电厂发电机组控制系统技改项目

电厂发电机组控制系统技改项目

发表时间：2016-07-04T15:10:37.353Z 来源：《电力设备》2016年第7期作者：陈惟兴

[导读] 随着计算机技术的不断发展,计算机监控系统已经广泛应用在水电厂的自动控制系统中。

陈惟兴

（中广核红花水电有限公司广西柳州 545101）

摘要：目前，水电厂自动化、集成化、智能化水平较高，发电企业互相竞价上网，发电企业竞争日趋激烈。伴随着信息化时代的到来，这种竞争更加体现在先进科学技术和自动化水平的竞争，抓住发展的关键已经成为发电企业抢占电力市场的法宝，本文主要对电厂发电机组控制系统的技改项目进行分析。

关键词：电厂发电；控制系统；机组；技改

前言：

随着计算机技术的不断发展,计算机监控系统已经广泛应用在水电厂的自动控制系统中。其中,可编程控制器PLC由于采用了计算机技术,具有通信、计时控制、数据采集、数据运算和逻辑控制等多种先进功能。具有编程灵活,可靠性高,能适应较恶劣的环境等特点,在水电厂计算机监控系统和油、水、气等辅助设备的控制系统中起着重要作用。

1、水电厂现地自动化系统现状

水电厂的继电保护装置目前仍以传统微机保护为主，但水电厂的继电保护装置在结构、功能、接口等方而和变电站继电保护装置基本相同。差别仅在于保护对象不同而造成的具体保护功能的不同，因此，只需将现有智能变电站继电保护装置技术移植到水电厂继电保护装置上即可。

水电站LCU基本为集中采集、控制的模式，监控系统的控制核心以可编程逻辑控制器(PLC)为主。PLC将所有信号采集进来，经过流程运算，输出控制信号到现地设备，并通过以太网等方式将数据送到后台计算机。PLC的信号采集和输出以开关量、模拟量为主。外围智能的数据由于通信接口和通信协议不统一，只能通过串口等方式进行数据交换，甚至各自重复采集。IEC 61850-7-410标准。目前己发布，该标准针对水电厂应用对数据对象进行了定义，将为传统水电站监控控制模式带来很大改变。

发电厂励磁装置发展至今，功率元件己基本定型，发展的重点是微机调节器。随着新型CPU的推出以及新技术的应用，国内外励磁系统发展重点是向运行可靠、自控功能强大、操作简单等方向发展。功率单元、灭磁单元、过压保护单元等励磁系统基本组件趋向于模块化和通用化。每个组件具有独立的、智能化的数字式监控接口，可进一步提高励磁系统的可靠性和标准化。

2、控制系统改造方案

2.1开机流程

开机命令可用下述4个方式下达给PLC：

①操作员站通过操作画面发出;

②机组进入AGC自动发电控制时，上位机根据负荷状态自动下达;

③现地LCU操作面板上的开机令按钮;

④中控室返回屏上的开机令选择开关。

PLC接到开机令后，即判断开机条件：发电机保护回路正常、水轮机操作回路正常、励磁操作回路正常，机组无事故、制动喷针复位和发电机出口断路器分闸，上述条件全部满足后，控制流程的模拟显示板上“开机准备”和“开机”指示灯亮，表示开机命令已被接受，开机流程正在执行。开机流程依步进行：喷针在全关位置的条件下，通过继电器输出模块操作开球阀，同时合总冷却水电磁阀、合灭磁开关，并在每个操作命令发出后PLC延时判断操作对象的响应，若响应正确，则控制流程继续进行，否则控制流程中止，并发出报警信号;当球阀开至全开位置、冷却水流通、灭磁开关处于合闸状态时，即操作调速器开机，将机械开限开至空载位置，待转速达到9500额定转速后，操作励磁装置启励建压，至机端电压达到9500额定电压时投入自动准同期装置，由自动准同期装置将机组并入电网，PLC采集到“发电机出口断路器合闸”状态信号后，开机流程结束，转入发电状态，“发电”指示灯亮。

2.2正常停机流程

正常停机为机组在无紧急停机令和事故停机令状态下的停机流程，正常停机令可以由：

①操作员站通过操作画面发出;

②机组进入AGC自动发电控制时，上位机根据负荷状态自动发出;

③现地LCU操作面板上的停机令按钮发出;

④中控室返回屏上的停机令选择开关发出。

PLC接到正常停机令后，LCU操作面板的“停机”指示灯亮，PLC开始执行停机流程：将机组的有功负荷和无功负荷减为零，跳发电机出口断路器，给励磁装置发逆变灭磁令，待发电机正常灭磁后，向调速器发停机令，调速器自动关机，转速下降至7000额定转速，此时，PLC投入制动喷针，使转速降为零后，延时复位制动喷针和机组总冷却水电磁阀，在制动喷针和总冷却水电磁阀确已复位后，PLC退出停机流程，“停机”指示灯灭。

2.3事故停机流程

在机组轴承温度和冷却空气温度过高的情况下，机组进入事故停机流程，P LC立即作用于调速器的紧急停机电磁阀实现紧急停机，同时判断机组有功和无功负荷降至30%以下时，跳开发电机出口断路器，该断路器正常跳开后，给励磁装置发逆变灭磁令，待机端电压下降至额定机端电压的15%时，向励磁装置发跳灭磁开关令，此后的调速器停机、机组制动和停机复位过程与正常停机流程相同。

当机组发生电气事故时，发电机保护出口和PLC立即作用于发电机出口断路器跳闸，同时向励磁装置发逆变灭磁令和跳灭磁开关令，此后调速器停机、机组制动和复位过程同正常停机流程，在转速为零时操作关球阀，球阀正常关闭后，事故停机流程结束。

2.4紧急停机流程

当机组转速达到14000额定转速、油压装置事故低油压、稀油站事故低油位及紧急停机令中有任一条件成立时，机组进入紧急停机流

程，PLC立即作用于关球阀和调速器的紧急停机电磁阀，同时跳发电机出口断路器，向励磁装置发逆变灭磁令和跳灭磁开关令，此后的调速器停机、机组制动和复位过程与正常停机流程相同，在转速为零时复位紧急停机电磁阀，紧急停机流程结束。

2.5发电转调相流程

机组运行在发电状态，发电机出口断路器合闸位置，当上位机操作员站、中控室返回屏或LCU发出“调相”令时，PLC进入发电转调相流程，“发电”指示灯灭，“调相”指示灯闪烁，P LC自动将有功负荷减至零，向调速器发停机令，调速器自动将喷针关至全关位置，机组进入调相状态，“调相”指示灯亮。

2.6调相转发电流程

发电机运行在调相状态，当上位机操作员站、中控室返回屏或LC U发出“发电”令时，PLC进入调相转发电流程，“调相”指示灯灭，“发电”指示灯闪烁，P LC向调速器发开机令，调速器自动将喷针开至空载位置，机组进入发电状态，“发电”指示灯亮，PLC自动调整有功和无功负荷满足上位机负荷指标的要求。

总结：

系统升级改造后，不仅保持了原系统的线路冗余所具有的稳定性及可靠性，也带来了升级后所具有的数据信息高速传送及数据信息资源在企业内部网共享所带来的好处。监控软件在通用的工控软件包基础上进行一次开发，充分考虑原系统的结构特点，设计后的系统界面友好、结构合理、功能完善、使用方便，满足生产需求。

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