新型发电厂电气监控系统的架构与实现
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:356
作者：钱可弭
(广东省电力设计研究院，广东 广州510600)
摘 要：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。通过对电气系统控制特点的分析，指出了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。
关键词：电气监控系统；dcs；电气运行管理；厂用电
a new structure of electric control system and its implementation
qian kemi
(guangdong electric power esign institute,guangzhou 510600,china)
abstract：the operation and management level of electric system directly influences the operation security and economidcs of a power plant and its competition capability in power generation market.the control characteristidcs of electric system are analyzed firstlyand then some critical problems needing attention are indicated to design a well performed electric control system (ecs).on the basis of the above,a new scheme of the system is provided,and its structure and implementation details are given
key words：electric control system (ecs); distributed control system (dcs); electric operation management; auxiliary power
火力发电厂的自动化包括热工自动化和电气自动化两大部分。由于新建机组和老机组的更新改造中广泛采用了分散控制系统(distributed control system，dcs)实现对机、炉的监控，形成了数据采集(data acquisition station，as)、模拟量控制(modulating control system，mdcs)、顺序控制(sequence control system，sdcs)、锅炉炉膛安全监控(furnace safety supervisory system，fsss)这四大相互协调的系统，从而使得发电厂热工自动化的监控水平跃上了一个新的台阶。反观电气系统的监控，相当一部分电厂仍然停留在依靠常规的仪表、光字牌，采用继电器、控制开关及其接点组成的控制逻辑来实现的水平，或者虽然电气的继电保护、励磁调节、自动同期等装置已逐步实现了微机化，但其自动化的整体水平一直未能实现质的飞跃，主要表现为：电气系统中，保护装置、安全自动装置基本独立运行，与dcs间通过硬接点方式进行有限的控制和信号交换；电气系统的控制，基本上采用常规控制手段，电气系统的测量、保护动作、定值整定、事故追忆、电量和潮流报表等电气运行参数在dcs/fdcs系统无法完整反应。因此，尽管电气系统个体装置的自动化程度已达到一定水平，但从电气系统的整体自动化水平来看，还有待进一步提高。
针对这种状况，近年来，各电厂及相关设计部门对提高发电厂电气自动化水平表现出极大的兴趣，提出了各种将电气系统联网形成电气监控系统(electric control system，ecs)后接入dcs的方案［ 1-2 ］，并在部分电厂进行了相应试点。普遍的观点认为：电气系统接入dcs是一个趋势，而且，在接入方式上，越来越多地考虑用通信方式部分取代按“点”收费的“硬连接”方式。
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
作者：钱可弭
(广东省电力设计研究院，广东 广州510600)
摘 要：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。通过对电气系统控制特点的分析，指出了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。
关键词：电气监控系统；dcs；电气运行管理；厂用电
a new structure of electric control system and its implementation
qian kemi
(guangdong electric power esign institute,guangzhou 510600,china)
abstract：the operation and management level of electric system directly influences the operation security and economidcs of a power plant and its competition capability in power generation market.the control characteristidcs of electric system are analyzed firstlyand then some critical problems needing attention are indicated to design a well performed electric control system (ecs).on the basis of the above,a new scheme of the system is provided,and its structure and implementation details are given
key words：electric control system (ecs); distributed control system (dcs); electric operation management; auxiliary power
火力发电厂的自动化包括热工自动化和电气自动化两大部分。由于新建机组和老机组的更新改造中广泛采用了分散控制系统(distributed control system，dcs)实现对机、炉的监控，形成了数据采集(data acquisition station，as)、模拟量控制(modulating control system，mdcs)、顺序控制(sequence control system，sdcs)、锅炉炉膛安全监控(furnace safety supervisory system，fsss)这四大相互协调的系统，从而使得发电厂热工自动化的监控水平跃上了一个新的台阶。反观电气系统的监控，相当一部分电厂仍然停留在依靠常规的仪表、光字牌，采用继电器、控制开关及其接点组成的控制逻辑来实现的水平，或者虽然电气的继电保护、励磁调节、自动同期等装置已逐步实现了微机化，但其自动化的整体水平一直未能实现质的飞跃，主要表现为：电气系统中，保护装置、安全自动装置基本独立运行，与dcs间通过硬接点方式进行有限的控制和信号交换；电气系统的控制，基本上采用常规控制手段，电气系统的测量、保护动作、定值整定、事故追忆、电量和潮流报表等电气运行参数在dcs/fdcs系统无法完整反应。因此，尽管电气系统个体装置的自动化程度已达到一定水平，但从电气系统的整体自动化水平来看，还有待进一步提高。
针对这种状况，近年来，各电厂及相关设计部门对提高发电厂电气自动化水平表现出极大的兴趣，提出了各种将电气系统联网形成电气监控系统(electric control system，ecs)后接入dcs的方案［ 1-2 ］，并在部分电厂进行了相应试点。普遍的观点认为：电气系统接入dcs是一个趋势，而且，在接入方式上，越来越多地考虑用通信方式部分取代按“点”收费的“硬连接”方式。
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
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