燃机电厂电气控制系统的研究

燃机电厂电气控制系统的研究
发布时间：2021-06-22T02:53:23.825Z 来源：《中国科技教育》2021年第2期作者：张志成
[导读] 该问题的顺利解决直接关系到燃机电厂的需求满足，与燃机电厂的节能降耗也息息相关。

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摘要：电气控制系统属于燃机电厂的重要组成部分，具有操作便捷以及工作效率高的特点，并在电力行业获得广泛应用。

从某种程度上讲，燃机电厂将天然气作为原料，并借助循环发电技术，可以大大提升实际生产效率，最终实现节能环保，充分发挥其经济效应与环境效应，值得大力普及。

因此，相关工作人员必须要高度重视燃机电厂电气控制系统的研究与应用。

本文主要就燃机电厂电气控制系统展开详细论述。

关键词：燃机电厂；电气控制系统；研究
目前，在我国发电行业中，电气监控与自动化技术已经融入整个监控控制系统中，并逐渐发展为大中型电厂自动化的未来趋势[1]。

传统形式的燃煤机组中，往往会采用机、电炉集中控制手段，并将电气控制系统直接归属于DCS控制系统。

然而，燃汽轮机与循环机组中，可以实现燃机、汽机以及发电机三者控制的融合统一。

对于联合循环余热锅炉以及BOP辅助系统来说，多应用其他形式的控制系统。

因此，怎样结合燃机电厂个性化特点有效设计出安全可靠的控制系统是一个非常迫切的问题，该问题的顺利解决直接关系到燃机电厂的需求满足，与燃机电厂的节能降耗也息息相关。

一、燃机电厂电气控制系统特点
实际上，电气控制系统区别与热工控制系统，不同之处主要包括以下几点：首先，一般情况下，电气控制系统比较简单，且控制对象少，所控制的信息采集量也相对较小，工作人员的操作频率低，然而电气设备运行要求高，必须要保证设备的运行是安全可靠的，只要工作人员出现一点失误就可能会引发相对严重的后果；其次，从反应速度要求上来看，电气控制系统相对于热工控制系统要快，对抗干扰要求也相对较高，比如快速保护口往往是几十毫秒；再次，电气控制系统的控制方式包括数据采集系统与顺序控制两种，设备间联锁条件相对简单，且联锁保护相对较多，一旦设备出现故障，则最终涉及的范围会非常大，再加上电气设备操作复杂，所以要求工作人员必须要认真仔细[2]。

最后，对于电气控制系统运行操作来说，既要满足机组一般运行要求，又要实现与电网的密切关联，满足两者的共同要求，工作复杂性更高。

二、燃机电厂电气控制系统应用
（一）发电机—变压器组系统
发电机控制一般情况下是由机岛控制系统控制的。

目前，发电机所配套的相关技术更加先进，包括励磁系统、变频启动系统以及发电机保护等，且自动准同期在功能发挥上可以借助MARK-VI来实现[3]。

DCS则是借助硬接线以及MARK VI接口，然后在通讯以及MARK-VI 电气信息交换的基础上完成。

与此同时，主变220kV在侧开关控制与发电机出口控制上都能够实施自动准同期，当MARK VI出现缺省的实际，则会统一默认为发电机的出口开关是同期点，若是将主变220kV的侧开关设置成同期点，那么就要求DCS面向MARK VI发送一定的命令，表示为“请求 MARK VI第二个开关同期”，接下来，MARK VI送出一定的信号，表示为“MARK VI允许第二个开关同期”。

通常情况下，主变220kV的侧开关如果能够与运行一切正常，则220kV系统显示有电，而且GCB的主变侧没有电压；如果发电机的出口开关显示为运行正常，那么在无压合闸的条件下GCB的主变侧是没有电压的，而且发电机侧表示没有电压。

（二）厂用电源快速切换装置
一般情况下，燃机电厂的工作电源以及备用电源的进线开关处会安装电源切换装置，最终目的在于保证高压厂用电源能够连续供电，增强其安全可靠性。

具体来说，该装置必须要与ECS独立开来，将硬接线作为两者的信息交换，往往应用MFC2000—2型微机，其主CPU主要任务是开关量的输入检测以及电流电压计算等，并为切换动作以及试验信号等作保障，还可以提供采样以及频率相角计算等服务[4]。

此外，CPU负责液晶显示、打印以及通信等模块的相关工作。

对于主从间来说，应借助双口RAM实施信息数据交换。

厂用电源快切装置手动的概念是在运行正常的条件下实现手动切换起动，如果工作分支以及备用分支断路器显示无异常以及快切装置也是无异常的，并且工作分支在跳位以及备用分支断路器在合位，这种情况下ECS会为快切装置输出DO点给，然后在快切装置的支持下进行常规手动切换。

此外，手动切换方式选择的过程中，需要考虑快切装置的串联或者是并联。

1.正常切换
一般情况下，正常切换会选择并联切换方式，也就是说由手动起动，不管是DCS系统，还是装置面板都能够操作。

这时，正常切换具有双向性，能够从工作电源转向备用电源，也能够从备用电源转向工作电源。

如果符合并联条件，标准装置会合备用开关，然后延时后跳开工作开关，若是在延时内，刚合上备用开关就立即跳开，这种情况下装置不存在自动跳工作的状况。

如果起动后不满足并联条件，那么
标准装置就会闭锁发信，随时准备着复归。

如果两个电源都是非同期的，那么ECS会做出一定的提醒信号，若是仍然手动切换，那么工作人员就需要借助ECS发出跳闸命令，从而借助切换装置的特定功能实现进行厂用电源备用进线断路器合闸。

2.事故切换
对于事故切换来说，会采用串联切换的形式，也就是由保护出口起动，具有单向性特点，仅仅可以从工作电源向着备用电源切换，第一步是跳工作电源开关，并明确工作电源开关的跳开情况，当条件允许的条件下合上备用电源。

通常情况下，串联切换包含三种切换条件，一种是快速；第二种是同期捕捉；第三种是残压（不采用）。

如果运行人员已经选择好了同时切换方式，则发变组保护出口继电器动作的时候会显示跳闸合闸命令，从而完成自动切换。

如果已经选择了相继切换方式，则需要跳开厂用工作电源的断路器；如果已经明确了厂用工作断路器处于跳闸状态，能够进行自动切换，然后顺利合上厂用备用电源断路器[5]。

若是上述操作是失败的，那么ECS会提醒值班员，并且切换为慢速切换模式，完成后再确认信息。

（三）保安段电源控制组
设置保安段的目的在于避免机组厂用电出现故障的时候，可以最大限度保证相关控制系统不停电，并确保机组厂用电中断时，能够快速启动完成柴油发电机组，实现保安段负荷不间断供电。

结语：
总而言之，燃机电厂电气控制系统的顺利运用能够满足节能要求，从而提升生产效率。

具体来说，对燃机电厂电气控制系统进行科学设计，有效应用厂用电源切换装置与发电机-变压器组等，并发挥控制系统的极大优势，有助于燃机电厂可持续发展，意义重大。

参考文献：
[1]任武杰.电厂电气综合自动化系统的分析[J].矿业装备，2021（01）：150-151.
[2]卫婷.电厂控制系统中有关电气自动化控制系统的应用及存在的问题[J].中国设备工程，2020（24）：176-177.
[3]孟凡亮.发电厂电气控制与保护设计问题分析[J].电力设备管理，2020（10）：114-116.
[4]孙鹏伟，洪潮，周保荣，等.大容量柔性直流分极接入电网方式及对控制保护系统的影响[J].南方电网技术，2020，14（10）：1-8.
[5]张维维，郭振宇.发电厂电力系统稳定控制装置的应用实践研究[J].科技风，2020（21）：121.。