1、第4章 单元机组的控制与保护4.1 分散控制系统DCSn随着机组容量的不断增大，其控制系统的操作也日趋复杂。如一台300MW的发电机组，在热机方面的操作控制项目就多达500点、需要监视的测点在1000点以上，对电厂整个生产过程进行综合控制和集中管理的要求也不断提高。若采用常规的仪表监视和控制，中央控制室的表盘将长达十几米，且操作和监视将相当困难，稍有不慎就可能造成机组运行的重大事故。计算机具有运算速度快、信息存储量大、控制精确度高，及逻辑、判断、记忆等功能。随着“四C”技术（计算机、控制、通信、屏幕显示）的不断发n展，在热工参数检测方面采用了计算机数据采集系统（DAS）；在热工参数控制方面采用
2、了计算机控制技术，且经历了直接数字控制系统（DDC）、集中型计算机控制系统、分层计算机控制系统和目前广泛采用的分散控制系统等几个阶段。n 分散控制系统（DCS）又名集散型控制系统、分布式控制系统。它是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、管理和分散控制的一种新型的控制技术，是计算机技术、信息处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互渗透发展而产生的，一种新型先进的控制系统。n 4.1.1 DCS的组成n传统的DCS保持着“三点一线”的结构（即工程师站、操作员站、现场控制站和通信网络），以实现分散控制、集中管理及操作功能，如图4-1所示。但随着控制技术的不断发展DCS的结构更加丰富，
3、当前分散控制系统的基本构成由现场级、控制级、监控级、管理级四层构成。现场级包括各种过程通道卡件或模块，控制级包括所有的过程控制站（PS），监控级包括工程师站（ES）、操作员站（OS）、历史数据站（HS）和打印机等附属设备。四层中间相应的通信网络由控制网络（Cnet）、监控网络（Snet）、管理网络（Mnet）三层网络结构，如图4-2所示。图4-1 传统DCS的基本结构图4-2 现代DCS的基本结构n1.现场级n现场级设备一般位于被控生产过程的附近，电厂典型的现场级设备是各类传感器、变送器和执行器。它们将生产过程中的各种物理量，转换为电信号（一般变送器为420mA的电信号或现场总线数字信号）送往
4、控制站或数据采集站。或将控制站输出的控制量（420mA的电信号或现场总线数字信号）转换成机械位移，带动调节机构实现对生产过程的控制。n目前现场级的信息传递有三种方式：一种为传统的420mA（或者其他类型的模拟量信号）模拟量传输方式；第二种为现场总线的全数字量传输方式；第三种为在420mA模拟量信号基础上，叠加调制后的数字量信号的混合传输方式。现场信息以现场总线为基础的数字传输，是今后电厂控制系统的发展方向。按照传统观点来看，现场设备不属于分散控制系统的范畴，但随着现场总线技术的发展，网络技术已经延伸到现场控制中，微处理器已经进入变送器和执行器，现场n信息已成为整个系统信息中不可缺少的一部分，故
5、将其并入分散控制系统体系中。n2.控制级n 过程控制站是DCS的核心，控制系统的主要功能由它来完成。控制系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站来保证。因此对现场控制站的设计、生产及安装都有很高的要求。现场控制站的硬件，一般均采用专门的工业级计算机系统，其中除了计算机系统所必需的运算器（即主CPU）、存储器外，还包括了现场测量单元、执行单元的输入输出设备（即过程量I/O或现场I/O）。 n在现场控制站内部，主CPU、内存用于数据的处理、计算和存储的部分被称为逻辑部分，而现场I/O则被称为现场部分。这两个部分需严格隔离，以防止现场各种信号包括干扰信号，对计算机的处理产生不利的影响。现场控
6、制站内逻辑部分和现场部分的连接，早期多采用与工业计算机相匹配的内部并行总线，常用的并行总线有VME、STD、ISA、PC104、Multibus、PCI和Compact PCI等。n由于并行总线结构比较复杂，采用其连接的逻辑部分和现场部分很难实现有效隔离、成本较高，且并行总n线很难实现扩充。因此，很多厂家在现场控制站内的逻辑部分和现场I/O之间的通信方式采用串行总线。串行总线的优点是结构简单、成本低，且易实现隔离且容易扩充，可以实现远距离的I/O模块连接。近年随着现场总线技术的快速发展，直接使用现场总线产品作为现场I/O模块和主处理模块的连接已很普遍，且采用较多的现场总线产品有CAN、Prof
7、ibus、FF、LonWorks及HART等。n由于DCS的现场控制站有比较严格的实时性要求，需要在确定的时间期限内完成测量值的输入、运算及控制量的输出，因此现场控制站的运算速度和现场I/O速度在设计时要保证高于实时性要求。一般在快速控制系统（控制周期最快可达到50ms）中，应采用高速的现场总线（如CAN、Profibus等）。而在控制速度要求不是很高的系统中，可采用低速的现场总线，这样可以适当降低系统的造价。 n3.监控级n监控级操作员站安装在中央控制室，工程师站和历史数据站等一般安装在电子设备室。n（1）操作员站 是运行人员与分散控制系统相互交换信息的人机接口设备。运行人员通过操作员站，来
8、监视和控制整个电厂的生产过程。运行人员可以在操作员站上观察生产过程的运行情况，读出每一个过程变量的数值和状态，判断每个控制回路是否工作正常，且可以随时进行手动/自动控制方式的切换，可以修改给定值、调整控制量、操作现场设备，以实现对生产过程的干预。此外，操作员站还可以打印各种报表，拷贝屏幕上的画面和曲线等。为实现以上功能，操作员站由一台具有较强图形处理功能的微型机，及相应的外部设备组成，一般配有CRT显示器、大屏幕显示装置、打印机、键盘及鼠标等。n（2）工程师站 是为工程师对分散控制系统进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。此外，工程师站的另一个作用是对各种设计文件进行分类和管理，并形成各种
9、设计文件（如各种图纸、表格等）。工程师站一般由PC机，并配置一定数量的外部设备所组成（如打印机、绘图机等）。n应用组态是DCS控制过程中必不可少的一个环节，因为DCS是一个通用的控制系统，在其上可实现各种类型的应用，关键是如何定义一个具体的系统来确保完成一个特定的控制功能。如控制的输入、输出量是什么，控制回路的算法如何，在控制计算中选取什么样的参数，在系统中设置哪些人机界面来实现人对系统的管理与监控，此外还包括如报警、报表及历史数据记录等各个方面功能的定义。所有这些都是组态所要完成的工作，只有完成正确的组态，一个通用的DCS才能够成为一个可针对具体控制应用的可运行系统。n组态工作是在系统运行之
10、前进行（或用术语描述则为需离线进行），一旦组态完成系统就具备了运行能力。当系统在线运行时，工程师站可起到对DCS本身运行状态进行监视的作用，并及时发现系统出现的异常，正确进行处理。在DCS在线运行过程中，也可进行组态操作，或对系统的一些定义进行修改和添加，这种操作被称为在线组态，在线组态也是工程师站的一项重要功能。n一个标准配置的DCS中，一般都配有至少一台专用的工程师站，大型火电机组往往配有两台及以上的工程师站。也有些小型系统不配置专门的工程师站，而将其功能合并到某台操作员站中，在这种情况下系统只在离线状态具有工程师n站，而在在线状态下就没有了工程师站的功能。当然，也可以将这种具有操作员站和
11、工程师站双重功能的站，设置成可随时切换的方式，根据需要使用该站完成不同的功能。n （3）历史数据站 历史数据站的主要任务是存储过程控制的实时数据、实时报警、实时趋势等与生产过程密切相关的数据，并用来进行事故分析、性能优化计算、故障诊断等。也可通过历史数据站，实现与外部网络的连接，使外部网络不直接访问DCS监控网络就可获得所需要的数据，既保证了控制系统的开放性又提高了其安全性。n4.管理级n管理级所包含的内容比较广泛，它可能是一个电厂的厂级管理计算机，也可能是若干个机组的管理计算机，它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师、值长等行政管理和运行管理人员。厂级管理系统的主要任务是监测企业各部分的运行
12、情况，利用历史数据和实时数据来预测生产过程可能发生的各种情况，并从企业的全局利益出发，辅助管理人员进行决策，并帮助企业实现其预定目标。n要实现以上功能，管理计算机需具备能对控制系统做出高速反应，能够对大量数据进行高速处理与存储，能够长期连续的保存生产数据。且应具有良好的、高性能的、方便的人机接口，丰富的数据库管理软件、过程数据收集软件、人机接口软件及生产管理系统生成等工具软件，以此实现整个电厂的网络化和计算机的集成化。n管理级也可分成实时监控和日常管理两部分。实时监控是全厂各机组及公用辅助工艺系统的运行管理层，承担全厂性能监视、运行优化、全厂负荷分配及日常运行管理等任务，即监控信息系统（SIS
13、）；日常管理承担全厂的管理决n策、计划管理、行政管理等任务，即管理信息系统（MIS）。n 近年来，随着计算机技术的发展，分散控制系统的网络结构也有了长足的进步。传统的分散控制系统，多采用制造商自行开发的专用计算机网络，网络的覆盖范围上至用户的厂级管理信息系统，下至现场控制站的I/O子系统。随着网络技术的不断发展，分散控制系统的上层将与国际互联网Internet融合在一起，而下层将采用现场总线通信技术，使通信网络延伸到现场，最终实现以现场总线为基础的底层网Intranet、以局域网为基础的企业网Intranet和以广域网为基础的互联网Internet所构成的三网融合的网络架构。n 4.1.2 D
14、CS的特点n1.功能分散、信息集中n分散控制系统在功能上和结构上充分地分散，采用数据高速公路通信网络，分布式多重微处理机和分布式共享数据库结构，分散处理平行挂在网上的控制单元、操作员站、工程师操作站、记录站及历史数据处理站等。任一站可享用整个控制系统的资源，因而使自动化控制系统成为一个十分灵活的，且具有综合处理能力的有机整体。n2.可靠性高n分散控制系统的数据高速公路、工作站、功能处理机、过程I/O卡及稳压电源等，均有可选用的冗余措施，从而提高了系统的可靠性。n由于分散控制系统的功能分散到各工作站，每站均相对独立的完成其所承担的任务，所以系统的风险也得到分散，系统的局部故障不会影响系统总体的运
15、行效果，且系统具有自诊断功能，防止某控制信号故障从而造成整个控制系统的误动作。n3.造价便宜n由于分散控制系统的操作和显示都在CRT操作员站上完成，使得BTG盘尺寸缩小，降低了其造价。分散控制系统中的控制功能均由软件实现，减少了功能卡及所需的控制柜。分散控制系统将整个控制系统的输入/输出信号统一考虑，充分利用信号资源，减少了一次元件及连接电缆。n4.系统灵活n在分散控制系统中，有许多不同功能和类型的插卡，选用不同数量、不同类型或功能的插卡便可组成不同规模和不同要求的硬件环境。同样系统的应用软件也采用模块化结构，用户不需具备计算机软件知识，只需借助于组态软件，以填写表格或回答问题的方式便可组成控
16、制系统。因此，当硬件安装完毕后，只需必要的I/O点，便可修改原设计系统、增减控制功能而不需改动硬接线。由于CRT显示技术，可很直观地查询每个控制功能块的输入、输出信号数值、方向及工作状态，比模拟控制系统节省现场调试时间。n 4.2 数据采集系统DASn数据采集系统（Data Acquisition System，简称DAS）是电厂自动控制系统中一个重要的组成部分，是以计算机为核心对电厂生产过程进行全工况开环监视的系统，是发电机组启停、正常运行及事故工况下的主要监视手段。采用计算机对机组的现场信号进行数据采集，利用计算机强大的计算和逻辑分析能力实现对机组的监视、提示、记录等，对运行操作提供指导，
17、从而提高电厂机组的安全性和经济运行的水平。n 4.2.1 DAS的组成n现今电厂单元机组均采用多级网络式结构的数据采集系统，其由分散处理单元、数据高速通道、操作员站、工程师站等人机接口单元构成。n分散处理单元具有数据采集和处理的功能，可以通过过程通道从现场采集各种生产过程的变量，并将采集到的数据先行初步数据处理，之后送至数据高速通道。n过程通道是在生产过程与数据采集系统之间，进行信息交换和传输的电路。过程通道按信息的传输方向，可分为输入通道和输出通道；按传输信息的类型，可分为模拟量通道、开关量通道和脉冲量通道。模拟量是指随事件连续变化的量（如温度、压力、流量、液位、转速、振动、电流、电压等），
18、模拟量通常要按比例经过量化和编码转换成数字量才能输入计算机；开关量是指只具有两个状态的过程量（如开关的“断开”、“闭合”信号或“有”与“无”等），开关量要经过电平转换且需按计算机字长进行分组才能输入计算机；脉冲量n是指随时间的推移，周期性重复出现的短暂起伏的过程量（如转速表输出的代表转速的频率脉冲信号等），计算机要对单位时间内的脉冲进行计数才能知道该数值的大小。一般情况下，过程通道包括模拟量输入（AI）通道、模拟量输出（AO）通道、数字量输入（DI）通道、数字量输出（DO）通道、脉冲量输入（PI）通道、脉冲量输出（PO）通道六种类型。n数据高速通道负责分散处理单元和上一级计算机之间的联络通信，
19、是数据采集系统的神经中枢，也是数据采集系统向分布式发展的基础。n操作员站从数据高速通道上获取全部信息，经处理后以CRT、键盘（或鼠标等其他光电输入设备）、记录数据站、打印机等实现显示、打印、备份等功能，并建立数据库。n工程师站用于系统的组态和修改，也可作为操作员站的后备站。n4.2.2 DAS的功能n数据采集系统是机组启停、正常运行及事故处理工况下的主要监视手段，可通过CRT显示、打印机等人机接口，向操作员提供各种实时和历史数据及信息，以指导运行操作。n数据采集系统的主要功能包括：数据采集与处理、屏幕显示、打印记录、历史数据存储与检索、性能计算等。此外，针对电厂的要求还可实现设备的寿命管理、能
20、量损耗分析和运行操作指导等高级处理功能。n1.数据采集与处理n数据采集与处理是由计算机对电厂机组运行的各种参数及设备状态，按一定周期进行测量和检查并进行处理。一旦发生参数超限或设备状态异常时，应以适当的方式进行报警。经过采集和处理过的数据，还可供性能计算、报警分析、机组自启停及控制等功能使用。n通常机组的运行工况，可分为启停工况、正常工况、异常工况和事故工况。对应机组的不同工况，数据采集和处理的内容也不尽相同。n在机组的启停工况下，应根据机组启停的不同阶段，分别将采入的参数与对应时刻的给定值进行比较，并对设备在启停操作后的状态进行监视，用以判断机组启停过程的参数是否超限、对设备的操作是否成功等
21、。n在机组的正常运行工况下，将采入的参数与储存在计算机内的限值进行比较，用以判断参数是否正常，若有参数超限应立即报警，这时计算机主要对机组的运行起监督作用。n在机组异常工况下，对运行过程的异常重要参数计算机将自动缩短采样周期，并加强对异常参数及相关参数的监视，执行趋势报警，直到机组工况恢复正常。n在机组事故工况下，对事故的主要监视参数加快采样速度，并将重要参数在事故前后一段时间内的采样值进行追忆打印，以便运行人员分析事故原因。n（1）数据釆集 就是实时采集机组在运行过程中的各种参数及变量，经过计算机的处理，通过CRT显示器、打印机或报警装置等方式，提供给运行人员进行操作和监视。根据采集参数种类
22、的不同，采集系统的参数输入通常分为模拟量输入、开关量输入和脉冲量输入，采集系统的输出通常分为模拟量输出和开关量输出。数据采集系统不直接驱动现场执行机构动作（即不直接控制生产过程）。数据采集中涉及的模拟量输出信号，通常只作为二次参数记录仪表使用，涉及的开关量输出信号通常用来点亮某些专用指示灯。n1）模拟量采集包括：机组启停、正常运行及事故处理过程中需要监视、记录的参数；实时制表所需的参数；二次参数计算、参数修正或补偿需要的相关参数；主要性能计算和经济分析所需要的相关参数；重要的风门、挡板开度及油动机行程等参数；主要电气参数。n2）数字量采集包括：各种风门、挡板、执行器开关状态的触点；反映主机和主
23、要辅机运行状态的触点；反映主要保护的动作输出及重要参数超限报警的触点；反映各系统及设备电源监视的触点；反映操作状态的触点；反映联锁、保护及自动装置切换状态的触点；高、低压厂用变压器断路器状态的触点。n3）脉冲量采集包括：机组的发电量、汽轮机转速、电泵转速及其他主要辅机转速。n4）数据输出：数据采集系统的模拟量输出接口，主要连接模拟趋势记录仪。在自动化程度较高的电厂，往往不单独设立趋势记录仪，此时模拟量输出接口可不予考虑；在数据采集系统中设有少量的开关量输出接口，主要供数据采集系统作故障报警用。在机组采用DCS系统后，数据采集系统故障可与其他子系统故障同时进行考虑。在自动化程度较高的电厂，甚至可
24、不设常规的报警系统，此时开关量输出接口也可不予考虑。n （2）数据处理 生产过程中的模拟量、开关量和脉冲量，通过各种测量元件、变送器、A/D转换器、开关触点、继电器、计数器等输入计算机系统后，还需要进行一系列相应的处理才能进行显示、报警、记录、打印等。通常把直接由过程通道检测到的参数称为一次参数，而把对一次参数进行某种运算后得到的参数称为二次参数。n 1）一次参数处理：一次参数的处理通常称为预处理，一次参数只有经过预处理，方可进入存储器或数据库供后续计算使用，预处理通常包括以下内容：n对所有模拟量输入信息，通过极值、变化率、相关比较等办法作正确性判断和误差检查，包括对变送器信号故障的检查与处理
25、，对不正确的或误差超限信号进行自动显示报警。n对波动较大的模拟信号进行数字滤波，以消除噪声（如锅筒水位、主蒸汽和给水流量、炉膛负压等）。n对热电偶、差压流量等非线性模拟量输入信号，进行线性化处理。n具有热电偶冷端温度补偿和开路检查功能。n实现信号的工程单位变换，包括标度变换、标准校正、漂移测试、增益优化、偏移校正等。n对开关量输出信号进行有效性检查。n对脉冲量信号进行累积，并具有自清零和溢出指示。n下面对比较复杂的模拟量输入信号的预处理，进行详细说明。n模拟量输入信号（如温度、压力、流量、水位等）通过各种传感变送元件转换成标准的电压或电流信号，再通过A/D转换器变换成数字量送入计算机中，完成数
26、据采集过程。然后在计算机中进行预处理，主要包括标度变换、正确性判断、数字滤波、超限判断、非线性校正和参数补偿等。n标度变换即把AI通道送来的无量纲的数字量转换成具有原量纲工程单位的数字量。如进行50100温度的测量，用420mA的温度变送器、8位A/D转换器。在420mA范围内，A/D转换器的输出为0255，如测量温度为60时，A/D转换器的输出为51；再如在020mA范围内，A/D转换器的输出为0255，如测量温度为75时，A/D转换器的输出为153。显然，以上温度测量的输出是无法理解的，必须进行标度变换。n正确性判断就是检查采入的模拟量信号是否正确，一次元件故障、AI故障、干扰都可使采集的
27、模拟量产生错误。为判断信号正确与否，应加强对一次元件的监督、检查，并提供故障报警手段。利用软件检查AI，利用相关参数进行比对，并采用差值和限值等判断手段。n数字滤波就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数字处理，以削弱或滤除干扰噪声，从而获得真实信号的过程。主要可采用平均值滤波、中值滤波、限幅滤波、限速滤波等方法。n非线性校正就是把非线性函数进行分段线性化的拟合处理，即把曲线根据其变化情况分成几段，把每段曲线用直线代替，用多段折线代替曲线计算。n参数补偿就是对参数在非设计工况下产生的附加误差的补偿，如热电偶冷端温度补偿和蒸汽流量、压力、温度补偿等。n当机组金属温度、主蒸汽压力和温度、再热
28、蒸汽温度等重要参数超限时，自动累计其超限时间，以供估计这些参数超限对机组寿命的影响。n2）二次参数计算：是在一次参数基础上计算出的参数，包括对一次参数进行和值、差值、平均值、累积值、变化率和数个相似参数的最高值计算等。二次参数的计算，一般按周期性定时进行，计算周期比采样周期长。采样参数实时地存放在实时数据库中，供二次参数计算时取用。n2.屏幕显示n数据采集系统主要利用CRT显示屏幕，进行图形显示、参数显示及人机对话内容的显示，每个CRT屏幕均可将全部过程变量的实时数据和运行设备的状态，以适合于运行人员监视的方式显示出来，屏幕显示的内容统称为画面。一套控制系统一般包含若干台CRT显示器，可同时显
29、示几个不同的画面。CRT屏幕显示已成为实现集中监视的重要工具，和人机联系的主要手段。它可以采用多种生动、明确的表现形式，来显示生产过程中参数的变化。（1）图形显示 可显示为模拟图、趋势图、棒状图、曲线图、成组图、相关图等。n1）模拟图显示：在屏幕上用不同的画面，分别表示机组全貌及锅炉、汽轮机、发电机、厂用电等各局部工艺系统的流程，并在相应位置上显示主要参数的实时数值。画面内一般可容纳40个周期性更新的活参数，如流量、压力、温度、调节阀开度等，模拟量输入参数以及辅机的启/停状态、阀门或挡板的开关状态等开关量输入信号。主要参数的更新频率一般为1s，一般参数的更新频率为5s。n2）趋势图显示：在屏幕
30、上x-y坐标平面内，绘制出参数随时间的变化过程曲线，从曲线的走向可以很容易地判断该参数的变化趋势和变化速率。操作员可重新设置趋势变量、趋势显示数目、时间刻度、时间基准及颜色。量程由程序自动处理，可区别超限情况。趋势显示可存储在内部存储器中，便于操作员调用。操作员亦可按要求组态趋势并保存在存储器中，以便今后调用。n3）棒状图显示：棒状图又称条形图，是将同类参数用水平或垂直棒图排列在一起，形象地显示数值大小和超限情况。在棒状图中，每条棒均配以刻度比n例尺和超限标记，并与棒状图同步地配以实时的参数显示。参数的正常值和超限报警值用不同的颜色显示，以利于参数之间进行比较。DCS中的任一点模拟量信号，均应
31、能设置成棒状图形显示出来。在一幅全部为棒状图的画面上，最多应能显示60根棒状图。操作员应能调出反映各过程变量变化的动态棒状图画面，并能在任意一幅画面中对棒状图进行组态和显示。每一幅棒状图其标尺可设置成任何比例。若某一棒状图的数值超过报警限值，超限部分应用红色显示出来。n 4）启停曲线显示：在机组的启停阶段，将关键性的主要参数如主蒸汽温度和压力、汽轮机转速和发电机有功功率等组成一幅随时间变化的实时曲线图。各参数以不同的颜色显示，它们具有共同的时间坐标和n各自的量程坐标，并以虚线给出各自的设定标准曲线，以实线显示实际曲线，将机组启停设定曲线与实时变化曲线进行对比显示，使运行人员对机组启停过程一目了
32、然，及时对机组启停过程进行控制操作。曲线图的全过程时间应能放大和缩小，最大达12h，显示时间间隔一般为10s。n 5）成组图显示：根据对象特性或系统结构，把被监视参数中在技术上相关联的模拟量和数字量信号分成若干组，组合成成组显示画面保存在存储器内，便于操作员调用。每幅成组显示画面最多可包含20个测点，并应有至少40幅成组显示画面。成组显示的数值n数值应有色彩增亮显示和棒状图形显示。操作员可以按照需要组织成组显示画面，并根据需要存入存储器或删除，也可通过操作台请求调出显示。如可从所有模拟量中任选16个参数组成一幅画面，显示内容包括点号、名称、参数值、超限情况或成组开关量信息等以供试验时监视用。任
33、何一点如超过报警限值，均应改变颜色并闪光。n 6）相关参数显示：当某一参数发生异常时，运行人员希望了解与该参数有关的其他参数的状态。这样以任一相关主要参数为中心，把与其关联的参数组合在一起，形成一幅显示画面。在相关参数显示画面上，以表格形式显示相关参数的测点序号、参数名称n参数值或状态、工程单位、限值、变化趋势及超限情况等。相关图上也可以开趋势图窗口构成相关趋势图，对主要参数的变化趋势进行动态显示，每幅相关图画面一般可显示16个参数。当某一参数发生跳变报警时，自动地将相关图推到屏幕上显示。相关图的分配有优先级，当同时有多幅相关图要推出显示时，优先级最高的相关图首先显示，以便使运行人员及时获得最
34、重要的信息。运行人员还可以通过键盘操作或人工请求，随时调出某一幅相关图显示，以便于运行人员进行综合监视和分析。相关图上的参数信息，通常按一定的周期定时更新。n（2）过程点显示 包括一览表显示和选点显示等。n 1）一览表显示：一览表将同类性质的测点，以表格（或列表）的形式显示。一览表应包括模拟量一览、开关量一览、模拟量关闭一览、开关量关闭一览、模拟量报警闭锁一览、各种标号一览等。模拟量输入、开关量输入、二次参数、追忆参数、成组参数的测点序号、参数名称、参数值、状态参数变化趋势和参数的工程单位等均可在一览表中显示。一览表是生产过程监视的主要形式，显示的参数多通常一幅画面显示1020点参数。一幅显示
35、不完全可分多幅画面显n示，其中每一幅称为一页。可通过键盘上的翻页功能键任意选择画面内容。n 2）选点显示：运行人员可根据机组运行的需要，自行选择测点参数组织画面进行显示。n （3）系统状态显示 系统状态显示可表示出与数据高速公路相连接的各站的状态，以及各站内所有I/O模件的运行状态，当任一个站或模件发生故障，相应的状态显示画面将改变颜色并增强亮度，以引起操作员注意。系统状态显示包括诊断信息画面和系统性能显示画面，可显示出系统站及模块的状态及故障信息。n诊断显示包含了系统和子系统的信息，这些信息可使操作者了解到可测故障的情况、可监视系统的状态和一些性能指标等。从系统状态显示图上，可方便地得到各子
36、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，故障以代码和简单说明的形式出现。诊断信息画面反映了子系统的类型和状态、故障（事件）发生时间、单位时间内故障次数、事件描述、类型等。系统性能显示画面反映了CPU负荷率（包括现行值、平均值和最大值）、存储器利用率等，画面用数字或棒形图显示。n （4）报警显示 系统根据触点状态的变化或参照预先设定的参考值，对模拟量输入、计算点、平均值、变化速率及其他操作变量进行扫描比较，并分辨出异常、正常状态及状态条件的变化。若确定某一点超过预先设置的限值，CRT屏幕将显示有关报警信息画面。如显示报警点的点号、名称及数值并伴有每秒2次闪光
37、，或用显示的颜色来区分是否报警及报警程度，同时启动音响报警信号，报警按时间顺序及优先级排列。报警确认后，报警信号不再闪烁。n（5）人机对话显示 显示操作员在键盘上发出的命令，计算机的回答、执行的结果，联机帮助等人机交互信息。操作员应能通过相应的按键，调用帮助显示画面，帮助操作员在机组启停及紧急工况时进行正确的操作。n3.打印记录n记录的打印输出，是数据采集系统的基本功能之一。用计算机制表打印代替手工抄表，大大减轻了运行人员的劳动强度，并为生产过程的管理提供准确的文字资料，以便今后分析、研究和查证。记录的打印输出有以下几种方式：n（1）制表 制表一般可分为定时制表、人工请求制表和重要情况制表等，
38、打印的格式和方式可按用户要求编制。 1）定时制表：是根据运行和管理的要求，把需要制表打印的参数、状态、分析数据及经济指标等按照一定的格式，定时地打印成表。n 按照制表打印的周期，一般可分为：n时报表：对全部需要制表的参数瞬时值、电量和流量的累计值，每小时制表一次。n值报表：对部分需要制表的参数和性能指标的每值平均值、累计值和计算值，每值制表一次。n日报表：对部分需要制表的参数和性能指标的每24h平均值、累计值和计算值，每24h制表一次。n月报表：对部分需要月报表的参数和性能指标 的月平均值、累计值和计算值等，每月制表一次。n 定时制表不仅减轻了人工繁重的抄表工作，而且还具有准时、准确、整洁和便
39、于保存的优点。制表的数据可以保留数天。如月报表和年报表这类长时间的报表，参数的采集、平均、累计等数量十分巨大，一般计算机内存不能满足，需要大容量的外存设备，如磁带机、光盘等。n2）人工请求制表：请求制表或追补制表可随时根据运行人员的要求，人工召唤、随机启运，记录当时的各项参数或追补以前某时刻的各项参数。n3）重要情况制表：在发电机并网或解列时，用红字打印记录。n（2）打印记录 打印记录可分为以下几种方式。n1）自动打印 机组运行过程中，如发生下列情况，可执行自动打印功能：n事故追忆打印：对引起机组跳闸的事故，将事故发生前10min及事故后5min内的，128个指定过程变量的参数变化值进行打印。
40、追忆参数的存储周期，在事故发生前为10s，在事故发生后自动加速为1s，打印可自动启动或人工召唤启动。 n报警打印：对于部分需要监视上、下限值的运行参数，当这些重要参数出现超限或趋势超过预定范围时，进行报警并打印输出有关信息。当参数超限复位时，也需给出相应信息。这些信息记录了参数超限及复位的点号、时间、名称、参数的实际值及相应的限值，超限时用红色字体打印，复位时用黑色字体打印，报警打印也可由人工召唤打印。n开关量变态打印：当周期型开关量发生状态变化n时，能自动（或人工召唤）打印记录，该开关量变态的时间、名称和变态后状态。n 事件顺序记录：当中断型开关量发生跳变时，除上述显示打印外还应报警。若有多
41、个开关量变态时，应按动作时间先后次序自动打印其点号、名称、动作性质及时间，时间分辨率达13ms。大型机组通常有128点或256点，如果DAS系统计算机的时间分辨率达不到13ms的指标，则需另外配置事件顺序记录仪（SOE）。 n 系统修改记录：对程序员站、操作员站键入的所有修改系统的操作指令，如删除模拟量输入点、开关量输入点、闭锁报警及修改报警限值、修改参数等，均自动将操作时间、操作内容、操作地点等打印记录。n 趋势记录点号打印：当计算机用模拟量输出至趋势记录表时，自动打印趋势记录的点号。2）召唤打印 召唤打印可分为以下几种方式：组成趋势打印：为了在机组异常或事故情况下，能记录有关参数的变化情况
42、及相互关系，预先将模拟量输入或计算值按需要分组，且每组最多20点，可在任一操作站上根据运行人员的需要选定一组测点依次打印。打印内容为点号、参数名称、数值、工程单位、超限标志及时间等。打印每分钟一次自动连续进行，在运行不需要时可及时解除打印。n交接班记录打印：当运行人员交接班时，打印各种一览表作为交接班记录。包括报警一览表、模拟量关闭一览表、开关量关闭一览表、各项整定值的修改一览表、指定参数的超限时间累计一览表、主要辅机运行时间累积一览表、经济指标一览表等，作为运行记录保存下来。n历史数据打印：根据需要可对长期保存的参数进行长期存储，必要时可请求打印某一时间的历史数据。n3）运行操作记录：对操作
43、员执行的所有操作，及每次操作的精确时间都要进行记录。通过对操作员操作行为的准确记录，可分析操作员的操作意图以及机组事故的原因。n4）趋势记录：可对任意选定的模拟量及二次参数，在趋势记录仪上进行连续记录。趋势记录仪为三笔记录仪且设置两块，接受计算机模拟量输出，记录的时间和参数可任意选择。n5）CRT屏幕显示硬拷贝：按照运行人员的要求，随时拷贝CRT屏幕上显示的画面，包括模拟图、曲线、各种表格及文字等，均可照原样拷贝（打印）下来。n 4.历史数据存储与检索n 历史数据是机组运行管理的重要依据，对历史数据进行存储是计算机数据采集系统的主要功能之一。存储历史数据的方式有本机存储、异机存储和分布存储等几
44、种。n 1）本机存储 是微机分散控制系统较多采用的一种方式。现场数据采集、处理后，实时数据暂时存放在随机存储器中，供CRT显示刷新用。而定义为历史数据归档的现场数据和中间变量，则根据不同的归档周期n存储于本机硬盘中，其存储格式多为数据库（数据表）格式。本机存储方式的优点是历史数据查询速度快、操作等待时间短，但该方式的缺点是存储空间相对较小、历史数据存放时间短。为考虑在有限的存储空间内存入尽可能充分的机组运行数据，设计、组态时需要合理地分配硬盘空间。通常把大量的非重要数据定义为长采样周期，有限的对机组运行影响较大的数据定义为短周期，还有一些数据根据不同的需要定义为各种不同的采样周期。由于采样周期
45、短的数据占用存储空间大，因此这类数据保存的时间只能相对较短，通常为一周或几天。n2）异机存储 为克服本机存储空间不足的矛盾，有一些数据采集系统使用被称为历史数据存储站的设备，专门存储历史数据。由于这种归档方式把历史数据与本机数据相对独立地存放，因此称之为异机存储方式。通常在数据采集系统运行时，操作站只把各种由不同采样周期采集来的数据短时间地存放在本机硬盘，然后归档到历史数据存储站长期保存，待机时间较长是这种方式的缺点。n3）分布存储 随着计算机技术的飞速发展，数据存储技术有了长足的进步，千兆字节级（GB）的硬盘已经应用数据采集系统中，容量己经不再成为历史数据存储的问题了，但数据量的增加及监控软
46、件的复杂却加重了操作站CPU的负担。分布计算和与之相配合的分布数据库作为一项新技术解决了上述矛盾，其核心是客户机/服务器（Client/Server）体系结构。分布存储是将数据存储在一个或多个服务器（或称历史数据站）中，由客户机（操作站）根据需要查询历史数据，其过程为：操作站发出数据査询命令，历史数据站处理查询内容并送回査询结果，由于整个过程有两台或两台以上计算机参与，因而从根本上解决了操作站CPU负担过重的问题。由此可见，采用分布存储的方式才是数据采集系统的发展方向。n5.性能计算n机组在线性能计算功能（Performance Calculation）是利用DCS数据共享的优势，根据热力系统
47、正、反平衡的方法，计算出机组主、辅设备的性能，并将结果用于显示、打印、存储、归档等。通过对单项设备乃至全厂效率的监视，为运行人员和管理人员提供操作和运行管理信息。借助于机组性能的连续监视，通过运行人员的调整，可使整个机组处于最佳运行工况，实现整个机组的经济运行。n600MW及以上机组的性能计算主要包括：厂用电、机组汽耗率、机组热耗率、锅炉效率、汽轮机效率、发电机效率、锅炉给水泵效率、锅炉给水泵小汽轮机效率、凝汽器效率、高压加热器效率、空气预热器效率、汽轮机寿命管理等。n以上性能计算项目，大多由复杂的数学计算公式计算得出。计算过程中，还将产生大量的中间变量，在各个计算项目之间互用，同时也为性能计
48、算的调试和维护提供检测点。上述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检测数据。为了保证性能计算的实时性、及时在CRT上显示计算结果、节省n过程控制单元或分散处理单元（PCU或DPU的组态空间，n实现计算的方式一般不采用固化在控制组件的算法或功能码，而使用特定的计算机高级语言编程。n6.事件顺序记录n机组运行中的事件顺序记录（Sequence Of Event，SOE）功能，是指利用事件顺序记录仪（Sequence Event Recorder，SER），运行人员可以方便、迅速的确定事故发生的直接或间接原因，及时采取相应措施消除机组的故障或事故。SER可分为组件式和独立式两
49、种形式。组件式必须依赖DCS运行，而独立式则可脱离DCS单独运行。nSOE可按信号的重要程度，用不同的分辨率进行事件记录。对于主燃料跳闸（MFT）、汽轮机跳闸、电气跳闸、控制电源丧失等一些直接导致机组故障停机的事件，不但需要完整的反映事件发生前所有可能的因素，还要完整地记录下事件发生后的操作情况，以便检验执行事故程序的正确性。实际上重要事件发生前后，一部分用户定义的模拟输入信号变化情况，也能反映事故发生的真正原因，这就是所谓的事故追忆。同时，SOE就具有触发DAS事故追忆程序的功能。4.3 协调控制系统CCSn单元机组协调控制系统（Coordinated Control System，CCS）
50、又称作单元机组负荷控制系统，其基本任务是协调锅炉与汽轮发电机组的运行，以便能快速响应外界负荷的变化。同时，维持主蒸汽压力在允许范围内波动。当电网负荷变化时，从汽轮机侧看只要改变汽轮机调速汽门的开度，就能迅速改变进汽量，从而能立即适应外界负荷的要求。但锅炉侧则不然，当负荷变化时，即使立即调整燃料量和给水量，由于锅炉固有的惯性和延迟，不可能立即改变提供给汽轮机的蒸汽量。n因此，如果汽轮机调速汽门开度已改变，进入汽轮机的蒸汽量相应发生变化，那么此时主蒸汽压力将发生变化或利用锅炉的蓄热来补偿蒸发量与进汽量之间的差额。在这个过程中，主蒸汽压力可能会产生较大的波动。也就是说，提高机组对外界负荷响应速度和保
