热工控制与电气控制配合提高机组的稳定运行的重要性

北极星电力网技术频道作者:黄超 2010/5/20 17:25:51

关键词: 热工控制电气控制

[摘要] 随着大机组的控制精细化，电气控制与分散控制系统（以下简称DCS）已经融为一体，因此在机组的控制中，我们应将热控逻辑与电气逻辑相配合，这样才能保证机组更稳定的运行。本文通过本厂案例说明了热控逻辑与电气逻辑相配合的重要性。

[关键词]热工控制；电气控制；配合

随着计算机技术的快速发展, 发电厂电气控制纳入DCS 监控系统中的应用将更加广泛, 电气控制在DCS 中的逻辑控制也就越来越重要, 如何更好地在DCS 中将电气控制部分的逻辑与热工控制的逻辑结合得更加完善和完美, 使之既能有效地完成正常运行中的各种操作, 又能保证整个系统的安全稳定运行, 提高整个电厂的控制自动化水平, 保护热工设备、电气设备和整个电厂的安全, 对设计、调试及运行人员都提出了更高的要求。

电气控制系统进入DCS后，对于电气和热控两个专业调试工作的分工、配合也有新的问题，原则上热控人员应负责DCS系统维护以及热工控制逻辑功能工作，而所有电气信息的处理、电气控制、连锁保护逻辑功能由电气人员负责，全部电气控制功能由电气人员负责试验。但是热控与电气同为机组运行的重要系统，需要相互配合才能让机组更稳定的运行。

1. 国华粤电台山发电有限公司（简称台山电厂）控制系统介绍

国华粤电台山发电厂一期工程2×600MW机组分散控制系统由西门子电站自动化有限公司设计和制造的TELEPERMXP。DCS能完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制（SCS）、电气控制（ECS）功能，并具有DEH、MEH操作员站及对其它控制系统（有数据通信接口）的监控功能。

台山电厂已投入运营的2 ×600 MW 机组电气控制系统全部采用DCS 顺序控制, 通过显示屏(CRT)操作员站操作, 取消电气控制屏。DCS系统的基本单元为自动处理单元(AP)控制柜, 每台机组电气控制专用的控制柜有两面, 内置功能模件( FUM )可实现基本的控制功能组态, 涵盖了机组厂用电源、保安电源、发变组出口等开关操作的电气控制功能, 励磁、同期、快切、不间断电源(U PS ) 、直流等复杂电气控制由专用电气控制装置实现。DCS与电气控制装置之间的连接有两种方式：硬接线方式和通信连接方式。可在操作员站直接操作的均采用硬接线方式，比如各电气开关、励磁、同期、快切的启动操作等；操作员站只具备监视功能的采用通信连接方式, 比如发变组保护、直流、柴油发电机等。

2. 2号机组2B高厂变保护误出口导致停机案例

2.1 台山电厂RB逻辑简介

台电设计了如下辅机跳闸RB：1、引风机跳闸RB；2、送风机跳闸RB；3、一次风机跳闸RB；4、汽泵跳闸RB；5、电泵跳闸RB；6、空预器跳闸RB；7、磨煤机跳闸RB；8、炉水泵跳闸RB。

RUNBACK信号存在时，根据不同情况跳闸磨煤机：

送风机、引风机、炉水泵RUNBACK时，如磨煤机运行台数大于或等于5，RUNBACK触发后立即联跳A磨煤机，A磨煤机跳闸后如仍有5台磨运行，即A磨跳闸10秒后联跳B磨，直至只剩4台磨煤机运行。

给水泵RUNBACK时，如磨煤机运行台数大于或等于4，RUNBACK触发后立即联跳A磨煤机；如果磨煤机运行台数仍大于或等于4，A磨跳闸10秒后联跳B磨；如果此时磨煤机运行台数仍大于或等于4，B磨跳闸10秒后联跳C磨。

一次风机RUNBACK时，如磨煤机运行台数大于或等于4，RUNBACK触发后立即联跳A磨煤机，A磨跳闸10秒后联跳B磨，剩下C、D、E、F，然后判断：（1）当E磨运行时，则跳C、F，保留D、E；（2）若E磨不运行，则跳F，保留C、D。磨煤机跳闸的同时，对应层（角）的二次风门的开度指令自动减少至0%。

各辅机RUNBACK目标及RUNBACK速率如表1所示。

序号	RUNBACK名称	RUNBACK目标	RUNBACK速率
1	磨煤机RUNBACK	540MW(4磨) 390MW(3磨)	150MW/min
2	炉水泵RUNBACK	360MW	150MW/min
3	送风机RUNBACK	400MW	300MW/min
4	引风机RUNBACK	400MW	300MW/min
5	一次风机RUNBACK	300MW	600MW/min
6	空预器RUNBACK	300MW	600MW/min
7	给水泵RUNBACK	300MW	600MW/min

表1 辅机RUNBACK速率

2.2 台山电厂一次风压低联锁逻辑简介

当冷、热一次风母管压力低于5.5Kpa且磨入口一次风压低于4.5 Kpa时最上层A、B磨延时3秒跳闸，C磨延时10秒跳闸，D、E磨延时15秒跳闸，F磨延时13秒跳闸。为保持一次风压，磨煤机跳闸后立即联关对应的出口门，且要求5秒内关闭。

2.3 台山电厂厂用电简介

厂用6KV2BBA段上带有2A一次风机、2A磨煤机、2B磨煤机、2A汽机变，厂用6KV2BBB段上带有2C磨煤机、2D磨煤机，厂用6KV2BBA段上带有2B一次风机、2E磨煤机、2F磨煤机、2B汽机变；6KV各段均有工作电源进线和备用电源进线，两路进线开关可以通过本段快切装置实现快切，当相应分支的分支过流、分支零序过流保护动作时，快切装置将被闭锁，以防止备用电源进线投入到故障元件上。保安2A段由2A汽机变上带的2A汽机段和柴油机供电，两路电源可以实现切换，保安2A段上带有2A给煤机、2E给煤机、2F给煤机；保安2B段由2B汽机变上带的2B汽机段和柴油机供电，两路电源可以实现切换，保安2B段上带有2B给煤机、2C给煤机、2D给煤机（厂用电一次接线图如图1）。

图1 厂用电一次接线图

2.4 事故经过

台山电厂因为热控逻辑与电气逻辑的配合问题而在2B高厂变保护误出口的情况下导致事故扩大，并进一步引起跳机，其事故过程如下：

由于2号机组2B高厂变保护分支过流误出口，该出口跳6kV系统2BBC段电源进线开关，同时闭锁该段快切装置，导致2BBC段失电；6kV系统2BBC段失电引起400V保安2B段失电，该段上运行的2B、2D给煤机变频器相继停运； 400V保安2B段失电后，该段进线开关跳闸，柴油发电机自启后切换不成功，造成保安2B段失电；随后因一次风机压力低联跳2A、2B磨煤机；在2BBC段低电压保护动作后延时9秒2E和2F磨煤机、2B一次风机、送风机、引风机相继跳闸，随后联跳2E和2F给煤机；因2B、2D、2A、2E、2F给煤机相继跳闸，锅炉MFT。

事后经事故分析，在保护误出口出现2BBC段失电后，导致机组跳闸主要原因是出现了一次风压力低，导致其它未失电制粉系统停运，最终导致燃料全部失去，锅炉MFT。而一次风压力低的主要原因是因2BBC段失电后，对应的一次风机、磨煤机虽然失电，但开关末立刻跳开，DCS不能正确判断对应设备已经跳闸因而没有发出连锁关闭磨出口门及失电侧一次风机出口门指令所致。

2.5 解决方案

当6KV分支过流动作，母线失电情况下，因电气逻辑与DCS逻辑配合不好而导致DCS无法正确判断相应一次风机、磨煤机停运状态，从而导致一次风压低的问题，因此要解决在此种情况下一次风母管压力低，最主要是当6KV分支过流跳开该分支时，DCS应能及时判断相应磨煤机的运行状态，快速关闭相应制粉系统一次风门。

(图２)

低压侧保护动作

改造方案为由电气二次把分支过流动作节点和相对应6KV开关分闸辅助节点送给DCS，DCS同时收到两个信号后立刻给对应6KV母线所有延时分闸的负荷发出跳闸指令，解决了开关延时分闸的问题，而电气二次低电压逻辑不作变动，这样DCS正确判2B一次风停运，2E、2F磨停运，发出关2B一次风机风门，2E、2F磨一次风门指令，解决了一次风压力低问题。由于保护动作接点为瞬时返回接点，而开关状态接点可能会在保护动作后几十ms方能分闸完成，并且DCS的信号采样周期为100ms，因此要求保护触发脉冲长度应至少为200ms，以保证保护动作接点和开关分闸状态接点形成“与”逻辑。这样6KV母线A/C段进线开关分支过流保护动作时就会将信号送入DCS，热控对信号进行组态并充分考虑保护动作接点触发脉冲长度后将信号作为DCS发出的保护跳闸信号跳闸相应母线段磨煤机、送风机、引风机、一次风机，其它可按照正常RB动作，RB逻辑无需改动（保护动作逻辑图如图2）。

3. 结束语

随着大机组的控制精细化，电气控制与DCS已经融为一体，但因专业分工的局限性，热控专业人员不熟悉电气系统控制逻辑，电气专业人员不熟悉热控的控制逻辑，而在两者的配合上往往存在意想不到的问题，这样就不利于机组的稳定运行。以上案例仅仅是电气逻辑与DCS逻辑配合不好而导致事故扩大的实例之一，通过案例可见机组在设计、调试及运行过程中都需要考虑热控逻辑与电气的逻辑的配合。由于热控逻辑与电气的逻辑的配合是一个很复杂的问题，不仅需要热控专业人员与电气专业人员配合来完善，还需要企业培养一批熟悉热控和电气的复合型人才来提高机组的控制水平，这样才能够保障机组更可靠地运行。

参考文献

[1] 肖健，徐蓬勃，赵伟。电气控制进入DCS的应用与分析。广东电力，2005（18）：44－46

[2] 乔光亚。发电机组电气监控功能纳入DCS的工程应用。江苏电机工程，200（238）：30－31

来源：广东国华粤电台山发电有限公司

嗨，快来啊！光看电力文章太乏味，82万电力人喊你一起来探讨，点此进入最火电力论坛!
北极星电力网为广大电力人士打造的期刊分享平台正式上线啦！文章发表，杂志订阅全部免费啦！

投稿热线:010-52898473