淺談大型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)

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摘 要 文章介紹了大型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的典型配置，并闡述了該系統(tǒng)對(duì)大型火力發(fā)電廠的意義和作用。 

關(guān)鍵詞 大型火力發(fā)電廠 電氣 監(jiān)控系統(tǒng)  中圖分類號(hào)：tm762                                   文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a  discussion on the electric monitoring & control  system of the large thermal power plant  shen hewei[1], wang chunzhong[2], zhao yao[1]  ([1] datang huainan luohe power plant, huainan, anhui, 232008;  [2] china datang group anhui branch, hefei, anhui, 230071)  abstract by introducing the typical configuration of large-scale thermal power plant electrical monitoring system to explain the significance and role of the large-scale thermal power plant.  key words large thermal power plant; electric; the monitoring & control system  0 引言  隨著機(jī)組容量的增大，大型火力發(fā)電廠電氣一、二次設(shè)備的系統(tǒng)及其接線型式日趨復(fù)雜，由此導(dǎo)致的相關(guān)監(jiān)視與控制系統(tǒng)也日益繁復(fù)，所起到的作用也更加重要，逐漸成為發(fā)電廠控制系統(tǒng)一個(gè)重要的分支，對(duì)大型火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了至關(guān)重要的意義。一般來(lái)說(shuō)，大型火力發(fā)電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下環(huán)節(jié)：（1）主機(jī)dcs系統(tǒng)所包含的ecs模塊；（2）監(jiān)控升壓變電站的ncs系統(tǒng)；（3）用于全廠電氣設(shè)備的輔助監(jiān)控系統(tǒng)（uacs）；（4）傳統(tǒng)的電氣儀表、繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置。  1 dcs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控  機(jī)組dcs系統(tǒng)中的ecs模塊包括單元機(jī)組監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和公用系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。  1.1 ecs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍  其范圍包括：發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、勵(lì)磁系統(tǒng)，廠用高壓電源（包括廠變）、低壓廠變高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)，和pc進(jìn)線、分段開關(guān)，pc至mcc的饋線開關(guān)（包括主、輔廠房），各類閘刀以及單元機(jī)組的ups、直流和柴油發(fā)電機(jī)組的重要信號(hào)部分。  1.2 ecs數(shù)據(jù)量的處理和采集  模擬量的處理具體包括：數(shù)字濾波、預(yù)防回路斷線檢測(cè)功能、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、信號(hào)抗干擾、標(biāo)度換算、誤差補(bǔ)償、梯度計(jì)算、越限報(bào)警和越復(fù)限判斷，最后經(jīng)格式化處理后所形成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。  開關(guān)量的采集是指對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)、開關(guān)及刀閘的位置信號(hào)、事故/故障信號(hào)和手動(dòng)/自動(dòng)方式選擇的位置信號(hào)的采集。采集的方法為快速掃描。  脈沖量的采集主要是指：有功及無(wú)功電度量等的累加。脈沖量的輸入為有源電脈沖或無(wú)源接點(diǎn)，即時(shí)采集。  1.3 ecs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能  1.3.1 調(diào)節(jié)功能  調(diào)節(jié)變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)的位置。調(diào)節(jié)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（avr）、各類輔機(jī)變頻器的可控硅導(dǎo)通角，從而達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)電壓和電流的目的。  1.3.2 控制功能  （1）發(fā)變組控制。ecs對(duì)發(fā)變組的控制有兩種方式：軟手操控制和順序控制。采用哪種控制方式，由設(shè)在操作員站上的選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)。軟手操控制是指，運(yùn)行人員通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤來(lái)完成開關(guān)的操作，并且每一項(xiàng)操作計(jì)算機(jī)都會(huì)進(jìn)行控制閉鎖條件檢查和合法性檢查。順序控制是指，ecs按邏輯順序條件來(lái)完成發(fā)電機(jī)由零起升壓到并網(wǎng)并帶初始負(fù)荷的全過(guò)程。  （2）廠用電源開關(guān)的控制。正常的合閘、分閘操作，由ecs軟手操發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)。事故情況下，備用電源之間的互相切換，包括柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)帶載直至充當(dāng)事故電源，雖然不經(jīng)過(guò)操作員站發(fā)出指令，但要經(jīng)過(guò)ecs邏輯判斷。  （3）輔助車間的控制方式。輔助車間的電源系統(tǒng)控制，正常情況下為就地操作，且必需向ecs送出必要的信號(hào)量和運(yùn)行數(shù)據(jù)。但輔助車間低壓變壓器高壓側(cè)開關(guān)的投、切需由ecs來(lái)控制。  1.3.3 事故處理  監(jiān)控系統(tǒng)遇到發(fā)生事故、故障和越限等事件時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行一系列處理，如發(fā)出音、畫報(bào)警、數(shù)據(jù)變色、啟動(dòng)事故追憶等。  2 ncs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控  發(fā)電廠220kv、500kv升壓站的監(jiān)控由網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（ncs）實(shí)現(xiàn)。  2.1 ncs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍  控制范圍包括：變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)、（下轉(zhuǎn)第181頁(yè)）（上接第170頁(yè)）500kv開關(guān)、電動(dòng)接地開關(guān)、電動(dòng)刀閘等。  監(jiān)測(cè)范圍包括：頻率、功率因數(shù)、電流、電壓、有功電能、無(wú)功電能、有功功率、無(wú)功功率和溫度量等。  監(jiān)視信號(hào)包括：繼電保護(hù)裝置、變壓器調(diào)壓開關(guān)、安全自動(dòng)裝置動(dòng)作及報(bào)警信號(hào)、運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)、閘刀以及接地開關(guān)的位置信號(hào)等。  2.2 ncs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能  （1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。ncs由每個(gè)電氣間隔的測(cè)控裝置完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集。該測(cè)控裝置作為保護(hù)裝置的通信管理單元，其功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)本間隔的遙信、遙脈、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)等功能，提供現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等方式接入ncs。采集信號(hào)的類型基本與ecs相同，分為模擬量、開關(guān)量和脈沖量。  （2）控制操作電氣設(shè)備。控制操作方式分為二級(jí)控制：就地控制和站控層控制。ncs操作命令的優(yōu)先級(jí)為：就地控制→站控層控制。在任一時(shí)間只允許一種控制方式有效。并且對(duì)所有操作方式，必須首先保證上一次操作步驟完成，然后才能進(jìn)行下一步操作。  ①就地控制。ncs在間隔層控制柜上設(shè)有“就地/遠(yuǎn)方”轉(zhuǎn)換開關(guān)。“就地”位置：通過(guò)人工按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)的一對(duì)一操作。“遠(yuǎn)方”位置：操作在操作員站上操作。間隔層根據(jù)操作需要實(shí)現(xiàn)防誤操作閉鎖和檢同步功能。  ②站控層控制。站控層控制具有防誤閉鎖及同步檢測(cè)功能，其控制順序?yàn)?ldquo;選擇—返校—執(zhí)行”。當(dāng)某一個(gè)任務(wù)要對(duì)多個(gè)電氣設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，在保證操作的可靠性和安全性的前提下，可按規(guī)定程序進(jìn)行順控操作。  3 uacs對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控  廠用電氣設(shè)備輔助監(jiān)控系統(tǒng)（uacs）采用分布式控制系統(tǒng)，對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控范圍與ecs大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與ncs相似，其對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控功能是ecs的補(bǔ)充和完善，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠總線控制的嘗試。目前uacs的典型設(shè)計(jì)如下。  （1）數(shù)據(jù)采集的范圍。納入uacs數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)有：6kv廠用電系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、發(fā)變組保護(hù)、柴油發(fā)電機(jī)組、故障錄波器、avr、ups、400v配電系統(tǒng)等。  （2）6kv系統(tǒng)的控制方式。①電動(dòng)機(jī)的監(jiān)控在ecs側(cè)進(jìn)行，采用硬接線方式實(shí)現(xiàn)。②純電氣元件在正常運(yùn)行時(shí)由ecs控制，在調(diào)試或ecs故障時(shí)可以在uacs側(cè)進(jìn)行操作控制，操作地點(diǎn)采用硬切換或者軟切換的方式確定。③正常運(yùn)行時(shí)，在uacs側(cè)，僅監(jiān)視上述電動(dòng)機(jī)及純電氣元件的遙測(cè)、遙信量。④在ecs側(cè)，可以有選擇的監(jiān)視需要的遙測(cè)、遙信量，通過(guò)硬接線直接控制電動(dòng)機(jī)，通過(guò)uacs通訊口遙控純電氣元件的開關(guān)。  （3）400v系統(tǒng)的控制方式。參與ecs順控的電動(dòng)機(jī)采用硬接線方式（不納入uacs控制范圍），主廠房400v pc進(jìn)線及分段開關(guān)控制、位置信號(hào)、各母線pt二次電壓采用硬接線接入ecs，同時(shí)納入uacs監(jiān)測(cè)。其他各饋線及電動(dòng)機(jī)回路均采用就地控制和遠(yuǎn)方通訊控制相結(jié)合的方式，在遠(yuǎn)方通訊控制方式下，由ecs通過(guò)uacs的通訊口發(fā)出控制指令。  （4）輔助廠房低壓廠用電系統(tǒng)。除塵、除灰、化水、凈化、污水、輸煤、脫硫等輔助廠房低壓廠用電系統(tǒng)，通過(guò)uacs納入相應(yīng)的輔助廠房控制系統(tǒng)，如plc和脫硫dcs等。  4 結(jié)束語(yǔ)  大型火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)設(shè)備眾多、接線復(fù)雜，其對(duì)控制系統(tǒng)的要求也相對(duì)較為嚴(yán)格。因此只有在設(shè)計(jì)初期，建立合理的電氣監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，才能確保今后電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行。  參考文獻(xiàn)  [1] 印江,馮江濤.電廠分散控制系統(tǒng)[m].北京:中國(guó)電力出版社,2008  [2] 崔志強(qiáng),楊忠彪,dcs系統(tǒng)在火電廠電氣控制方面的應(yīng)用[j].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007.1.  [3] 姜冬敏,張運(yùn)生.發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析[j].赤子,2009.6.