燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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摘要：科學(xué)設(shè)計(jì)燃?xì)?/a>電廠電氣控制系統(tǒng)是電廠機(jī)組正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。文中首先對(duì)燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)進(jìn)行了概述，然后重點(diǎn)從廠用電源系統(tǒng)模塊、發(fā)電機(jī)—變壓器組系統(tǒng)模塊、電源系統(tǒng)控制模塊等方面論述了燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，以期對(duì)提升燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量有所參考。

關(guān)鍵詞：電廠；自動(dòng)化；電氣控制

與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相比，以天然氣作為原料的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組具有投資低、效率高、建設(shè)周期短、污染物排放總量少等諸多優(yōu)點(diǎn)。燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)事關(guān)機(jī)組的安全運(yùn)行，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)是電廠機(jī)組正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障。

1燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)

燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)主要由硬件設(shè)備系統(tǒng)與總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩部分組成，其中，硬件設(shè)備系統(tǒng)方面：燃機(jī)—汽機(jī)多采用分散控制方式，采用通信、硬接線的方式將各個(gè)分散控制系統(tǒng)連接在一起，達(dá)到控制燃?xì)鈾C(jī)組正常運(yùn)行的目的，控制器（多采用背板式PC結(jié)構(gòu)等）、網(wǎng)絡(luò)層以及人機(jī)接口是核心；總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面：新建燃?xì)怆姀S多采用“機(jī)、電、爐”集中控制方式，燃?xì)狻⑵麢C(jī)控制系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的“核心”，主要組成部分包括數(shù)據(jù)控制中心（比如，存儲(chǔ)系統(tǒng)、服務(wù)器網(wǎng)卡等）、備份系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（比如，電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、水務(wù)管理以及單元機(jī)組控制網(wǎng)等等），各變壓器組、鍋爐運(yùn)行、鍋爐余熱控制以及汽機(jī)旁路等等都由其來(lái)實(shí)施控制，以促進(jìn)燃?xì)怆姀S各個(gè)設(shè)備正常、安全運(yùn)行目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。燃?xì)怆姀S電子控制系統(tǒng)并不特別復(fù)雜，與傳統(tǒng)的燃煤電廠電氣控制系統(tǒng)相比，燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)所采集的信息源相對(duì)較少、控制對(duì)象較少、操作頻率不高以及控制系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)較少，但是，由于“燃?xì)獾奈ｋU(xiǎn)性”要遠(yuǎn)高于“燃煤”，這就對(duì)電廠電氣控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及快速反應(yīng)性提出了較高的要求，否則，就有可能會(huì)給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及產(chǎn)生重大的社會(huì)危害?？梢哉f(shuō)，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)是保障電廠高效、安全運(yùn)行的必然要求。

2燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

一般而言，燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分：

2.1廠用電源系統(tǒng)模塊

燃?xì)怆姀S用電源系統(tǒng)模塊主要包括廠用電源系統(tǒng)與廠用電源切換系統(tǒng)兩部分，其中，廠用電源系統(tǒng)多由6Kv、380Kv常用廠用電源系統(tǒng)與突發(fā)事故保安電源系統(tǒng)等，以6Kv為例，6Kv廠用電源系統(tǒng)主要的功能是實(shí)現(xiàn)由工作電源向備用電源或者是由備用電源向工作電源的雙向切換，一般由DCS系統(tǒng)按照事先設(shè)定的“指令”來(lái)具體執(zhí)行操作，比如，當(dāng)廠區(qū)內(nèi)某段或者某個(gè)變壓設(shè)備等發(fā)生故障，DCS系統(tǒng)就會(huì)立刻發(fā)出“指令”，完成由“工作電源”向“備用電源”的快速切換，避免以外事故的發(fā)生；事故保安系統(tǒng)屬于典型的備用系統(tǒng)，主要是在燃?xì)鈾C(jī)組出現(xiàn)故障無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，啟用事故保安系統(tǒng)滿足廠區(qū)用電需求，實(shí)踐中，多數(shù)燃?xì)怆姀S都采用“柴油發(fā)電機(jī)組”作為突發(fā)事故保安系統(tǒng)，柴油發(fā)電機(jī)組多處于“熱備用”狀態(tài)，一旦發(fā)生廠區(qū)停電事故，處于“熱備用”狀態(tài)的柴油發(fā)電機(jī)組就會(huì)立即投入運(yùn)行，指令仍然由DCS系統(tǒng)發(fā)出，實(shí)現(xiàn)工作機(jī)組與備用機(jī)組之間的雙向切換，確保燃?xì)怆姀S廠用電需求。廠用電源切換系統(tǒng)模塊的主要功能是確保實(shí)現(xiàn)廠用高壓電源連續(xù)、穩(wěn)定、可靠供電目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以MFC2000-2型的微機(jī)為例，切換系統(tǒng)模塊通過(guò)與ECS之間的“硬接線”實(shí)現(xiàn)信息源的雙向交換，其中，電流電壓計(jì)算、信號(hào)、切換動(dòng)作執(zhí)行、輸入檢測(cè)以及自檢等諸多模塊主要由CPU來(lái)完成；另外，系統(tǒng)中快切手動(dòng)操作控制是對(duì)DCS自動(dòng)控制切換系統(tǒng)的一個(gè)補(bǔ)充，當(dāng)備用分支、工作分支斷路器均正常切一個(gè)處于合位一個(gè)處于跳位的情況下，可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)電源切換。

2.2發(fā)電機(jī)—變壓器組系統(tǒng)模塊

絕大多數(shù)燃?xì)怆姀S的“發(fā)電機(jī)—變壓器組系統(tǒng)模塊”涉及到的設(shè)備、元器件較多，需要對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)施有效控制，才能夠確保整個(gè)電廠電氣控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)控制方面，可采用“機(jī)島控制系統(tǒng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，將勵(lì)磁系統(tǒng)、燃機(jī)變頻啟動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)等控制模塊、信號(hào)源接入在線控制系統(tǒng)，按照DCS系統(tǒng)發(fā)出的指令完成對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)控制；發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)、主變220Kv側(cè)開(kāi)關(guān)均能夠?qū)崿F(xiàn)“準(zhǔn)同期”（自動(dòng)控制，一般情況下，“機(jī)島控制系統(tǒng)”處于缺省狀態(tài)下視為同期點(diǎn)）；斷路器主要是用于提示接地刀、隔離開(kāi)關(guān)所處的狀態(tài)以及通過(guò)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)近端、遠(yuǎn)端的自動(dòng)控制，斷路器執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作或者處于故障狀態(tài)時(shí)不能合閘，一旦執(zhí)行完合閘命令后就能夠自動(dòng)解除“指令”，從而整個(gè)發(fā)電機(jī)—變壓器組系統(tǒng)模塊回復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.3電源系統(tǒng)控制模塊

一般情況下，燃?xì)怆姀S電源系統(tǒng)控制模塊主要由直流電源系統(tǒng)模塊、保安段電源控制系統(tǒng)模塊以及UPS不停電電源系統(tǒng)控制模塊等三部分組成，其中，直流電源系統(tǒng)模塊主要是滿足電廠儀表、自動(dòng)控制、保護(hù)、事故照明以及UPS電源等負(fù)荷用電需求，一般由DC220Kv、Dc110Kv兩種等級(jí)的直流電源組成，每一臺(tái)機(jī)組的直流220Kv、110Kv系統(tǒng)都要設(shè)計(jì)為獨(dú)立運(yùn)行，絕對(duì)不能相互干涉，并且要確保直流電源所有的蓄電池始終處于浮充電狀態(tài)；設(shè)計(jì)保安段電源控制系統(tǒng)目的是在燃?xì)怆姀S出現(xiàn)重大故障時(shí)，各個(gè)機(jī)組控制系統(tǒng)、大容量事故負(fù)荷以及直流系統(tǒng)始終處于運(yùn)行狀態(tài)（不停電）；UPS不停電系統(tǒng)主要包括靜態(tài)開(kāi)關(guān)、整流器以及逆變器等幾個(gè)部分，主要功能是在電廠機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，滿足用電負(fù)荷連續(xù)的交流用電需求，該系統(tǒng)模塊電源由交流主電源、直流電源以及旁路電源，實(shí)踐中，主要是通過(guò)交流主回路控制達(dá)成供電目標(biāo)?？傊?，燃?xì)怆姀S電氣控制系統(tǒng)必須要結(jié)合燃?xì)怆姀S運(yùn)行的特點(diǎn)，科學(xué)、合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，以避免重大危險(xiǎn)事故的發(fā)生，從而為電廠的安全運(yùn)行典型堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者：張煥明 單位：深圳市廣前電力有限公司