1、4848电世界(2023 1)图 1电缆全部穿越互感器的安装方式接地线采用截面 4 mm2的铜导线即可。(编辑志皓)NT6000 控制系统在分布式能源中的应用唐乃瑾分布式能源站按照能级高低输送对应的耗能，在用户端实现能源合理综合利用，以小规模、小容量、模块化、分散的方式建造在用户周边。分布式能源系统向一定区域内的用户同时提供电力、蒸汽、热水和空调冷水等能源服务，根据用户需求定制不同的方案，自动控制复杂、采集数据信息量大、控制精度要求高、通信接入设备多。相比大型电网，分布式能源站独立性强，在应急场合下，要求拥有更可靠的快速起停、调节负荷能力，每次过程控制的有效性是控制系统对整个运行过程的重要保障
2、。科远 NT6000 分散控制系统采用高起点设计标准，融合了当今最先进的计算机与通信技术，以高速、可靠、开放的网络和功能强大的控制器为基础，提供了基于工业以太网的多种现场总线冗余解决方案，支持 Profibus、FF、Can、Modbus 等多种现场总线的高可靠性混合应用，还可以实现未来分布式能源站搭建互联通信网络，通过智慧平台共享资源需求，实现三联供互联互通、互相补偿、合理分配资源，便于管理方统一协调调度。1分布式能源站的网络结构分布式能源站由 NT6000 四层网络结构组成，对于分布式能源站控制级的需求，首先底层采用现场总线 Modbus_ TU 与 Profibus DP通信方式组成，实
3、现现场成套设备监控数据、诊断数据采集。基于现场总线至各类模块后，通过 eBUS 冗余 I/O 网络汇总至主控，经过数据分析、运算再上传至 eNET 控制网络。根据分布式能源站小体量单独运行的特点，选择合适的控制系统规模，系统采用单站结构模式，无需客户机、服务器，每台站点直接从控制器采集、处理和归档数据。提升分布式能源站运行稳定性，减少设备投入成本。经过 NT6000工业防火墙，预留以太网互联接口，未来接入协调调度管理层网络。分布式能源站设有 2 台 OS 站、1 台 ES站、1 台 HIS 站，控制系统由 HMI、DPU、eNET、I/O 模件等部分组成。所有网络通信都以双冗余 A、B 网接入
4、，通信速率为 10/100Mbit/s 的工业以太网，预留开放接口，便于未来其他分布式能源站点接入数据。系统硬接点 电 气 自 动 化 电世界(2023 1)4949约 1 000 个 I/O 点，通信虚拟点约为 2 000 点位。通信点位的大规模应用，基于 NT6000KM631A 通信卡件的高速率与高稳定性，现场级总线方式大大减少工程投入成本以及施工周期，既兼顾辅助设备的重要数据汇总，也为部分贸易结算累积型仪表提供了精准的实时传输通道。除此之外，该分布式能源站，由于位置离用电用户较远，对于重要电力负荷信号有效的传输，两地采用南瑞 N0203 串口转单模光纤转换器，光缆总距离长达 1 200
5、 m，与以往远距离采集水泵站信号不同的是，并未采用先进的无线传输方案。为保证电力负荷信号能基本同步用户端负荷采集仪，最终选择传输效率最高、可靠性更好的 modbus 串口转光纤传输，物理通道采用单模光纤。对于一套完整的 DCS系统来说，网络结构的组建至关重要，而现场层网络相当于整套系统的“眼”，没有关键数据的高效采集，再快的 DCS 核心处理单元也无法发挥作用。此次分布式能源站的网络组建，经过长时间的单调运行最终得以验证，NT6000 过程控制系统分层网络结构可以满足分部式能源站网络搭建需求。小型分布式能源站的网络结构如图 1 所示。2分布式能源站的控制组态分布式能源站根据不同用户需求，采用不
6、同能源再生或回收设备增加能源利用的多样性，所使用的逻辑控制方案也是根据设备制定。该分布式能源站为典型能源梯级利用方式，主要以燃气作为燃料，冷热电三联供为主。工艺主装置包括:燃气内燃发电机组 2台、烟气型溴化锂机组 2 台，配套辅助装置包括:高温缸套水板式换热器机组、高温缸套水散热器、烟气板式换热器、冷却水定压装置、冷却塔、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、冷冻水定压装置、中冷水冷却塔、中冷水循环水泵、中冷水定压装置、脱销系统、CEMS 系统等。分布式能源站生产设备种类多，系统构成较为复杂，采用设备类型划分组态单元，NT6000 系统支持 SAMA 图标准组态逻辑，复杂的顺序控制和回路控制都可以用直观
7、的模块化组态方式来实现，由 CCM Studio 编程软件中 FBD(功 能 块 图)编 程 工 具 设 计 出 逻图 1小型分布式能源站的网络结构 电 气 自 动 化 5050电世界(2023 1)图 2冷冻水循环泵 FBD 控制逻辑辑控制程序，复杂步进控制主要以系统库所提供的高级功能块得以实现。21水泵设备模块控制以冷冻水循环泵为例，冷冻水循环泵 FBD控制逻辑图 2 所示，采用电机驱动 DEVM 模块，由 CCM studio 提供的控制算法模块，功能信号多，逻辑控制顺序符合电厂设备控制原则。模块拥有闭环的起停功能、连锁跟踪功能、顺控起停功能等，简化复杂顺控编程方式。ACCE 与 IDE
8、C 模块的组合运用，用来开发循环泵的运行累积时间显示，最终达到根据累积时间自动投切循环泵控制。22系统起停顺序控制开机顺控界面如图 3 所示。系统起停顺序控制包括多个电机驱动 DEVM 模块、电磁阀DEVS 模块、电动门 DEVD 模块及手操 MANS模块等。分布式能源站起停具有实时性，站体小型化居多，人员配备较为精简。顺序控制的运用，大幅度减少生产人员的误操作几率，也形成一套标准的 SOP 生产流程。生产人员可以投入更多的时间用于生产数据分析、能效提升等综合管理工作。顺控程序根据分布式能源站针对用户的需求，随季切换运行模式，季节选择自动打开相应的冷热管道进出口电动阀门，根据设定的间隔参数，依
9、次自动起停公用工程设备以及辅助设备，内燃机、溴化锂重点设备都需要生产人员再次确认才可以起停设备。采用 CCM Studio算法库中顺控步总控 SFCM 模块、单步序控制STEP 模块，结合每步序连锁条件跳转到相应设备模块子程序，实现顺控起停。23能效综合监控调节控制系统分布式能源站可满足用户对冷热负荷的正常需求，而用电户受季节、时间、天气等因素影响电力负荷波动较大，无法采用时间段梯级升降的方法调整机组功率。相比大型电厂，也没有整体电网调度 AGC 调控系统。并网不上网的供电特征，决定了分布式能源站对于用户端，更多需要实时负荷跟踪调控的先决条件，且不能超发，超发会由保护装置切断出线开关。经过多轮
10、调研，最终采取光纤传输负荷信号，保证传输速率低于 800 ms 以下。负荷调节控制运用复杂 PID 串手操器的方式。在正常升降负荷时以缓慢平稳为主，比例参数相对较小，积分相对均衡，由此保证了负荷的状态，有助于燃机减少频繁大范围动作燃气门，也 电 气 自 动 化 电世界(2023 1)5151图 3开机顺控界面间接提升机组综合效率。与以往 PID 不同的是，当遇到负荷骤降，用户需求减少时，同时满足 PV SP 与下降速率大于0 05 MW/s 两个条件触发条件，会迅速提高调节比例参数，快速降低燃机负荷，避免超发现象发生。而手操器的作用，是作为最后一道连锁保护使用，当用户市电负荷 输入自动调节 S
11、P 值 0 5MW 时会切回手操状态，始终保持用户市电负荷剩余量与自动调节值不超过 0 5 MW 的大范围调节区间，减少 PID 滞后超调的本质特性。用户负荷跟踪 PID 控制如图 4 所示。经过实际测算，以机组 50%以上负荷开机数据对比，若采用固定阶梯式增减负荷:无法避免由于时间段骤降负荷的超发现象;良好负荷状态下，冷热电综合效率只能达到 70%75%。而采用实时负荷跟踪调节，可以应用于复杂负荷趋势，平均综合效率可以图 4用户负荷跟踪 PID 控制 电 气 自 动 化 5252电世界(2023 1)于复杂负荷趋势，平均综合效率可以达到80%及以上，机组发挥效能更高，相应产热产冷值更多。24
12、电力系统监测与监控控制在分布式能源站应用中，系统不光要控制运行设备，还要兼顾站内电力系统监测与控制。NT6000 系统拥有快速运算能力，控制周期小于 100 ms，独立组态页编写控制逻辑，满足高压系统的快速分合闸控制要求。模件KM231A 的高抗干扰性能，实现稳定的电力系统监测数据传输，减少电力 SCADA 系统的成本投入。电力监控画面采用 NT6000 丰富的配套图库，选用分合闸专用操作面板，具备远程本地、分合闸、挂牌、禁操、复位等多种控制与反馈。通过控制逻辑实现开关柜三合二连锁、就地故障连锁、动作超时连锁等常规电力保护功能，完成对站内电力系统的安全控制。电力数据监测通过整合电能表、监测仪、
13、多功能表等数据经 Modbus TU、Profibus DP 协议通信至 NT6000 系统，获取电力数据汇总至历史站，可用于多种历史趋势图形调档分析，操作事件一并记录在历史服务器中。再以NT6000 系统为从站，将信号数据发送给二次电力调度通信设备，依靠 NT6000 通信模件的稳定性能，可不采用测控装置重复采集公用与电动机信号，大幅减少电力测控设备投入成本，且能实现市调对分布式能源站的整体调控。3分布式能源的监控界面根据分布式能源站的监控设计需求，界面大致分为 7 个子系统构成，分别为内燃机系统、冷热交换系统、动力给水系统、脱硝系统、用户监测、电力监控、UPS 及电源监测，NT6000 监
14、控平台拥有强大的数据采集能力，对其采集数据进行记录、趋势显示、逻辑计算、限值报警、历史数据储存、电子化数据报表等。在数据分析能力上也同样出色，可随时调用实时或历史数据进行分析比对，拥有多时间 段、多 数 据、多 量 程 比 对 分 析 功 能。NT6000 系统还集成了标准化的设备、I/O 域、手操器等元件库，通过 ES 站设计组态并生成画面，在变量点表管理中选择需要的数据记录属性，下装至各站点并重载画面即可使用，标准化的图形元件库，大幅度减少监控平台的组态修改时间，通过系统冗余功能，安全快速的在生产运行过程中完成对界面的更改。4分布式能源站平台建设分布式能源站小而分散的特征，决定了未来对 于
15、 互 联 平 台 的 搭 建 具 有 重 要 意 义。NT6000 系统具备多种开放通信接口，可采用与 NT6000 系统同一厂家开发的科远 SIS 系统(厂级监控信息系统)，DCS 数据经工业防火墙，10 M/100 M 工业以太网物理接口，接入SIS 服务器。通过系统强大的数据挖掘、数据处理与优化的功能，提升分布式能源站生产运营管理。基于 DCS 和 SIS 系统之上，分布式能源站最终接入互联总 MES 系统(制造执行系统)，实现多站点调度协同管理，迈向智能化、信息化、共享化的未来新能源建设方向。5结语NT6000 系统拥有成熟的大型火力发电厂自动化解决方案，结合火电的设计思路，有针对性地
16、对分布式能源站进行深度开发。与国内外一线 DCS 系统相比，NT6000 拥有更广的兼容性，开放度高，更适用于分布式能源站这种模块化的设备组成工况。系统在常规 DCS 功能基础上拓展更多优化控制、高级模块、智能故障诊断、事故预报等。某分布式能源站的稳定运行证明，国产系统满足分布式能源站的控制要求。我们不再完全依赖国外技术，打破资料讯息少、品牌受限、产品落后、通信不开放等诸多技术壁垒。采用国产自主可控的 DCS系统，能针对工艺量身定做更为适合工况的控制方案，加快我们对自控领域的探索。随着国家碳达峰、碳中和目标的落定，分布式能源站的前景趋势向好。多行业、多维度的成功案例，将推动我国自主系统紧跟新能源产业的发展。(编辑叶帆)电 气 自 动 化
