全球第一个大型数字化电厂技术简介

　　引言

　　现代火力发电机组，特别是大容量、高参数机组，其复杂程度越来越高，对这样的机组的操作、控制和检修的要求也越来越高。传统的DCS 由于其信息只限于过程测点，造成大量设备管理信息和维修信息的缺失，因此很难对机组的优化操作、优化检修起到有效的指导作用。

　　基于数字化电厂技术的仪控系统，凭借其强大的现场总线支持功能和日益丰富的智能现场仪表和设备，将传统DCS 信息采集、诊断监控范围大大扩展，从而可以有效的获取现场设备的设备管理和设备维修信息，通过高速通信网络，这些信息可以送到SIS 等上层软件，对机组的优化操作和优化维修进行进一步的指导。

　　本文将重点介绍全球第一个真正意义上的大型数字化电厂----- 德国尼德豪森电厂，并结合尼德豪森电厂的应用，对数字化电厂技术做初步探讨。

　　一、尼德豪森电厂简介

　　位于德国西部的尼德豪森电厂隶属于德国RWE电力公司，该电厂K号机组采用了热电联产方式，总出力达到1012MW，该机组为超超临界机组，主汽温度为580℃，主汽压力27 MPa。由于采用了过程优化技术，整个机组的效率达到了45%。

　　西门子公司为该机组提供了基于数字化电厂技术的仪控系统，系统供货范围涵盖传统意义上的 DCS、DEH、变送器、智能高中压配电系统、智能低压配电系统、电磁阀、阀门定位器、电动执行机构、MIS、SIS及主控室设计。

　　仪控系统中DCS系统大量采用了 PROFIBUS 现场总线技术，通过现场总线，将智能仪表、执行机构、高低压智能保护装置及电磁阀等接入主 DCS，同时现场设备的管理信息、设备维修信息等通过现场总线进入DCS和上层SIS/MIS软件，从而实现了机组的优化操作及优化维修管理，使整台机组仅配备一名操作员。

　　尼德豪森电 K号机组于2002年12月投入商业运行，是目前全球范围全面采用数字化电厂技术的单机容量最大的机组。

　　二、系统配置

　　K号机组DCS配置系统配置如图1所示。系统共分三个层次，即：操作管理层、过程控制层和现场设备层。操作管理层集成了SIS、MIS和ERP功能，能实时监控整个机组的运行状况和设备的状态，能实现数据归档管理、设备状态检修管理、报表管理等。过程控制层包括多对冗余的控制单元DPU、工业通讯网络等，DPU实现对机组的控制和协调，并提供与管理层和现场智能设备层的接口。现场设备层包括远程智能I/O、带PROFIBUS总线接口的智能设备，如：执行机构、变送器、智能马达控制器等。操作管理层与过程控制层通过高速工业以太网相连，过程控制层与现场设备层通过PROFIBUS现场总线相连，通讯速率可达12M(见图2)。