电气控制系统(ecs).ppt

电气控制系统（ECS） 第一节 概 述 一、电气纳入DCS现状及优点电气纳入DCS控制的优点：• 1．减少控制室面积 • 2．减少运行、检修人员工作量 • 3．运行更安全、可靠 • 4．可实现信息的实时采集与交换 • 5．节约控制电缆• 在电气系统纳入DCS监控以后，DCS的诸多功能 中，又有了ECS功能二、电气系统的特点及DCS控制电气设备的方式 • （一）电气系统控制的特点 • 1.控制对象少，操作频率低，操作可靠性 要求高 • 2．保护自动装置要求可靠性高，动作速 度快 • 3.公用部分的监视控制要求灵活、独立、 可切换 • 4．电气系统的联锁逻辑较简单，但电气 设备本身操作机构复杂（二）DCS控制电气设备的方式• 1．用DCS的硬件及软件实现电气逻辑 • 优点：电气控制逻辑全部由DCS软件实现 ，组态灵活，修改逻辑方便，可适应不 同运行方式 • 2．DCS仅实现高层次的逻辑 • 采用这种控制方式，电气控制设备完全 独立，电气设备的安全性连锁逻辑完全 由电气控制设备自身实现，脱离DCS系统 ，各电气控制系统仍然能够维持安全运 行 第二节 电气纳入DCS监控的内容及要求 • 一、电气纳入DCS监控的内容 • 1.韩城2*600MW机组电气主接线介绍 • 2.厂用电接线介绍 • 3.两台机组公用部分介绍 • 4.双母线3/2断路器接线双母线3/2断路器接线的特点• 双母线3/2断路器接线，能避免由于母线故障大 量线路停电及电源中断； • 任一断路器检修或故障，不影响正常的发供电 ，运行方式灵活； • 任一断路器检修或故障需要从系统中隔离出来 时，仅需要断开该断路器及其两侧的隔离开关 ，操作简单方便。

• 330KV主接线中，所有断路器都实行远方控制操 作，并且可以由DCS或NCS控制操作 • 对于一台单元机组而言，其DCS所能控制的 330KV断路器是：发变组高压侧两台断路器和起 备变高压侧两台断路器图2-11-1 韩二厂2×600MW机组电气主接线简图二、电气系统纳入DCS监控的范围 • 主要系统归纳为： 1．发变组系统； 2.高压厂用电源系统（包括厂用电源正常切 换） 3．低压厂用电源系统和400V PC； 4 柴油发电机组和保安电源；直流系统和 UPS 5．高压启／备变电源系统（因两台机共用 也称公用系统）发变组系统控制• 主要包括：发电机的励磁、同期、断路 器的控制及并列后厂用电的快速切换， • 发电机、主变压器、励磁变、厂高变的 保护动作作为操作断路器的闭锁条件 • 在此控制系统中，ECS主要控制励磁装 置、同期装置、四套厂用电的快切装置 以及发变组高压侧2台330KV断路器高压厂用电源系统• 主要包括：锅炉高压（6KV）厂用电源控制 、汽机高压（6KV）厂用电源控制两个部分 • ECS主要控制6KV 1A-1、1A-2、1B-1、1B-2 四段工作电源进线开关以及各种负荷出线开 关（共24台断路器） • 实现厂用电源正常切换，即在开机并网后， 将厂用电源由“启动/备用”切换至“工作 ”，停机时将厂用电源由“工作”切换至“ 启动/备用”。

低压厂用电源系统和400V PC• 1、锅炉400V PC 段电源控制——锅炉 400V PC 1A、1B段进线开关、母联开关 以及400V负荷开关（共15台）的控制• 2、汽机400V PC段厂用工作电源控制柴油发电机组的控制• 1、柴油发电机组急停、启动、停止等• 2、保安电源控制包括锅炉400V MCC 1A、 1B、1C、1D段进线开关的控制；• 3、低压厂用保安系统控制包括17台进出 线开关的控制公用系统控制• 1、起备变高压侧2台330KV断路器的控制 ；• 2、2台起备变的有载调压开关控制；• 3、两台机组6KV 共8段备用电源进线开 关的控制• 4、400V公用系统5台断路器的控制三、电气系统纳入DCS控制的技术要求• （一）机组自动启停控制的要求 • 1、机组正常起动时，当发电机转速达到 额定时，DCS投入AVR当发电机电压达 到额定值时，DCS投入同期装置一）机组自动启停控制的要求• 2、发电机与电网的同期是由同期装置自 动实现，在同期过程中通过ASS控制AVR、 DEH，以调节发电机电压和频率，当同期 条件满足时，ASS向发电机断路器发合闸 指令，发电机断路器自动合闸。

• 3、在同期合闸成功发电机有功负荷达到 一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速 从启动电源切换到厂用工作电源上 正常停机时• 机组正常停机时，通过DCS控制降低 机组负荷，当机组负荷降到某一定值时 ，DCS将高压厂用电系统快速切换到启 ／备变系统供电； • 当机组负荷继续降到接近于零，跳开 主开关，联跳汽轮机（关闭主汽门）， 并对发电机进行灭磁，完成停机的全过 程 （二）厂用电源系统控制的要求• 在机组启动时，通过启／备变向厂用负荷供电 ； • 在机组正常并网发电后，切换为由厂高变供电 ，并经厂低变向400V MCC低压负荷供电，以保 证厂用电的正常运行 • 在厂用电消失时，为了保证设备和系统的安全 ，厂用电快切装置ATS应快速将厂用工作负荷自 动切换至启／备变供电； • 当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴 油发电机组供电，以保证设备安全电气控制纳入DCS的要求• 1）实现发-变组的顺序控制和键盘软手操：即 实现发电机一变压器组启动、升压、并网及正 常停机的顺序控制；发电机-变压器组启动、升 压、并网及正常停机的软手操； • 2）厂用电系统按启动、停机和正常运行阶段的 要求，实现程序控制和软手操切换。

• 3）能实时显示和记录发变组系统和厂用电系统 的正常运行、异常运行和事故状态下的各种数 据和状态，并提供操作指导和应急处理措施 • 4）单元机组（炉机电）实现全CRT监控三）电气控制对DCS硬件、软件的要求• 1．硬件配置的要求 • 按传统功能划分，电气纳入DCS监控之后，其功 能可分为数据采集（DAS）和顺序控制（SCS） 两部分 • 电气量同热工量相比并没有特别的要求，相对 动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的 电气专用装置来实现，原则上对DCS的硬件无特 殊要求对硬件的配置要求同热工一致，其功 能分别融入DCS的功能之中 • 其数据采集部分要求同热工融为一体 2．软件功能描述• （1）数据采集系统DAS功能 • 数据采集系统（DAS）应连续采集和处理所有与电气 系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时 向操作人员提供有关的运行信息，实现机组安全运行 一旦机组发生任何异常工况，及时报警 • 一般DAS有下列功能： • 1）显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、 趋势显示、报警显示等 • 2）制表记录：包括定期记录、事故追忆记录、事件 顺序（SOE）记录、跳闸一览等。

• 3）历史数据存储和检索 • 4）二次计算与机组性能2）顺序控制系统的功能发变组控制功能组•厂用电控制功能组•公用系统功能组• 电气控制系统顺序控制功能组列表： • 发变组控制功能组 • 发－变组高压侧断路器及刀闸子组 • 同期子组 • 励磁子组 • 厂用电控制功能组 • 高压厂用电源子组 • 低压厂用电源子组 • 保安电源子组 • 公用系统功能组 • 高压启动／备用电源子组 • 低压厂用公用段子组3．常规监控设备的配置 • 常规监控设备的配置原则是： • 1）模拟量信号全部进DCS显示，盘上仅保留少 量显示仪表 • 2）只保留少量的重要电气开关，取消电气控制 屏／盘，控制功能在DCS实现建议取消手动同 期开关 • 保留的后备硬手操开关为：发变组断路器紧急 跳闸按钮；发电机灭磁开关跳闸按钮；柴油发 电机紧急按钮 • 3）报警光字牌数量保留20个左右 （四）对公用系统控制方式的要求 • 对于两台机组的公用系统，DCS的配置能 够实现机组停机时，另一台机组的运行 人员能对公用系统进行监控 • 并且要求采用可靠的措施，确保其控制 命令的唯一性，即在同一时间只允许一 套DCS系统对公用设备起控制作用。

• 不能因为公用系统的存在，而使两台机 组的DCS耦合在一起公用系统控制的两种方法• 一、在DCS的配置中，两台机组配置相同的硬件 和软件，通过切换开关来实现操作权的转换 • 外部设备的信号通过冗余配置（模拟量）或通 过扩展转换（开关量）分别送入两套DCS系统 同时为保证不出现误操作事故，还增加了不少 判据条件和I／O测点， • 这种方式的优点是当一台机组停运或检修，可 以较方便地对DCS进行检查，同时提高了控制系 统的可靠性， • 缺点是增加了外部设备的数量，加大了投资 同时增加一个环节也就意味着增加了故障发生 的可能性二、通过公用环配置来实现• 公用系统的控制全部通过公用环配置来 实现，这样较好地解决了耦合问题 • 优点是:配置较少，外部设备也不用增加 ，有效地利用了信息资源， • 缺点是:公用环的设备不能停电检修，除 非两台机组均停机检修，加重了设备运 行安全性的要求，同等条件下降低了可 靠性第四节 发变组纳入DCS控制• 对发变组系统，DCS主要可实现以下控制 功能: • 发电机-变压器组的顺序控制和键盘 软手操控制，即： • 发电机-变压器组启动、升压、并网 及正常停机的顺序控制； • 发电机-变压器组启动、升压、并网 及正常停机的软手操；实现顺控和软手操要做的基础工作首先要实现设备级（驱动级）的模块 化逻辑设计，这涉及到同期装置、发电机磁场断路器、自动励磁调节器AVR、手动励磁调节器MEC、330KV断路器的控制逻辑。

一、设备级的控制原理和控制逻辑 • （一）发电机自动调节励磁系统 • 韩二电厂的发电机励磁系统采用全静 止可控硅整流器励磁系统（也称为自 并激励磁系统），该系统可以分为励 磁功率回路和励磁调节回路两大部分 ，如图2-11-12所示 • 励磁功率回路包括机端励磁变压器、 可控硅整流器、磁场断路器（41E）、 起励（起始励磁）电源接触器（31F） 及过电压保护装置组成 图2-11-12 自并激励磁原理示意图• 励磁变压器EXT为3个单相变压器，户内干 式、Y／Δ连接高压侧采用分相封闭母 线与发电机相连，低压侧通过共箱母线与 可控硅整流器连接可控硅整流器是有6 个臂的三相全控桥电路，对三相交流输入 进行整流，通过AVR调节可控硅的导通角 ，从而调节发电机励磁电流起励电源由 DC110V控制台DC-MCC供给 • 励磁调节回路包括两个数字式自动电压调 节器AVR（也称主控制器）和手动励磁调 节器MEC，能自动地调整和维持发电机端 电压在给定水平自动励磁调节器设有完 善的保护和信号报警装置图2-11-13 600MW机组自并激励磁系统原理接线图自并激励磁方式• 自并激励磁方式下，发电机励磁功率取自机端。

发电 机开机时，其励磁功率经起励设备从厂用直流电源供 给. • 待发电机出口电压上升至30%Ue时，起励电源自动退 出，由励磁变自动供给励磁，励磁调节器AVR自动投 入工作 • 励磁调节装置设置为双套，正常运行应为双套自动运 行，每一套装置中设有反应转子电流大小而调节的小 闭环运行方式，这种运行方式的电流给定值要由运行 人员手动给定，故常称为手动运行方式当自动运行 方式有故障时，才切换为手动运行 • 发电机进入正常运行时，随着负荷的增减，励磁要不 断的改变，无论是自动还是手动运行，运行人员都可 以通过DCS对励磁进行增减调节断开磁场开关• 发电机开机、停机，需要将发电机励磁线圈 回路，通过磁场开关接通或者断开 • 在励磁线圈内有磁场能量储存的情况下断开 磁场开关，一定要保证励磁回路的安全，即 断开励磁回路时不会发生转子回路过电压， 以防损坏发电机转子绝缘 • 当发电机内部发生故障时，在断开发电机和 电力系统联系的同时，还要对转子回路进行 灭。