大型火电厂电气系统监控纳入DCS应用的探讨

发布时间：2022-03-14 15:10:11 浏览数：次

(内蒙古电建一公司，内蒙古包头 014010)
摘要：文章指出，大型火电厂电气系统监控纳入DCS 以后，可充分利用DCS的手段，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，并且将相关量的显示报警与电气设备的控制调节有机地结合起来，以有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。
关键词：DCS控制系统；显示报警；大型火电厂；安全性；可靠性
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)16—0090—01
1 电气系统控制的特点

①电气设备相对热工设备而言控制对象少，操作频率低，有的系统或设备运行正常时，时常几个月或更长时间才操作一次。②电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快。发变组保护动作速度要求在40ms以内；自动准同期采用同步电压方式，转速、电压调整和滑压控制要求在5ms以内；电压自动调整装置快速励磁要求时间极短；厂用电快切装置快速切换时间一般<60～80ms，同步鉴定相位差5°～20°。③300MW及以上机组一般每2台机组共用1台起／备变，任一机组检修都不能影响另1台机组的正常运行，因此DCS控制应考虑其控制方式，确保只能有1台机组的DCS实现对共用部分的控制，同时另一机组DCS能够实现实时监视，并且这种操作控制权能实现切换。

因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。 
2 电气系统纳入DCS监控的范围

根据单元机组的运行和电气控制的特点，在工程的应用中采用将发电机-变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入DCS监控。
3 电气系统纳入DCS控制水平及技术要求

机组自启停控制的要求是：机组正常启动时，当发电机达到额定转速时，DCS将投入AVR。当发电机电压达到额定值时， DCS将投入同期装置。发电机与电网的同期是由同期装置自动实现，在同期过程中通过DCS控制AVR、DEH，当同期条件满足时，向发电机断路器发合闸指令。在同期合闸成功，发电机电负荷达到一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速从启备变切换到高压厂变上。

机组正常停机时，DCS控制降低机组负荷，当机组负荷降到某一定值时，DCS将高压厂用电系统快速切换到启／备变系统供电；当机组负荷继续降到零，跳开主开关，联跳汽轮机(主气门关闭)，发电机灭磁。
对于厂用电源系统控制的要求是：在机组启动时通过启／备变向厂用负荷供电；在机组正常用电时，由厂变供电并经低压厂变向400VMCC低压负荷供电以启动机组所必需的辅机；在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快切装置应快速将厂用工作负荷自动切换至启／备变；当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。

依据以上控制水平的要求，电气监控纳入DCS技术的要求是：①发电机系统能实现程序控制和软手控制使发电机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。②厂用电系统能按启动／停止阶段和正常运行阶段的要求程序控制和软手操来实现。③能实时显示和记录上述发变组系统和厂用电系统的正常运行、异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供操作指导和应急处理措施。④单元机组(炉机电)实现全CRT监控。
4 对DCS软件、硬件要求
4.1 对硬件配置的要求

按传统功能划分，电气纳入DCS监控之后，其功能可分为数据采集(DAS)和顺序控制(SCS)2 部分，由于电气量同热工量相比并没有特别的要求，而相对动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的电气专用装置来实现，因此原则上对DCS的硬件无特殊要求。对硬件的配置要求同热工一致，其功能分别融入DCS的功能之中。但基于历史的原因DCS由热工人员负责，而热工人员对电气的控制原理知之不多，在设计、调试、生产维护等各个环节中，这部分工作仍需电气人员来完成。加上在工程建设过程中电气有关厂用电受电部分需提前调试投入运行，在电气的控制功能部分即顺序控制(SCS)仍建议设置电气单独的控制器，便于实际工作的顺利进行。其数据采集部分要求同热工融为一体。
4.2 对软件功能描述
4.2.1 数据采集系统DAS功能

数据采集系统(DAS)应连续采集和处理所有与电气系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现机组安全运行。一旦机组发生任何异常工况，及时报警，提高机组的可利用率。

一般有下列功能：①显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。②制表记录：包括定期记录、事故追忆记录、事件顺序(SOE)记录、跳闸一览等。③历史数据存储和检索。④二次计算与机组性能。
4.2.2 顺序控制系统SCS(G／A)功能

电气部分顺序控制主要由3个功能组组成：①发电机——变压器功能组，它包括下列顺序控制子组项：发——变组高压侧断路器及刀闸子组项：该子组项包括发——变组高压侧断器及高压侧 Ⅰ母及Ⅱ母隔离开关等；同期子组项：该子组项包括发电机同期系统，发电机的自动同期控制由电气专用装置(ASS)完成，DCS应留有操作窗；励磁子组项：该子组项包括发电机励磁系统及AVR等。②厂用电源功能组，它包括下列顺序控制子组项：高压厂用电源子组项：该子项包括高压厂用工作及备用分支等；低压厂用电源子组项：该子组项包括6kV所联接的厂用变压器的6kV侧断路器、380V侧断路器及380V侧分段断路器等；保安电源子组项：该子组项包括保安段的工作及备用进线的断路器、仪控变进线断路器及仪控分段断路器等；厂用电快切子组项：该子组项包括厂用电正常快切装置功能。③厂用公用及备用电源功能组，它包括下列顺序控制子组项：高压启动／备用电源子组项：该子组项包括启／备变高压侧断路器、隔离开关及6kV侧断路器、启／备变有载调压开关等；低压厂用公用段子组项：该子组项包括6kV所联接的变压器6kV侧断路器、380V侧断路器及 38 0V侧分断路器等。
5 DCS投入与厂用电受电工期配合

厂用电源控制纳入DCS后，由于不设独立于DCS的硬手操，而根据以往电厂施工经验，在倒送厂用电时，DCS一般尚未投运，此时高压启／备变、高／低压厂用电源操作无法实现，故要求DCS设备安装、调试及投运在工期上予以配合。在厂用电设备安装调试的同时，开展了DCS的安装调试，特别是与厂用电有关的子系统的调试，使其投运在倒送厂用电之前，以满足电气倒送厂用电、厂内各工艺系统的分部试运行的要求。

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