淺談大型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)

淺談大型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)沈賀偉1,王淳忠2,趙耀1(1大唐淮南洛河發(fā)電廠安徽淮南2320082大唐安徽分公司安徽合肥230071)(1DatangHuainanLuohePowerPlant,HuainanCity,AnhuiAbstract:ByIntroductionOfTheElectricMonitoring&ControlKeywords:TheLargeThermalPowerPlant;Electric;TheMonitor摘要：通過介紹大型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的典型配置，闡述該系統(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)0引言隨著火力發(fā)電機(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。一般來說，大型火力發(fā)電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要(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，如關(guān)口表計(jì)、保護(hù)裝置、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置以及故障錄波器等。1.1ECS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)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、廠用高壓電源(包括廠用變壓器)、低壓廠用變壓器高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)及PC進(jìn)線、分段開關(guān)，PC至MCC的饋線開關(guān)(包括主廠房及輔助廠房),各類閘刀以及單元機(jī)組的直流和UPS、柴油發(fā)電機(jī)組的重要信號(hào)部分。1.2ECS數(shù)據(jù)量的處理與采集模擬量處理包括預(yù)防回路斷線檢測(cè)功能、信號(hào)抗干擾、數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標(biāo)度換算、梯度計(jì)算、越復(fù)限判斷及越限報(bào)警，最后經(jīng)格式化處理后形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。開關(guān)量采集是指對(duì)事故/故障信號(hào)、開關(guān)及刀閘的位置信號(hào)、繼電保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)以及手動(dòng)自動(dòng)方式選擇的位置信號(hào)的采集。ECS對(duì)這些信號(hào)的采集方法為快速脈沖量采集主要指有功及無功電度量等的累加。脈沖量的輸入為無源接點(diǎn)或有源電脈沖，即時(shí)采集。開關(guān)量輸出特指各類操作控制指令。計(jì)算機(jī)在輸出這些信號(hào)前進(jìn)行校驗(yàn)，經(jīng)判斷無誤后才能送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為保證信號(hào)的電氣獨(dú)立性及準(zhǔn)確性。1.3ECS對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能(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。(2)控制功能①發(fā)變組控制對(duì)發(fā)變組的控制有二種方式，即順序控制或軟手操控制。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)。發(fā)變組的順序控制是按邏輯條件順序完成發(fā)電機(jī)由零起升壓直至并網(wǎng)，帶初軟手操控制是指運(yùn)行人員通過鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行開關(guān)的操作，每一項(xiàng)操作計(jì)算機(jī)都將進(jìn)行合法性檢查和控制閉鎖條件檢查。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)過操作員站發(fā)出指令，但要經(jīng)過ECS邏輯判斷。③輔助車間控制方式輔助車間的電源系統(tǒng)控制方式，除輔助廠房低壓變壓器高壓側(cè)開關(guān)的投、切由ECS控制外，其它均為常規(guī)就地操作，但須向ECS送出必要的信號(hào)量和運(yùn)行數(shù)(3)事故處理當(dāng)發(fā)生事故、故障和越限等事件時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)作一系列處理，如發(fā)出音響，推出畫面、啟動(dòng)事故追憶、畫塊或數(shù)據(jù)變色等。2NCS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)。2.1NCS對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍控制范圍包括：500kV開關(guān)、電動(dòng)刀閘、電動(dòng)接地開關(guān)，變壓器有載調(diào)壓開監(jiān)測(cè)范圍包括：電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能和溫度量等。NCS的監(jiān)視信號(hào)包括：變壓器調(diào)壓開關(guān)、SF6開關(guān)、閘刀以及接地開關(guān)的位置信號(hào)、繼電保護(hù)裝置和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作及報(bào)警信號(hào)、運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)等。2.2NCS的硬件結(jié)構(gòu)NCS包括兩部分：站控層和間隔層，它們之間通過鎧裝光纜連接。(1)站控層是升壓站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)視、測(cè)量、控制、管理的中心。站控層網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，按雙網(wǎng)配置，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為TCP/IP,通訊介質(zhì)為鎧裝光纜。站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站控層各個(gè)工作站之間和來自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請(qǐng)求。主要設(shè)備有主機(jī)/操作員站、工程師站、五防閉鎖工作站、通信接口裝置、公用接口裝置、打印服務(wù)器及打印機(jī)、GPS對(duì)時(shí)裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(2)間隔層網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為TCP/IP,通訊介質(zhì)為五類雙絞屏蔽線。間隔層的主要設(shè)備包括測(cè)控單元、通訊接口單元、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。當(dāng)站控層及網(wǎng)絡(luò)失效時(shí)，間隔層仍能獨(dú)立完成監(jiān)測(cè)和控制功2.3NCS對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集由每個(gè)電氣間隔的測(cè)控裝置完成。該裝置作為本間隔保護(hù)裝置的通信管理單元，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)本間隔的遙測(cè)、遙控、遙信、遙脈、遙調(diào)等功能，提供以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線等方式接入NCS。采集信號(hào)的類型與ECS相同，分為模擬量、脈沖量和開關(guān)(2)控制操作電氣設(shè)備控制方式為兩級(jí)控制：即就地控制、站控層控制。操作命令的優(yōu)先級(jí)為：就地控制→站控層控制。同一時(shí)間只允許一種控制方式有效。對(duì)任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才能進(jìn)行下一步操作。①就地控制實(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按“選擇—返?！獔?zhí)行”的過程進(jìn)行，具有防誤閉鎖及同步檢測(cè)前提下，可按規(guī)定的程序進(jìn)行順序控制操作。③防誤閉鎖每個(gè)操作經(jīng)防誤閉鎖軟件判斷，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，閉鎖該項(xiàng)操作并報(bào)警，輸出提示條文。防誤閉鎖邏輯判斷在站控層和間隔層分別進(jìn)行。具有操作權(quán)限及優(yōu)先級(jí)管理。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作的閘刀和接地開關(guān)，采用機(jī)械編碼鎖加電腦鑰匙的方案進(jìn)行防④同期檢測(cè)NCS的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置具有捕捉同期功能，同期電壓輸入分別來自開關(guān)兩側(cè)CVT的單相電壓。當(dāng)兩側(cè)均無壓或一側(cè)無壓時(shí)，允許合閘；當(dāng)兩側(cè)有壓，必須滿足同期條件，才允許合閘。同步判斷在間隔層測(cè)控裝置上進(jìn)行，同步成功與失敗均有信息3UACS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)，將電氣系統(tǒng)測(cè)控層中眾多的綜合保護(hù)測(cè)控裝置和自動(dòng)裝置通過10M快速以太網(wǎng)連接起來，經(jīng)通信模塊，接入ECS,減少了硬接線的數(shù)量，提高了設(shè)備的可靠性和可維護(hù)性，還可以充分利用電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后信息全面的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)電氣信息的應(yīng)用，完成較為復(fù)雜的電氣設(shè)備的監(jiān)控功能是ECS的補(bǔ)充和完善，也是未來實(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)采集范圍納入U(xiǎn)ACS的電氣系統(tǒng)包括：發(fā)變組保護(hù)、故障錄波器、直流系統(tǒng)、AVR、(2)6kV系統(tǒng)的控制方式進(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，通過硬接線直接控制參與ECS順控的電動(dòng)機(jī)采用硬接線方式(不納入U(xiǎn)ACS控制范圍),主廠房400VPC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U(xiǎn)ACS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UACS的通訊口發(fā)出控制指(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)，4結(jié)束語大型火力發(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