ｌ单元机组ＤＣＳ—ＦＣＳ控制系统结构
作者简介：楚彦君（１９７５一），男，毕业于两安交通大学，Ｔ学硕十，从事自动控制及计算机临控技术的研究。 Ｅ—ｍａｉｌ： ｒｅｌｉｆａｄｉａｎ＠１２６．ｃｏｒｎ 行 业 信 息 报 道
强 力 番至
。
吾 行 业 信 息 报 道
热 力 第发 粤
第 ． 翕 由图 叮见，系统从上垒Ｆ为主站层、分布控制层 （图２）和现场层，分布控制层包括热＿ｒ和电气控制。 远程Ｉ／（）及电气设备采用分布式Ｉ／（）方式。通过现场 总线与控制器连接。分布控制层控制器采集现场控制 单元信息，完成控制功能。公用系统通过隔离装置与 单元机组控制系统进行信息交换，每个单元机组控制 系统对公用系统采用专有控制权进行控制，其包括电 气公用部分、循环水泵房、燃油泵房、卒气压缩机房、除 渣、除灰等控制功能。厂＿Ｉ｛ｊ电气设备（中、低压综合保 护装置）、智能化仪表和远程Ｉ／（）均采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ／ＤＰ 现场总线通迅方式，将信息发送至控制器。控制系统 主站、ＤＰＵ、供电电源、Ｉ／（）信号、监控层网络、控制层 网络和数据采集网络等均采用冗余设计方案，以保证 控制系统的可靠性。
［参 考 文 献］ ［１］侯干良．推广应用现场总线系统全面实现火电厂数字化 ［Ｊ］．巾国电力，２００４，３７（３）． ［２］李臻，崔利．数字化电厂设计巾应注意的一些问题［Ｊ１．热 力发电，２００９，３８（１０）． 图２分布控制层结构
［３］楚彦君．现场总线应用于发电厂电气控制系统的研究 ［Ｊ］．热力发电，２００９，３８（１０）． ［４］ 褚良敏．ＦＣＳ存火电厂控制系统改造巾的应用［Ｊ］．热 发电，２００９，３８（５）． ［５］ 李永博．当前ＤＣＳ技术的分析与展望［Ｊ］．微计算机信息， ２００４（７）．
单元机组协调控制系统
概述
定义：锅炉和汽机相互配合接受外部负荷指令，共同适应电网对负荷的需求，并保 证机组本身安全运行的控制系统。
协调控制系统（CCS是整个单元机组自动化系统的一个重要组成部分， CCS与 FSSS
DEH等的联系如图所示：其组成如下。
手设
动 定 ADS
行政管理中心
逋
监视保护
系统
汽包水位
汽水取样
连续分析 I示记录仪表音 亍响灯光报警
锅炉 及给水
控制 操 作
中 心 汽轮
发电机
控制
CCS
PASS SSS TIS DEH
MEH
MARC 「级管理计算机 火焰
BTG
CRT 控制室
机房 组成：主控制系统
锅炉的燃料控制系统
风量控制系统
给水控制系统和汽温控制系统 汽机侧的数字功频电液控制
正常运行时，锅炉和汽机控制系统接受来自主控制系统的负荷指令。主控制系统是协 调控制系统的核心部分，有时把主控制系统直接称为协调控制系统。协调控制系统的方框 图如下：
主控系统
图1单元机组协调控制系统方框图
一、 主控系统的组成
1、 任务：（1）产生负荷控制指令
（2 ）选择机组负荷控制方式
2、 组成：负荷（功率）指令处理装置
机炉主控制器
二、 负荷指令处理装置
（一）负荷指令运算回路
输入信号：机组值班员手动给定的负荷指令
ADS
△ f
输出信号：机组负荷指令 NN
负荷指令处理回路实例图
工作过程：运行人员输入T负荷率限止T上下限限止T机组负荷出力。 增减
（出力变化率限止）
图2负荷指令处理回路实例
（二） 机组最大可能出力运算回路
定义：考虑各种辅机的运行状况而计算出的机组出力。
机组最大可能出力运算回路原理图
（三） 机组的允许最大负荷运算回路
定义：考虑锅炉燃烧器等不可测故障时，使锅炉的实际出力达不到机组功率指令 No
的要求，而设置的机组负荷运算回路，简称返航回路。
返航回路的工作过程：
（1） 正常运行：N允许=N最大，4接通6
一、单元机组协调控制系统（理论部分，仅供参考）
1 基本概念：
1．1 协调控制系统：在单元机组控制系统的设计中，考虑锅炉和汽轮机的差异和特点，采取某些措施，让机炉同时按照电网负荷的要求变化，接受外部负荷的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同时，保持主要运行参数的稳定，这样的控制系统，称为协调控制系统。
1．2 协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号，根据这两个信号的偏差，改变汽轮机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。
2 协调控制协调的作用
2.1负荷指令处理回路的作用：
2.1.1该回路接受的外部指令是电网调度的负荷分配指令、机组运行人员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。根据机组运行状态和电网对机组的要求，选择一种或几种。
2.1.2限制负荷指令的变化率和起始变化幅度，根据机组变负荷的能力，规定对机组负荷要求指令的变化不超过一定速度，以及起始变化不超过一定幅度。
2.1.3限制机组最高和最低负荷。
2.1.4甩负荷保护，在机组辅机故障时，不管外部对机组的负荷要求如何，为保证机组继续运行，必须把负荷降到适当水平。
2.1.5根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。
2.2机炉主控制回路的作用：
2.2.1经过处理得负荷指令Po，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥信号锅炉指令Pb和汽机指令Pv
2.2.2根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式
3 协调控制系统的运行方式：
3.1机炉协调控制方式：
如下图所示，包括机组功率运算回路
机组允许负荷能力运算回路
功率限制回路：若负荷要求在机组所能承受的允许范围内，按负荷要求发出功率指令； 否则，按机组允许负荷能力发出机组功率指令
