利用 DCS改造电气设备控制系统

摘要:介绍在石景山电厂1号机组改造中如何利用dcs改造原有电气控制系统,提高自动化水平,取得了较好的效果,同时对今后类似改造项目提出一些建议。

关键词:dcs应用;电气设备;改造;顺序控制

目前,许多电厂都在进行热控设备改造,采用dcs集散控制系统代替原有常规控制设备,这将大大提高机组热控的自动化水平,同时对促进电气专业的发展也是一次机遇。某些电厂在热控设备改造中,只将部分电气信号引入dcs作为画面显示,代替部分盘装仪表,而北京石景山电厂在1号机组dcs改造项目中,不仅将励磁、同期开关控制引入dcs,还设计了整套自动并网顺序控制,在利用dcs实现电气设备控制方面做了一次有益的尝试。

1 改造项目概况

石景山发电厂1号机组于2000年初着手进行dcs改造项目,2000年7月完成。采用日立hiacs-5000c集散控制系统对ccs系统、scs系统、fsss系统、deh系统和das系统进行了改造。在scs-3号控制站中设计了电气自动并网顺序控制功能。经过实际运行的考验,该功能已正式投入使用,运行情况良好,电厂方面比较满意。

2 电气受控对象简介

石景山发电厂1号机组励磁部分为“三级励磁”,即同轴永磁机经可控整流给交流励磁机励磁,交流励磁机又经静止硅二极管供给发电机励磁电流,最后由发电机输出电能。配备有自动励磁调节器,用于实现发电机电压的自动调节。

受控设备包括:

主励磁机开关1zk、2zk

灭磁开关mk

副励磁机开关ka、kb

主油开关2201

同期小开关tk

同期粗细调选择开关1stk

同期装置开关dtk

同期闭锁选择开关stk

可控整流装置入口开关dka、dkb

3 设计方案的形成

设计开始阶段,电厂电气专业提供了有关资料,对所需控制功能做了简要说明。经与电气人员多次商讨,确定了主要控制功能,包括:励磁回路开关、同期开关及2201主油开关的控制功能,发电机手动升压及无功功率调整,自动并网顺序控制功能。

由于没有类似设计方案做为参考,在方案初步设计完成后,曾经邀请华北电力集团公司 、华北电力勘测设计院、华北电力科学研究院的多位专家进行初步设计评审。评审中,专家们提出了许多中肯的意见和建议,使我们能够进一步完善设计。

3.1 开关控制功能设计

由于电气励磁回路开关需要脉冲控制指令,设计采用类似6 kv开关设备的控制方案。同期各类开关则需要控制指令记忆功能,设计类同于单电控的电磁阀控制。灭磁开关mk需要两个输出指令,一个为脉冲控制指令,另一个需输出指令记忆,为此进行了特殊设计。经与电气专业人员讨论,确定dka、dkb不在dcs中控制,只在控制画面中显示其中开关状态。

3.2 发电机手动及自动升压

电气励磁系统配有两路互为冗余的自动励磁调节器(avr),avr接受ct和pt测出的发电机出口电流、电压信号,并进行励磁调节。

在机组并网前,需要手动将发电机电压升至额定电压,为此设计了手动增励、减励的控制功能。dcs输出的增减励磁指令送入自动励磁调节器(avr),改变其设定值,进而调节发电机励磁。在机组并网后,此功能可用于发电机无功功率手动调节。

在自动并网顺序控制中,设计有自动增减励磁功能,即在相应步骤中自动发出增加励磁指令,将发电机电压升至额定,如在规定时间内未完成升压操作,则自动将发电机电压降为零,防止事故发生。

3.3 自动并网顺序控制设计

自动并网顺序控制功能就是在汽轮机组定速后,将副励磁机开关合闸,为主励磁机励磁 ,再将主励磁机开关合闸,为发电机励磁,自动升发电机电压至额定电压,合入同期开关,利用同期装置,将主油开关2201合闸,使机组并网。

该顺序控制由14个步骤组成:

(1) 合主励磁机开关1zk、2zk;

(2) 合灭磁开关mk;

(3) 合副励磁机开关ka、kb;

(4) 检测励磁系统是否正常;

(5) 自动升发电机电压至额定;

(6) 检测发电机三相电压是否平衡;

(7) 检测发电机空载关系是否正确;

(8) 合同期小开关tk;

(9) 合同期转换开关1stk至“细调”;

(10) 合dtk同期预投开关;

(11) 合dtk同期开关;

(12) 等待主油开关2201合闸;

(13) 主油开关合闸后,切tk、1stk、dtk各同期开关;

(14) 程序完成。

为满足电气专业特殊要求,对程序做如下处理:

① 在顺序控制第(5)步,在规定时间内发电机电压未升至额定电压,程序将自动跳转至减励操作,将发电机电压减至零,程序结束。如减励操作在规定时间内不能完成,程序中断并发出报警。

② 在顺序控制第(6)步和第(7

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计