电气系统监控纳入DCS应用的探讨 点击：965 | 回复：6
发表于：2007-03-03 13:34:00
楼主
300MW及以上容量机组的热工控制已全面采用DCS控制系统，逐步形成了数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、燃烧器管理(BMS)四大系统。从实际运行情况来看，DCS较好地实现了其控制功能，并发挥了安全经济、使用可靠的优点，取得了良好的效果，而电气控制仍然采用较常规的控制手段，使用盘台上一对一硬手操方式。随着计算机的快速发展和控制技术的不断提高，使得机炉控制与电气控制日益显得不协调，控制水平也逐渐拉大。为了解决这一矛盾，有效的办法就是将电气纳入DCS控制之中，这样既利用DCS已成熟的分散控制技术，又能提高电气控制水平。电气控制纳入DCS以后，可充分利用DCS的手段，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，并且将相关量的显示报警与电气设备的控制调节有机地结合起来，有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。 文章转自〈中国传动网〉
1997年7月原电力部召开了热工自动化领导小组第六次扩大会，对电气设计如何与DCS配合提出了具体意见：“实现炉、机、电集中管理，使电厂主控室炉、机、电控制水平协调发展是必要的而且在现有技术和装备条件下是可行的，可以起到省人、省主控制室面积，便于集控值班运行的作用，而且不提高造价。领导小组要求以积极的态度加入电气纳入DCS的工程试点。”按此精神，九江电厂三期2×350MW、信阳电厂一期2×300MW、益阳电厂一期2×300MW工程电气系统均纳入DCS监控。现依据这几个工程中具体实施的过程和要求，就电气系统纳入DCS监控的一些有关问题进行分析和探讨。
1 电气系统控制的特点
电气系统与热工自动化相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：
（1）电气设备相对热工设备而言控制对象少，操作频率低，有的系统或设备运行正常时，时常几个月或更长时间才操作一次。
（2）电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快。发变组保护动作速度要求在40ms以内；自动准同期采用同步电压方式，转速、电压调整和滑压控制要求在5ms以内；电压自动调整装置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60～80ms，同步鉴定相位差5°～20°。 文章转自〈中国传动网〉
（3）300MW及以上机组一般每2台机组共用1台起／备变，任一机组检修都不能影响另1台机组的正常运行，因此DCS控制应考虑其控制方式，确保只能有1台机组的DCS实现对共用部分的控制，同时另一机组DCS能够实现实时监视，并且这种操作控制权能实现切换。
（4）电气设备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。
因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。
2 电气系统纳入DCS监控的范围
根据单元机组的运行和电气控制的特点，在工程的应用中采用将发电机—变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入DCS监控。 文章转自〈中国传动网〉
从升压站(不包括升压站)至电厂侧的所有主厂房内电气系统均纳入DCS监控，主要系统归纳为：
发变组系统(不包括变压器本身的通风系统)；
发电机励磁系统；
高压厂用电源系统(包括厂用电源正常切换)；
低压厂用电源系统和400VPC；
高压启／备变电源系统(2台机共用)；
柴油发电机组和保安电源(仅监视)；
直流系统和UPS系统(仅监视)；
自动同期系统；
厂用电快切系统。
电气主要保护安全自动装置因要求DCS实现其功能目前尚有一定的难度，并且要增加相当大的费用。原则上不要求通过DCS实现其功能，仍保留其装置，但它们与DCS之间要有接口，常规方式采用硬接口。保留的保护自动专用装置主要有如下：
发变组保护装置；
自动准同期装置(ASS)；
自动电压调整装置(AVR)；
厂用电快切装置；
故障录波装置。
主厂房外辅助系统的电气系统如输煤、化水、制氢、电除尘等暂不纳入DCS系统中。
3 电气系统纳入DCS控制水平及技术要求
机组整套启动时从锅炉点火至发电机并网带初始负荷够实现全过程的自动程序控制。(当然可以设有限几个断点人工分析判断决定后介入操作)，或机组停机时DCS能安全停机。
机组自启停控制的要求是：文章转自〈中国传动网〉
机组正常起动时，当发电机达到额定转速时，DCS将投入AVR。当发电机电压达到额定值时，DCS将投入同期装置。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DCS控制AVR、DEH，当同期条件满足时，向发电机断路器发合闸指令。在同期合闸成功，发电机电负荷达到一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速从启备变切换到高压厂变上。
机组正常停机时，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零，跳开主开关，联跳汽轮机(主汽门关闭)，发电机灭磁。
对于厂用电源系统控制的要求是：
在机组启动时通过启／备变向厂用负荷供电；在机组正常用电时，由厂变供电并经低压厂变向400VMCC低压负荷供电以启动机组所必需的辅机；在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快切装置应快速将厂用工作负荷自动切换至启／备变；当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。
依据以上控制水平的要求，电气监控纳入DCS技术的要求是：
（1）发电机系统能实现程序控制和软手操控制使发电机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。
（2）厂用电系统能按启动／停止阶段和正常运行阶段的要求程序控制和软手操来实现。
（3）能实时显示和记录上述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。文章转自〈中国传动网〉
4 对DCS软件、硬件要求
为了较好地说明电气纳入DCS对软件、硬件的要求，特别是为了对软件作进一步的详细说明，拟定工程规模为2台单元机组，电气主接线采用发电机—变压器组单元接线，接至220kV／500kV配电系统，主厂房6kV高压厂用母线采用设两工作段及专用公用段的接线方式。
4．1 对硬件配置的要求
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，由于电气量同热工量相比并没有特别的要求，而相对动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的电气专用装置来实现，因此原则上对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。但基于历史的原因DCS由热工人员负责，而热工人员对电气的控制原理知之不多，在设计、调试、生产维护等各个环节中，这部分工作仍需电气人员来完成。加上在工程建设过程中电气有关厂用电受电部分需提前调试投入运行，在电气的控制功能部分即顺序控制(SCS)仍建议设置电气单独的控制器，便于实际工作的顺利进行。其数据采集部分要求同热工融为一体。
1997年7月原电力部召开了热工自动化领导小组第六次扩大会，对电气设计如何与DCS配合提出了具体意见：“实现炉、机、电集中管理，使电厂主控室炉、机、电控制水平协调发展是必要的而且在现有技术和装备条件下是可行的，可以起到省人、省主控制室面积，便于集控值班运行的作用，而且不提高造价。领导小组要求以积极的态度加入电气纳入DCS的工程试点。”按此精神，九江电厂三期2×350MW、信阳电厂一期2×300MW、益阳电厂一期2×300MW工程电气系统均纳入DCS监控。现依据这几个工程中具体实施的过程和要求，就电气系统纳入DCS监控的一些有关问题进行分析和探讨。
1 电气系统控制的特点
电气系统与热工自动化相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：
（1）电气设备相对热工设备而言控制对象少，操作频率低，有的系统或设备运行正常时，时常几个月或更长时间才操作一次。
（2）电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快。发变组保护动作速度要求在40ms以内；自动准同期采用同步电压方式，转速、电压调整和滑压控制要求在5ms以内；电压自动调整装置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60～80ms，同步鉴定相位差5°～20°。 文章转自〈中国传动网〉
（3）300MW及以上机组一般每2台机组共用1台起／备变，任一机组检修都不能影响另1台机组的正常运行，因此DCS控制应考虑其控制方式，确保只能有1台机组的DCS实现对共用部分的控制，同时另一机组DCS能够实现实时监视，并且这种操作控制权能实现切换。
（4）电气设备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。
因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。
2 电气系统纳入DCS监控的范围
根据单元机组的运行和电气控制的特点，在工程的应用中采用将发电机—变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入DCS监控。 文章转自〈中国传动网〉
从升压站(不包括升压站)至电厂侧的所有主厂房内电气系统均纳入DCS监控，主要系统归纳为：
发变组系统(不包括变压器本身的通风系统)；
发电机励磁系统；
高压厂用电源系统(包括厂用电源正常切换)；
低压厂用电源系统和400VPC；
高压启／备变电源系统(2台机共用)；
柴油发电机组和保安电源(仅监视)；
直流系统和UPS系统(仅监视)；
自动同期系统；
厂用电快切系统。
电气主要保护安全自动装置因要求DCS实现其功能目前尚有一定的难度，并且要增加相当大的费用。原则上不要求通过DCS实现其功能，仍保留其装置，但它们与DCS之间要有接口，常规方式采用硬接口。保留的保护自动专用装置主要有如下：
发变组保护装置；
自动准同期装置(ASS)；
自动电压调整装置(AVR)；
厂用电快切装置；
故障录波装置。
主厂房外辅助系统的电气系统如输煤、化水、制氢、电除尘等暂不纳入DCS系统中。
3 电气系统纳入DCS控制水平及技术要求
机组整套启动时从锅炉点火至发电机并网带初始负荷够实现全过程的自动程序控制。(当然可以设有限几个断点人工分析判断决定后介入操作)，或机组停机时DCS能安全停机。
机组自启停控制的要求是：文章转自〈中国传动网〉
机组正常起动时，当发电机达到额定转速时，DCS将投入AVR。当发电机电压达到额定值时，DCS将投入同期装置。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DCS控制AVR、DEH，当同期条件满足时，向发电机断路器发合闸指令。在同期合闸成功，发电机电负荷达到一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速从启备变切换到高压厂变上。
机组正常停机时，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零，跳开主开关，联跳汽轮机(主汽门关闭)，发电机灭磁。
对于厂用电源系统控制的要求是：
在机组启动时通过启／备变向厂用负荷供电；在机组正常用电时，由厂变供电并经低压厂变向400VMCC低压负荷供电以启动机组所必需的辅机；在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快切装置应快速将厂用工作负荷自动切换至启／备变；当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。
依据以上控制水平的要求，电气监控纳入DCS技术的要求是：
（1）发电机系统能实现程序控制和软手操控制使发电机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。
（2）厂用电系统能按启动／停止阶段和正常运行阶段的要求程序控制和软手操来实现。
（3）能实时显示和记录上述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。文章转自〈中国传动网〉
4 对DCS软件、硬件要求
为了较好地说明电气纳入DCS对软件、硬件的要求，特别是为了对软件作进一步的详细说明，拟定工程规模为2台单元机组，电气主接线采用发电机—变压器组单元接线，接至220kV／500kV配电系统，主厂房6kV高压厂用母线采用设两工作段及专用公用段的接线方式。
4．1 对硬件配置的要求
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，由于电气量同热工量相比并没有特别的要求，而相对动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的电气专用装置来实现，因此原则上对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。但基于历史的原因DCS由热工人员负责，而热工人员对电气的控制原理知之不多，在设计、调试、生产维护等各个环节中，这部分工作仍需电气人员来完成。加上在工程建设过程中电气有关厂用电受电部分需提前调试投入运行，在电气的控制功能部分即顺序控制(SCS)仍建议设置电气单独的控制器，便于实际工作的顺利进行。其数据采集部分要求同热工融为一体。
国电南自电气系统进入DCS的控制方案
专题说明
国电南京自动化股份有限公司
GUODIAN NANJING AUTOMATION CO. LTD
发电机－变压器组和厂用电源系统顺序控制 [SCS(G/A)]
1、 发变组及厂用电源系统控制范围
发变组及厂用电源系统控制范围如下：
(1)发变组监控
包括发电机变压器组
发电机励磁系统
其它系统（如同期系统等）
发电机变压器组500kV断路器的控制。
(2)厂用工作电源监控
包括高压厂用变压器6.3KV电源进线断路器
6.3KV工作母线设备
400V厂用、工作母线设备
6.3/0.4kV厂用变压器高压侧断路器的控制
6.3/0.4kV厂用变、公用变、照明变等低压侧断路器
主厂房PC至MCC馈线及PC分段断路器
保安电源系统断路器
厂用快切的控制
（3）高压厂用启动/备用电源监控
包括高压厂用启动/备用变压器
有载调压控制系统
启动/备用变压器110kV断路器
6.3KV侧分支断路器
110KV桥断路器的控制
2、 发电机-变压器组、厂用电源控制系统的顺序控制
发电机-变压器组和厂用电源顺序控制系统应采用DCS顺序控制对发电机-变压器组和厂用电源进行自动顺序操作，目的是为了在机组启、停时减少人员的常规操作。在指定情况下，各个子组项的启、停能独立进行。
(1)基本要求
① 发电机-变压器组系统控制功能组
1）在启动过程中，手动或自动方式由运行人员选择。
2）发电机机系统用程序控制或软手操（键盘操作），使发电机由零起升速，升压直至并网带初始负荷，控制步骤如下：软手操
当汽轮发电机转速达到大于2950转/分时，经确认，按预选控制方式(顺序控制或软手操控制)启动控制，投入发电机交流励磁机磁场开关，投起励电源；
投入励磁调节器AVR；
当发电机电压＞95%UN时，投入自动准同期装置(ASS)；
ASS发指令，实现ASS对AVR和DEH的调节，达到并网条件发出合闸指令，并入系统；
通过DEH自动调节发电机带初始负荷；
投入“调度指令环节”自动升降负荷。
3）正常停机步骤
正常停机步骤如下:
当接到正常停机指令并经确认后由运行人员选择顺序控制或软手操控制方式，然后启动顺序控制或软手操控制；
厂用负荷由厂用工作变切换至启动/备用变(电源切换满足同期鉴定条件)；
通过DEH自动调节发电机减负荷，负荷降为零后，断开发变组断路器；
通过AVR降低发电机电压；
发电机电压趋于零时，断开磁场开关；
退出AVR。
3）上述操作过程和设备状态、参数均在CRT上实时显示并记录。
4) 运行人员的所有操作内容及操作时间均有记录。
5) 设有AVR的中断点，由运行人员手动确认后继续执行。
6) 顺序控制失败或出现异常，系统能中断或返回至安全状态，而且可以用软手操中断或跳跃顺序控制。
7) 为确保机组紧急安全停机，装设停发电机和发电机灭磁开关紧急跳闸按钮，采用硬接线接入强电控制回路。
8) 500kV为一个半断路器接线，每台机组由两台断路器的控制。其控制、测量和信号均可由机组的DCS分散控制系统和网络计算机监控系统来完成。但正常运行由机组的DCS分散控制系统控制，机组的DCS分散控制系统故障，其断路器的控制可自动转为由网络计算机监控系统来完成。机组的DCS具有设置功能，可设定其断路器控制由机组DCS或网控计算机控制系统或就地来完成，但机组的DCS和网络计算机控制系统不能同时进行控制。
② 厂用电源系统的控制功能组
1） 高压厂用电源系统
通过CRT/键盘/鼠标控制安装在电气继电器室的厂用快切装置屏，实现对高压厂用工作电源和启动/备用电源的进行投入和切除软手操的控制。卖方负责DCS与快切装置的接口设计协调工作。
正常运行时，通过CRT/键盘/鼠标实现由工作电源向备用电源及由备用电源向工作电源的双向切换。切换有并联切换和同时切换方式，由DCS CRT/键盘发出手动和闸指令给快切装置，同期条件满足，并由信号在CRT上显示。当上述量在允许范围内，并鉴定厂用变压器无故障时，才允许手动和闸。反之，闭锁和闸，切换方式可由DCS发出指令给快切装置设定。
当出现某段厂用高压母线电压低，厂用变压器故障跳闸及主变压器故障跳闸信号时，独立的厂用电源自动快速切换装置启动，将单元机组厂用变压器的工作断路器断开，若逻辑判断条件允许时，合上启/备变的备用电源断路器。厂用电源自动快速切换装置与DCS之间采用硬接线接口。
2） 低压厂用电源系统
对进入DCS控制的低压厂用变压器高、低压侧断路器及主厂房PC至MCC馈线及PC分段断路器投入和切除的软手操控制及联锁。
3） 事故保安电源系统
以下设备的投入和切除的软手操控制及联锁：
事故保安电源系统五台断路器
4） 在DCS中设置高、低压厂用电源、事故保安电源系统的必要联锁逻辑以便能对操作步骤进行闭锁及纠错。
5）厂用电源联锁逻辑电源切换过程信息
对切换过程（工作电源→备用电源→）将显示、存储、记录、提示、报警闭锁。
③ 机组电气系统的DAS功能
与其他子系统一样，电气系统也将涉及有完善的数据采集和处理功能。能实时显示、监督和记录上述发电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。具体方法参见第4.6章内容。
④ 公用电源系统的控制、测量及显示
对于启动/备用电源、厂用低压公用系统、低压照明及检修系统电源的控制、测量及显示的功能完全一样的做在每一个机里，均可两机的分散控制系统来完成。但正常运行仅一台机的分散控制系统来完成控制，当其分散控制系统故障时，可自动转为另一台机的分散控制系统来完成。
DCS具有操作权设置功能，可设定启动/备用电源由某台机DCS或就地来完成，但两台机的DCS不能同时进行控制。
(2) 发变组控制
①发电机程序起停
发电机启动及停止设置为两种方式：自动、手动。这两种方式采用CRT键盘操作进行设置，实现发电机由零起升速、升压直至同期并网到带一定的负荷，其控制步骤如下：
通过DEH控制发电机转速，待发电机按预定速率零起升速至额定转速（此值由DEH要求确定）
投入发电机交流励磁机磁场开关并确认
投入起励电源开关并确认
投入AVR
确认AVR无故障，并确认AVR运行方式。
通过AVR调整发电机电压至额定电压
核对空载电压、励磁电流等是否在正常范围值内。
投入自动准同期装置ASS，以及ASS与AVR和DEH的接口，实现ASS对AVR和DEH的调节，达到并网条件。
自动准同期装置ASS鉴定发电机运行参数附合并网条件（电压差、相位差和频率差）时，对待并发变组500 KV侧断路器发合闸命令，进行合闸。
通过DEH自动调节使发电机带负荷。
正常停机的顺序与上述开机的顺序大致相反。
程序控制设有必要的中间断点，采用步停式时序监控方式，在运行确认上一步阶段程序已完成无误时，再命令进行下一步程序，当校验信号在规定的时间内没有响应时，发出报警。
当机组设置在“手动”并网方式时，可通过人机对话按键逐步进行操作，完成与上述自动并网相类似的要求。
卖方已了解上述的控制步骤并不是完整和详细的控制步骤，仅供卖方设计时参考。卖方将提供上述“自动”和“手动”方式起停机组到并网带负荷的方案，逻辑及详细说明，证明卖方方案的合理性和实用性，并要得到买方的认可。
② 励磁系统
励磁系统自动电压调节装置（AVR-由汽轮发电机配套）与DCS之间通过硬接线联接，卖方负责其与DCS接口设计以实现通过DCS控制AVR装置。卖方将根据发电机厂的励磁系统资料进行控制功能的设计。
DCS系统提供发电机交流励磁机磁场开关跳闸、合闸控制功能，交流励磁机磁场开关紧急跳闸开关布置在操作员台上，可由运行人员手动操作。交流励磁机磁场开关的合闸控制方式有两种,一种为机组设置在“自动”启动方式，这时当汽机转速达到一定值时，由DEH发出指令，交流励磁机磁场开关自动合闸。一种为机组设置在“手动”启动方式，当汽机转速达到一定值时DCS系统提示运行人员，交流励磁机组设置在“手动”机磁场开关可以合闸，此时交流励磁机磁场开关可由运行人员通过CRT键盘操作合闸（#1、#2机组）。
当机组设置在“手动”方式时，可由运行人员通过CRT键盘操作跳闸。紧急事故情况下，可由运行人员手动操作操作员台上交流励磁机磁场开关紧急跳闸开关跳闸。在设计中，通过设置闭锁逻辑，确保只有在发电机500kV断路器断开后才能由运行人员通过CRT键盘操作交流励磁机磁场开关跳闸。
励磁系统详细的操作要待发电机厂的励磁系统确定后方能最终确定。卖方将提供励磁系统的控制说明及逻辑图供买方认可。
③ 同期系统
同期采用专用的微机自动准同期（由买方提供）独立于DCS，与DCS、DEH、AVR之间以硬接线连接。卖方设计和提供汽轮发电机DCS控制与DEH及自动准同期装置以及500kV断路器的控制接口。卖方保证最终设计和提供的设备能实现发电机的自动同期并网带负荷功能。
发电机500kV二台断路器仅设置自动准同期方式。当机组设置在“自动”启动方式时，设计的逻辑回路能自动将自动准同期方式投入，由DEH和AVR实行自动调速、调压，当满足同步条件时，自动准同期装置发出合闸命令，在升压站有关隔离开关防误闭锁满足（由网控计算机系统系统给出），自动将500kV断路器合闸。当机组设置在“手动”启动方式时，且满足自动准同期装置投入条件时，DCS系统提示运行人员，自动准同期装置可以投入，此时可由运行人员通过CRT键盘操作自动准同期装置，实现上述的断路器同期合闸。
④ 500kV断路器控制
卖方根据买方提供的500kV断路器等有关资料进行控制功能的设计。500kV断路器在单元控制室由运行人员通过CRT键盘进行操作，断路器的紧急跳闸开关布置在操作员台上，可由运行人员手动操作，在网络监控计算机系统设有断路器的位置指示信号。断路器的控制接线满足下列要求，但不限于此。
提示隔离开关及接地刀的合闸状态
断路器正常
合闸时能防止断路器“跳跃”
合闸完成后能自动解除指令
能适应装于网络继电器室的500kV母线保护及断路器失灵保护的配合要求
能适应于发变组保护的配合要求
跳闸回路有双通道，以适应继电保护及自动跳闸装置输出之要求（保护跳断路器不通过DCS）
DCS及控制台跳合闸命令满足断路器跳合闸线圈回路容量要求。
(3) 厂用电系统控制
①总的要求
厂用工作电源，启动/备用电源系统的控制由DCS系统来完成，对于启动/备用电源系统及低压公用段、照明段，由两台机组DCS系统分别来完成，但当一台机组DCS异常时可自动切换至另一台机组DCS来完成，运行人员可通过操作站CRT键盘来实现对上述控制对象的控制和监视，卖方提供该系统的程序控制（或参加程序控制）的方案和逻辑图等供买方认可。
② 6.3kV断路器及400V断路器控制满足下述要求，但不限于此
断路器可实现就地和远方（DCS）控制
监视跳合闸回路的完好性
当机组设定在“自动”起停方式时，可满足机组自动起停的程序要求。
控制回路的设计附合提供的断路器界线要求，并满足发变组保护及起备变保护以及其他保护的配合要求。（保护出口跳断路器不经过DCS）
合闸回路满足快速切换及慢速切换的要求
除上述外，6.3kV母线工作电源进线和备用电源进线断路器的控制回路满足下面有关厂用电源切换的要求。
测量、信号由厂用电监控系统采用通讯方式与DCS系统相连，卖方作好与该系统的通讯协议转换、逻辑配合等工作。
③ 启动/备用变压器有载调压系统
启动/备用变压器有载调压系统在CRT/键盘上可进行软操，分接头位置在CRT上显示。卖方将根据起/备变的设计资料进行配合设计。
④ 110kV断路器的控制
卖方根据买方提供的110kV断路器等有关资料进行控制功能的设计。断路器的控制接线满足下列要求，但不限于此。
断路器可实现就地和远方（DCS）控制
当机组设定在“自动”起停方式，可满足机组自动起停的程序要求
监视断路器辅助装置的状态情况
合闸时能防止断路器“跳跃”
合闸完成后能自动解除
能监视控制回路及跳合闸回路的完整性
能适应起/备变保护、110kV母线（或线路）保护的配合要求（保护出口跳110kV断路器不经过DCS）
DCS跳合闸命令满足断路器跳合闸线圈回路容量要求
⑤ 厂用电源切换装置
为确保高厂用电源切换压厂用电源连续安全可靠供电，每台机的高压厂用电源系统的工作电源和备厂用电源切换用电源进线开关装设一套厂用电源切换装置。该装置由其它承包商提供，独立于DCS，与DCS之间以硬接线进行信息交换。快切装置屏安装在电气继电器室，分散控制系统对快切装置的控制及接口协调设计由卖方负责，以实现通过DCS控制快切装置。
DCS系统满足厂用电源切换控制的以下要求：
DCS可实现厂用电源切换方式的选择
手动切换方式
首先选择切换方式（由DCS CRT或切换装置屏），当要将单元厂用母线电源由厂用工作变切至启动/备用变时，运行人员通过DCS CRT发备用电源断路器同期合闸指令，若同期条件满足，DCS提醒运行人员，此时运行人员可通过DCS发合闸指令以实现厂用电源的切换。
如果上述切换不成功，DCS提醒运行人员。当两个电源处于非同期条件下，DCS也提醒运行人员，此时如仍需进行手动切换，则由运行人员通过DCS发厂用工作电源断路器跳闸命令，此时通过切换装置的慢切功能实现厂用电源进线断路器的合闸。
单元厂用母线的电源由备用变切至单元厂用变时，操作过程同上。
事故自动切换
选择切换方式（由切换装置屏或DCS）完成，当选好同时切换方式时，发变组保护出口继电器动作时向工作电源断路器和备用电源断路器同时发跳闸和合闸命令，实现自动切换。当选择为相继切换方式时，保护先跳开厂用工作电源断路器，当确保厂用工作断路器跳闸后，可实现自动切换，合上厂用备用电源断路器。
当上述切换未成功时，DCS提醒值班员，同时切换装置自动转入慢切切换，实现自动慢切切换。
切换完成后，DCS显示确认信息。
发表于：2007-03-12 13:04:00
4楼
国电南自电气系统进入DCS的控制方案
专题说明
国电南京自动化股份有限公司
GUODIAN NANJING AUTOMATION CO. LTD
发电机－变压器组和厂用电源系统顺序控制 [SCS(G/A)]
1、 发变组及厂用电源系统控制范围
发变组及厂用电源系统控制范围如下：
(1)发变组监控
包括发电机变压器组
发电机励磁系统
其它系统（如同期系统等）
发电机变压器组500kV断路器的控制。
(2)厂用工作电源监控
包括高压厂用变压器6.3KV电源进线断路器
6.3KV工作母线设备
400V厂用、工作母线设备
6.3/0.4kV厂用变压器高压侧断路器的控制
6.3/0.4kV厂用变、公用变、照明变等低压侧断路器
主厂房PC至MCC馈线及PC分段断路器
保安电源系统断路器
厂用快切的控制
（3）高压厂用启动/备用电源监控
包括高压厂用启动/备用变压器
有载调压控制系统
启动/备用变压器110kV断路器
6.3KV侧分支断路器
110KV桥断路器的控制
2、 发电机-变压器组、厂用电源控制系统的顺序控制
发电机-变压器组和厂用电源顺序控制系统应采用DCS顺序控制对发电机-变压器组和厂用电源进行自动顺序操作，目的是为了在机组启、停时减少人员的常规操作。在指定情况下，各个子组项的启、停能独立进行。
(1)基本要求
① 发电机-变压器组系统控制功能组
1）在启动过程中，手动或自动方式由运行人员选择。
2）发电机机系统用程序控制或软手操（键盘操作），使发电机由零起升速，升压直至并网带初始负荷，控制步骤如下：软手操
当汽轮发电机转速达到大于2950转/分时，经确认，按预选控制方式(顺序控制或软手操控制)启动控制，投入发电机交流励磁机磁场开关，投起励电源；
投入励磁调节器AVR；
当发电机电压＞95%UN时，投入自动准同期装置(ASS)；
ASS发指令，实现ASS对AVR和DEH的调节，达到并网条件发出合闸指令，并入系统；
通过DEH自动调节发电机带初始负荷；
投入“调度指令环节”自动升降负荷。
3）正常停机步骤
正常停机步骤如下:
当接到正常停机指令并经确认后由运行人员选择顺序控制或软手操控制方式，然后启动顺序控制或软手操控制；
厂用负荷由厂用工作变切换至启动/备用变(电源切换满足同期鉴定条件)；
通过DEH自动调节发电机减负荷，负荷降为零后，断开发变组断路器；
通过AVR降低发电机电压；
发电机电压趋于零时，断开磁场开关；
退出AVR。
3）上述操作过程和设备状态、参数均在CRT上实时显示并记录。
4) 运行人员的所有操作内容及操作时间均有记录。
5) 设有AVR的中断点，由运行人员手动确认后继续执行。
6) 顺序控制失败或出现异常，系统能中断或返回至安全状态，而且可以用软手操中断或跳跃顺序控制。
7) 为确保机组紧急安全停机，装设停发电机和发电机灭磁开关紧急跳闸按钮，采用硬接线接入强电控制回路。
8) 500kV为一个半断路器接线，每台机组由两台断路器的控制。其控制、测量和信号均可由机组的DCS分散控制系统和网络计算机监控系统来完成。但正常运行由机组的DCS分散控制系统控制，机组的DCS分散控制系统故障，其断路器的控制可自动转为由网络计算机监控系统来完成。机组的DCS具有设置功能，可设定其断路器控制由机组DCS或网控计算机控制系统或就地来完成，但机组的DCS和网络计算机控制系统不能同时进行控制。
② 厂用电源系统的控制功能组
1） 高压厂用电源系统
通过CRT/键盘/鼠标控制安装在电气继电器室的厂用快切装置屏，实现对高压厂用工作电源和启动/备用电源的进行投入和切除软手操的控制。卖方负责DCS与快切装置的接口设计协调工作。
正常运行时，通过CRT/键盘/鼠标实现由工作电源向备用电源及由备用电源向工作电源的双向切换。切换有并联切换和同时切换方式，由DCS CRT/键盘发出手动和闸指令给快切装置，同期条件满足，并由信号在CRT上显示。当上述量在允许范围内，并鉴定厂用变压器无故障时，才允许手动和闸。反之，闭锁和闸，切换方式可由DCS发出指令给快切装置设定。
当出现某段厂用高压母线电压低，厂用变压器故障跳闸及主变压器故障跳闸信号时，独立的厂用电源自动快速切换装置启动，将单元机组厂用变压器的工作断路器断开，若逻辑判断条件允许时，合上启/备变的备用电源断路器。厂用电源自动快速切换装置与DCS之间采用硬接线接口。
2） 低压厂用电源系统
对进入DCS控制的低压厂用变压器高、低压侧断路器及主厂房PC至MCC馈线及PC分段断路器投入和切除的软手操控制及联锁。
3） 事故保安电源系统
以下设备的投入和切除的软手操控制及联锁：
事故保安电源系统五台断路器
4） 在DCS中设置高、低压厂用电源、事故保安电源系统的必要联锁逻辑以便能对操作步骤进行闭锁及纠错。
5）厂用电源联锁逻辑电源切换过程信息
对切换过程（工作电源→备用电源→）将显示、存储、记录、提示、报警闭锁。
③ 机组电气系统的DAS功能
与其他子系统一样，电气系统也将涉及有完善的数据采集和处理功能。能实时显示、监督和记录上述发电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。具体方法参见第4.6章内容。
④ 公用电源系统的控制、测量及显示
对于启动/备用电源、厂用低压公用系统、低压照明及检修系统电源的控制、测量及显示的功能完全一样的做在每一个机里，均可两机的分散控制系统来完成。但正常运行仅一台机的分散控制系统来完成控制，当其分散控制系统故障时，可自动转为另一台机的分散控制系统来完成。
DCS具有操作权设置功能，可设定启动/备用电源由某台机DCS或就地来完成，但两台机的DCS不能同时进行控制。
(2) 发变组控制
①发电机程序起停
发电机启动及停止设置为两种方式：自动、手动。这两种方式采用CRT键盘操作进行设置，实现发电机由零起升速、升压直至同期并网到带一定的负荷，其控制步骤如下：
通过DEH控制发电机转速，待发电机按预定速率零起升速至额定转速（此值由DEH要求确定）
投入发电机交流励磁机磁场开关并确认
投入起励电源开关并确认
投入AVR
确认AVR无故障，并确认AVR运行方式。
通过AVR调整发电机电压至额定电压
核对空载电压、励磁电流等是否在正常范围值内。
投入自动准同期装置ASS，以及ASS与AVR和DEH的接口，实现ASS对AVR和DEH的调节，达到并网条件。
自动准同期装置ASS鉴定发电机运行参数附合并网条件（电压差、相位差和频率差）时，对待并发变组500 KV侧断路器发合闸命令，进行合闸。
通过DEH自动调节使发电机带负荷。
正常停机的顺序与上述开机的顺序大致相反。
程序控制设有必要的中间断点，采用步停式时序监控方式，在运行确认上一步阶段程序已完成无误时，再命令进行下一步程序，当校验信号在规定的时间内没有响应时，发出报警。
当机组设置在“手动”并网方式时，可通过人机对话按键逐步进行操作，完成与上述自动并网相类似的要求。
卖方已了解上述的控制步骤并不是完整和详细的控制步骤，仅供卖方设计时参考。卖方将提供上述“自动”和“手动”方式起停机组到并网带负荷的方案，逻辑及详细说明，证明卖方方案的合理性和实用性，并要得到买方的认可。
② 励磁系统
励磁系统自动电压调节装置（AVR-由汽轮发电机配套）与DCS之间通过硬接线联接，卖方负责其与DCS接口设计以实现通过DCS控制AVR装置。卖方将根据发电机厂的励磁系统资料进行控制功能的设计。
DCS系统提供发电机交流励磁机磁场开关跳闸、合闸控制功能，交流励磁机磁场开关紧急跳闸开关布置在操作员台上，可由运行人员手动操作。交流励磁机磁场开关的合闸控制方式有两种,一种为机组设置在“自动”启动方式，这时当汽机转速达到一定值时，由DEH发出指令，交流励磁机磁场开关自动合闸。一种为机组设置在“手动”启动方式，当汽机转速达到一定值时DCS系统提示运行人员，交流励磁机组设置在“手动”机磁场开关可以合闸，此时交流励磁机磁场开关可由运行人员通过CRT键盘操作合闸（#1、#2机组）。
当机组设置在“手动”方式时，可由运行人员通过CRT键盘操作跳闸。紧急事故情况下，可由运行人员手动操作操作员台上交流励磁机磁场开关紧急跳闸开关跳闸。在设计中，通过设置闭锁逻辑，确保只有在发电机500kV断路器断开后才能由运行人员通过CRT键盘操作交流励磁机磁场开关跳闸。
励磁系统详细的操作要待发电机厂的励磁系统确定后方能最终确定。卖方将提供励磁系统的控制说明及逻辑图供买方认可。
③ 同期系统
同期采用专用的微机自动准同期（由买方提供）独立于DCS，与DCS、DEH、AVR之间以硬接线连接。卖方设计和提供汽轮发电机DCS控制与DEH及自动准同期装置以及500kV断路器的控制接口。卖方保证最终设计和提供的设备能实现发电机的自动同期并网带负荷功能。
发电机500kV二台断路器仅设置自动准同期方式。当机组设置在“自动”启动方式时，设计的逻辑回路能自动将自动准同期方式投入，由DEH和AVR实行自动调速、调压，当满足同步条件时，自动准同期装置发出合闸命令，在升压站有关隔离开关防误闭锁满足（由网控计算机系统系统给出），自动将500kV断路器合闸。当机组设置在“手动”启动方式时，且满足自动准同期装置投入条件时，DCS系统提示运行人员，自动准同期装置可以投入，此时可由运行人员通过CRT键盘操作自动准同期装置，实现上述的断路器同期合闸。
④ 500kV断路器控制
卖方根据买方提供的500kV断路器等有关资料进行控制功能的设计。500kV断路器在单元控制室由运行人员通过CRT键盘进行操作，断路器的紧急跳闸开关布置在操作员台上，可由运行人员手动操作，在网络监控计算机系统设有断路器的位置指示信号。断路器的控制接线满足下列要求，但不限于此。
提示隔离开关及接地刀的合闸状态
断路器正常
合闸时能防止断路器“跳跃”
合闸完成后能自动解除指令
能适应装于网络继电器室的500kV母线保护及断路器失灵保护的配合要求
能适应于发变组保护的配合要求
跳闸回路有双通道，以适应继电保护及自动跳闸装置输出之要求（保护跳断路器不通过DCS）
DCS及控制台跳合闸命令满足断路器跳合闸线圈回路容量要求。
(3) 厂用电系统控制
①总的要求
厂用工作电源，启动/备用电源系统的控制由DCS系统来完成，对于启动/备用电源系统及低压公用段、照明段，由两台机组DCS系统分别来完成，但当一台机组DCS异常时可自动切换至另一台机组DCS来完成，运行人员可通过操作站CRT键盘来实现对上述控制对象的控制和监视，卖方提供该系统的程序控制（或参加程序控制）的方案和逻辑图等供买方认可。
② 6.3kV断路器及400V断路器控制满足下述要求，但不限于此
断路器可实现就地和远方（DCS）控制
监视跳合闸回路的完好性
当机组设定在“自动”起停方式时，可满足机组自动起停的程序要求。
控制回路的设计附合提供的断路器界线要求，并满足发变组保护及起备变保护以及其他保护的配合要求。（保护出口跳断路器不经过DCS）
合闸回路满足快速切换及慢速切换的要求
除上述外，6.3kV母线工作电源进线和备用电源进线断路器的控制回路满足下面有关厂用电源切换的要求。
测量、信号由厂用电监控系统采用通讯方式与DCS系统相连，卖方作好与该系统的通讯协议转换、逻辑配合等工作。
③ 启动/备用变压器有载调压系统
启动/备用变压器有载调压系统在CRT/键盘上可进行软操，分接头位置在CRT上显示。卖方将根据起/备变的设计资料进行配合设计。
④ 110kV断路器的控制
卖方根据买方提供的110kV断路器等有关资料进行控制功能的设计。断路器的控制接线满足下列要求，但不限于此。
断路器可实现就地和远方（DCS）控制
当机组设定在“自动”起停方式，可满足机组自动起停的程序要求
监视断路器辅助装置的状态情况
合闸时能防止断路器“跳跃”
合闸完成后能自动解除
能监视控制回路及跳合闸回路的完整性
能适应起/备变保护、110kV母线（或线路）保护的配合要求（保护出口跳110kV断路器不经过DCS）
DCS跳合闸命令满足断路器跳合闸线圈回路容量要求
⑤ 厂用电源切换装置
为确保高厂用电源切换压厂用电源连续安全可靠供电，每台机的高压厂用电源系统的工作电源和备厂用电源切换用电源进线开关装设一套厂用电源切换装置。该装置由其它承包商提供，独立于DCS，与DCS之间以硬接线进行信息交换。快切装置屏安装在电气继电器室，分散控制系统对快切装置的控制及接口协调设计由卖方负责，以实现通过DCS控制快切装置。
DCS系统满足厂用电源切换控制的以下要求：
DCS可实现厂用电源切换方式的选择
手动切换方式
首先选择切换方式（由DCS CRT或切换装置屏），当要将单元厂用母线电源由厂用工作变切至启动/备用变时，运行人员通过DCS CRT发备用电源断路器同期合闸指令，若同期条件满足，DCS提醒运行人员，此时运行人员可通过DCS发合闸指令以实现厂用电源的切换。
如果上述切换不成功，DCS提醒运行人员。当两个电源处于非同期条件下，DCS也提醒运行人员，此时如仍需进行手动切换，则由运行人员通过DCS发厂用工作电源断路器跳闸命令，此时通过切换装置的慢切功能实现厂用电源进线断路器的合闸。
单元厂用母线的电源由备用变切至单元厂用变时，操作过程同上。
事故自动切换
选择切换方式（由切换装置屏或DCS）完成，当选好同时切换方式时，发变组保护出口继电器动作时向工作电源断路器和备用电源断路器同时发跳闸和合闸命令，实现自动切换。当选择为相继切换方式时，保护先跳开厂用工作电源断路器，当确保厂用工作断路器跳闸后，可实现自动切换，合上厂用备用电源断路器。
当上述切换未成功时，DCS提醒值班员，同时切换装置自动转入慢切切换，实现自动慢切切换。
切换完成后，DCS显示确认信息。
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