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发电厂电气监控并系统
电气系统设备的运行管理水平将直接关系到发电厂运行的安全经济性,从而影响发电厂的市场竞争力。因此对电气系统控制十分重要,在设计电气监控系统时必须注意的关键性问题,在此基础上提出了一种发电厂电气监控系统的可行性方案,论述了其结构体系和一些实现细节。
1电气系统监控的特点
电气系统与热工自动化系统相比在运行过程和控制要求上有着很多不同之处,我们有必要首先对本文的研究对象有深入的了解。发电厂电气系统的主要特征可归结为以下几点:
a)电气设备相对于热工设备而言控制对象较少,操作的频率低,有的系统或设备在正常运行状态下,时常几个月或更长时间才操作一次。但电气设备的操作准确性要求很高,特别是发电机–变压器组(以下简称发变组)及厂用电源,一旦出现问题后果将非常严重。因此,对于发变组及厂用电源断路器,特别是发电机并网、厂用电源的切换等,必须充分考虑操作的安全可靠性。
b)电气设备的保护装置或自动装置,其可靠性要求非常高,动作速度快。例如,发变组保护动作速度要求在40 ms以内;自动准同期(ASS)采用同步电压方式,转速、电压调整和滑压控制要求在5 ms以内;电压自动调整装置(AVR)快速励磁要求时间极短;厂用电快切装置快速切换时间一般小于60~80 ms,同步鉴定相位差为5°~20°。这些都对电气监控系统的性能提出了较为苛刻的要求。
c)300 MW及以上机组一般每台机组共用1台起动–备用变压器,任一台机组检修都不能影响另一台机组的正常运行,因此在ECS联入DCS时,DCS控制应考虑其控制方式,以确保只能有1台机组的DCS实现对共用部分的控制,同时另一台机组的DCS能够实现实时监视,并且这两种不同的监控权限能够在两台机组间实现切换。
d)电气设备电气系统的联锁逻辑较为简单,但电气设备本身的操作机构却十分复杂。
总结以上特点,可以得出这样一个具有普遍意义的结论:构建发电厂电气监控系统并与DCS连接,其系统结构和联网方式要确保系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外,尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态,并提供相应的操作指导和应急处理措施,保证电气系统在最安全合理的工况下工作。
2 设计电气监控系统需要注意和解决的问题
电气监控系统联网以及接入DCS也存在一些问题和困难。从DCS厂家看,厂家对接入如此多的通信数据存在疑问,一是DCS主要关心机炉系统的安全,侧重点不同,所以并不需要“无关”的数据;二是通信接口没有规范,需要具体工程具体实施,存在DCS厂家与电气系统厂家的配合问题,系统连接困难。因此造成目前电气系统的现状是:控制命令和位置信号仍由DCS通过硬接线方式传送,通过现场总线送至DCS的只有测量值、动作信号等很少的信息。从电厂角度看,电气系统联网后,如果只在DCS中有监视测量、动作情况等简单功能,不能在深层次的数据挖掘中提高电气系统的运行维护管理水平,也无法表现出电气系统联网的必要性[ 3]。
因此有必要指出设计一个实用高效的发电厂电气监控系统所必须着重考虑的几个问题:
a)系统接入问题。目前,电气系统接入DCS一般采用所谓的“硬连接”方式。硬连接方式的主要缺点是投资过大,DCS按“点”收费,每增加一个量,都要额外地增加一路电缆与DCS直接相连,造成DCS的投资随着接入量数目的增加而增加。
b)通信数据问题。发电厂电气部分的保护测量控制装置很多,其所需传输的四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)通信信息必然也很多,这些数据中大部分是DCS不关心的,如果不加区分将所有数据都提交给DCS处理,必然造成网络繁忙,影响DCS的稳定性,因此,厂家对接入如此多的通信数据存在疑问。
c)通信接口问题。DCS与ECS的通信接口并没有统一的规范,需要根据具体工程决定实施方案,这就存在DCS厂家与电气系统厂家的配合问题,系统连接困难。
d)电气联锁问题。发电厂中存在很多联锁回路,尽管联锁的逻辑比较简单,但是电气设备本身操作复杂,以往基于RS-485/RS-232的通信并不十分稳定,容易出现通信中断,从而造成联锁失效,因此在联锁的通信方式上都采用了硬接线方式。
e)功能问题。电气系统联网后,如果只在DCS中有监视、测量、动作等简单功能,并不能在深层次上提高电气系统的运行维护管理水平,也无法体现出电气系统接入DCS实现联网自动化的优越性。
3新型发电厂电气监控系统的总体框架
一个完整而可靠的发电厂电气监控系统其作用在于:应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术,实现发电厂电气系统的运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的综合自动化。它应用现场总
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