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DCS中保安電源系統(tǒng)控制方案

   2012年03月13日 14:22  
  摘要:保安電源是為保證機組在出現(xiàn)全廠停電時能夠順利停機設置的,其主要為汽輪機、給水泵、磨煤機、風機潤滑系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)、不間斷電源(UPS)、動力和控制直流系統(tǒng)等提供電源。目前,單元制大容量機組廠用電系統(tǒng)設置的事故保安電源多采用柴油發(fā)電機作為備用電源,柴油發(fā)電機的控制和保安電源切換一般采用繼電器硬接線控制或PLC控制。鑒于DCS的可靠性,華能巢湖電廠一期2×600MW機組保安電源系統(tǒng)由PLC控制改為DCS控制。
  
  一、保安電源系統(tǒng)
  
  圖1為華能巢湖電廠1臺機組的保安電源系統(tǒng)。每臺機組設置了MCCA段和MCCB段保安電源,正常運行時分別由汽輪機PCA段和汽輪機PCB段供電。當保安MCCA段或保安MCCB段電源失電時,先將保安MCCA段或保安MCCB段切至鍋爐PCA段或鍋爐PCB段供電,如果鍋爐PCA段或鍋爐PCB段電源也失電或切換失敗,則自動起動柴油發(fā)電機,使保安MCCA段或保安MCCB段由柴油發(fā)電機供電。
  
  二、缺陷與不足
  
 ?。?)保安電源系統(tǒng)控制方式采用PLC控制,接線復雜,同時將保安電源系統(tǒng)的控制信號、反饋信號、故障信號以及保安MCC段母線低電壓信號等送入DCS和就地PLC控制系統(tǒng),使二次回路復雜,可靠性降低;為防止非同期合閘,須將保安段進線開關由DCS發(fā)出的合閘信號送到就地PLC控制系統(tǒng)進行控制,同樣使二次回路較復雜。
  
 ?。?)恢復正常供電切換方式為不間斷供電并列切換方式,即先閉合QF12(或QF22)開關恢復保安段供電,再斷開保安PC段QF1(或QF2)饋線開關,使同期檢查回路及控制邏輯較復雜,通常采用瞬間停電的方法進行切換。
  
 ?。?)保安段失電僅采用保安段母線低電壓作為控制判據(jù),易誤觸發(fā)柴油發(fā)電機自動控制程序;將保安段工作電源進線開關切除,增加了保安段失電的風險。
  
  三、保安電源系統(tǒng)控制改進
  
  3.1自動起動控制邏輯
  
  系統(tǒng)的運行由運行方式開關選定,在DCS上分別設有保安MCCA段和保安MCCB段2個運行方式開關,運行方式有自動方式和手動方式。為防止誤操作導致的非同期并列,以保安MCCA段為例,在保安MCCA段自動控制方式投入后,控制邏輯將禁止手動操作,即在DCS上不能手動操作QF11、QF12、QF13、QF14、QF1開關。保安MCCA段自動控制方式投入許可條件為:柴油發(fā)電機為自動控制方式;QF1、QF14開關在備用狀態(tài);QF11、QF12、QF13開關在合閘位置;保安MCCA段帶電;汽輪機PCA段帶電;鍋爐PCA段帶電。
  
  保安MCCA段運行方式開關處在自動控制位置時,當保安MCCA段的正常供電電源消失后,其自動控制程序運行。保安MCCA段自動控制程序見圖2。
  
  (1)判斷保安MCCA段失電為防止誤判斷導致誤切換至保安段,采用復合條件判斷,即保安MCCA段母線和汽輪機PCA段母線低電壓且QF11、QF12開關在合閘位置,或者保安MCCA段母線低電壓且QF11或QF12在跳閘位置時,則判斷為保安MCCA段失電。
  
 ?。?)保安MCCA段切換至鍋爐PCA段備用電源供電發(fā)出QF12開關跳閘指令且QF12開關已跳閘,確認鍋爐PCA段帶電且QF13開關在合閘位置,否則發(fā)出起動柴油發(fā)電機組指令;發(fā)出QF14開關合閘指令且QF14開關已合閘,否則發(fā)出起動柴油發(fā)電機組指令。
  
  (3)判斷保安MCCA段再次失電保安MCCA段母線和鍋爐PCA段母線低電壓且QF13、QF14開關在合閘位置,保安MCCA段母線低電壓,或者QF13或QF14開關在跳閘位置且QF13、QF14開關保護未動作(如QF13或QF14開關保護動作,則退出柴油發(fā)電機自動控制程序),則判斷為保安MCCA段再次失電。
  
 ?。?)起動柴油發(fā)電機組發(fā)出QF14開關跳閘指令后QF14開關已跳閘;發(fā)出起動柴油發(fā)電機組指令且柴油發(fā)電機組起動后,QF01開關立即自動閉合,保安PC段帶電。
  
  (5)保安MCCA段切換至保安PC段供電確認QF12和QF14開關在跳閘位置、QFO1在合閘位置,發(fā)出QF1開關合閘指令,保安MCCA段帶電。
  
  3.2自動停機控制邏輯
  
 ?。╨)判斷系統(tǒng)是否帶電接收到汽輪機PCA段帶電信號后,即可判斷系統(tǒng)帶電,但是為防止誤判斷,延時120s確認汽輪機PCA段帶電。
  
 ?。?)將保安MCCA段切換至正常方式供電QF11開關在閉合位置,DCS發(fā)出QF1開關跳閘指令,并確認收到QF1開關已跳閘反饋信號;DCS發(fā)出QF12開關合閘指令,并確認收到QF12開關已閉合反饋信號且保安MCCA段帶電。
  
 ?。?)停止柴油發(fā)電機組保安MCCA段、保安MCCB段帶電且QF1、QF2開關在跳閘位置,延時3min停運柴油發(fā)電機組。
  
  3.3手動控制邏輯
  
  在DCS上將保安MCCA段運行方式開關切換至手動控制方式。在手動控制運行方式下,可手動對柴油發(fā)電機進行同期并網(wǎng)試驗,或手動將保安MCCA段切換至鍋爐PCA段備用電源供電,或手動將保安MCCA段切換至柴油發(fā)電機組供電等。
  
  為防止誤操作導致非同期并列,需在DCS上設置開關之間的閉鎖邏輯。保安MCCA段在手動控制方式下且QF1開關在跳閘位置,則閉鎖QF11、QF12、QF13、QF14開關的手動合閘功能;保安MCCA段在手動控制方式下且QF01、QF2開關在跳閘位置及QF12開關在閉合位置,或者QF1在閉合位置及QF12、QF14開關在跳閘位置,則閉鎖QF1開關的手動合閘功能。
  
  四、調試過程中出現(xiàn)問題的處理
  
  4.1DCS與柴油發(fā)電機接口
  
 ?。?)自動起動在柴油發(fā)電機組控制回路中,柴油發(fā)電機組的自動起動指令應為持續(xù)高電平信號,一旦高電平信號消失,則柴油發(fā)電機組停機。對此,在系統(tǒng)中增加1個24VDC自保持起動繼電器,在DCS發(fā)出起動柴油發(fā)電機組脈沖信號消失后,由自保持起動繼電器將指令信號保持為持續(xù)高電平信號,以維持柴油發(fā)電機運行。
  
 ?。?)自動停機DCS發(fā)出的自動停機脈沖信號主要是停運和跳閘柴油發(fā)電機出口開關,為擴展輸出接點數(shù),在系統(tǒng)中增加1個24VDC停機繼電器,由DCS發(fā)出自動停機脈沖信號觸發(fā)該繼電器動作,動作繼電器的1對常閉接點用于解除自保持起動繼電器從而停運柴油發(fā)電機組,1對常開接點接至柴油發(fā)電機出口開關跳閘回路,另1對常閉接點接到柴油發(fā)電機出口開關合閘回路,以防止該開關反復跳合閘。另外,需要注意DCS自動停機脈沖信號的寬度應大于柴油發(fā)電機停機所需的時間。
  
  4.2負荷投切
  
  保安MCCA段、保安MCCB段同時失電時,為防止兩段負荷同時投入運行導致保護起動的柴油發(fā)電機停止運行,或者負荷在投切過程中由于柴油發(fā)電機出口電壓降低而導致負荷電流過大引起跳閘,在QF1、QF2開關自動投入控制邏輯中設置只要QF1、QF2開關任何一個已閉合,另一個開關則延時10s合閘,即相當于將保安負荷分2次投入運行。
  
  4.3保安段失電判據(jù)
  
  通常,采用保安段母線低電壓作為保安段失電保護動作判據(jù),當保安段母線電壓正常,柴油發(fā)電機組處于自動控制方式時,如果保安段母線PT因故退出或人為誤碰、誤拉,將會誤起動柴油發(fā)電機自動控制程序,將保安段工作電源進線開關切除,從而增加保安段失電的風險。對此,采用復合條件作為保安段失電動作判據(jù):保安段母線和汽輪機PC段母線低電壓且QF11、QF12開關在閉合位置,或者保安段母線低電壓且QF11或QF12開關在跳閘位置以及QF11、QF12開關保護未動作,則保安段失電動作。
  
  4.4保護閉鎖
  
  對于保安段母線低電壓且QF11或QF12開關在跳閘位置以及QF11、QF12開關保護未動作的情況,保安段失電是由開關誤跳閘引起的。為防止失電的保安MCCA段或保安MCCB段母線再次受到沖擊,保護動作信號將使柴油發(fā)電機自動控制程序退出運行。機組投產后曾發(fā)生保安MCCA段工作電源進線開關QF12跳閘,保安備用電源進線開關QF14未自動合閘,使保安MCCA段失電,IC、ID磨煤機等跳閘,機組負荷由389MW降至300MW。就地檢查發(fā)現(xiàn),保安MCCA段的MT12N1型工作電源進線開關QF12顯示APLED報警(QF12開關控制單元的自動保護跳閘信號(超溫或控制單元損壞等)燈亮,為斷路器主觸頭運行中發(fā)熱造成超溫引起斷路器自動保護動作。對此,對柴油發(fā)電機自動控制邏輯進行了修改,取消對保安MCCA、保安MCCB段工作電源回路保護動作信號的閉鎖,即當保安MCC段失電時,無論電源進線開關是否保護動作,均自動閉合備用電源進線開關;若備用電源進線開關保護動作,則柴油發(fā)電機退出自動控制方式。
  
  4.5低電壓繼電器選型
  
  通常選用DY-32或DY-33型電壓繼電器作為電源母線低電壓保護繼電器,由于這2種繼電器均屬于電磁型過電壓繼電器,不允許在超過動作值后長時間處于閉合狀態(tài),否則將導致電磁機構長期處于振動狀態(tài)而引起繼電器觸點抖動、拉弧、粘連,影響柴油發(fā)電機組的自動起動。對此,改用DY-37電磁型低電壓繼電器或JY-156集成電路型低電壓繼電器。
  
  五、結論
  
 ?。?)DCS的硬件功能完整,響應速度快,其輸入/輸出模塊可以方便地與柴油發(fā)電機控制連接,不會出現(xiàn)二次安全防護問題。
  
 ?。?)DCS控制保安電源系統(tǒng)編程簡單、使用方便,且具有離線模擬程序運行功能,便于檢測控制程序的正確性;可在線組態(tài)控制邏輯,運行維護方便。
  
  (3)采用DCS控制保安電源可共享DCS的保安電源系統(tǒng)實時數(shù)據(jù),無需增設電纜和增加控制設備;因DCS設計中輸入/輸出模塊的余量較大,可利用現(xiàn)有資源。
  
 ?。?)簡化了二次控制回路,提高了可靠性、安全性。
  
 ?。?)實現(xiàn)了保安電源切換的自動控制,使得保安電源系統(tǒng)開關的動作和柴油發(fā)電機組的自起動更加迅速和可靠。

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