摘要：由于機(jī)組自動(dòng)化水平的要求不斷提高，使電廠機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)也在不斷地進(jìn)行技術(shù)改造，熱控分散控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem，DCS)在與繼電保護(hù)接口時(shí)往往存在一些新問(wèn)題，因此，針對(duì)發(fā)電機(jī)功率信號(hào)如何實(shí)現(xiàn)真正意義的“三取二”、斷水保護(hù)如何避免單點(diǎn)保護(hù)、如何解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)(networkedcontrolsystem，Ncs)監(jiān)控系統(tǒng)和功率變送器在采樣上的一致性等問(wèn)題提出解決方案。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)組自動(dòng)化；熱控專(zhuān)業(yè)；發(fā)電機(jī)；汽輪機(jī)
　　隨著自動(dòng)化水平的日益提高，火電廠越來(lái)越多的電氣系統(tǒng)參與到熱控分散控制系統(tǒng)(distributecontrolsystem，DCS)控制、調(diào)節(jié)過(guò)程中。繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)與熱控專(zhuān)業(yè)雖然都是二次專(zhuān)業(yè)，但在各自的領(lǐng)域都有其獨(dú)特的安全理念。如，熱控專(zhuān)業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行“三取二”的防止誤動(dòng)、誤調(diào)措施；繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)則強(qiáng)調(diào)防止單一硬件損壞造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)并且提倡采用不同原理、不同廠家設(shè)備的冗余配置來(lái)防止特殊工況下的保護(hù)拒動(dòng)。因此，在實(shí)際工作中要認(rèn)真對(duì)待繼電保護(hù)設(shè)備和熱控專(zhuān)業(yè)設(shè)備接口中存在的問(wèn)題，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。
　　1實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)有功功率信號(hào)“三取二”
　　發(fā)電機(jī)有功功率模擬量信號(hào)直接參與到機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(digitalelectric．hydraulicsystem，DEH)等重要控制系統(tǒng)中。熱控專(zhuān)業(yè)要求提供3個(gè)功率信號(hào)以便“三取二”，因此設(shè)計(jì)一般都會(huì)在電氣系統(tǒng)設(shè)置7個(gè)有功功率變送器，但這些變送器電壓回路卻取自同一組電壓互感器的二次繞組，輔助電源也取自同一個(gè)電源開(kāi)關(guān)，這就帶來(lái)許多安全隱患。一旦在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生電壓互感器二次繞組斷線或變送器輔助電源失電，會(huì)造成變送器輸出歸零或功率信號(hào)減半，嚴(yán)重影響機(jī)組調(diào)節(jié)，甚至造成停機(jī)。
　　為了解決以上問(wèn)題，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可考慮如下方案：
　　a)發(fā)電機(jī)出口電壓互感器均配置3個(gè)測(cè)量級(jí)二次繞組，參與機(jī)組協(xié)調(diào)的功率變送器分別從3個(gè)繞組取得機(jī)組電壓信號(hào)輸入，變送器電源可從2套機(jī)組不間斷電源輸出、保安電源取得3路互相獨(dú)立的交流輔助電源。這樣，功率變送器從電壓信號(hào)輸入、輔助電源接引上均實(shí)現(xiàn)“三取二”。
　　b)根據(jù)繼電保護(hù)反措，把電流互感器(currenttransformer，CT)斷線作為一種設(shè)備事故，允許繼電保護(hù)裝置動(dòng)作停機(jī)。因此，功率變送器電流回路可取自同一組電流互感器二次繞組，不考慮在CT斷線情況下維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。
　　c)熱控專(zhuān)業(yè)需要7路機(jī)組有功功率信號(hào)作為機(jī)組調(diào)節(jié)、保護(hù)邏輯判據(jù)，其中DEH和機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)各需3路。在不降低設(shè)備運(yùn)行可靠性的前提下，盡量減少電流互感器、電壓互感器二次負(fù)載，可采用雙輸出功率變送器。如此，每臺(tái)機(jī)組配置4個(gè)功率變送器就能滿足需求，但要注意每一個(gè)變送器的二路輸出分別作為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和DEH的功率信號(hào)輸入，以防單個(gè)變送器損壞致使熱控“三取二”邏輯誤判。
　　2斷水保護(hù)避免單點(diǎn)保護(hù)
　　發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)的典型方式為：熱控DCS通過(guò)定冷水母管3個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)測(cè)量定冷水母管壓力，經(jīng)“三取二”邏輯判斷后開(kāi)出一個(gè)空接點(diǎn)作為發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)中發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)非電量保護(hù)的開(kāi)關(guān)量開(kāi)入，此保護(hù)延時(shí)20s作用于發(fā)電機(jī)全停。
　　采用這種配置方式，當(dāng)保護(hù)回路中DCS與電氣保護(hù)接口的電纜故障、DCS的數(shù)據(jù)輸出(dataout，DO)模塊故障、發(fā)電機(jī)——變壓器組非電量開(kāi)入板故障等單一硬件損壞時(shí)，都將引起保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)或保護(hù)拒動(dòng)。為解決這些問(wèn)題，可以采用以下兩種改進(jìn)方案：
　　a)方案一，熱控DCS按定冷水母管壓力“三取二”判斷發(fā)電機(jī)斷水后，延時(shí)15s關(guān)主蒸汽門(mén)，取消發(fā)電機(jī)——變壓器組的發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)。
　　b)方案二，發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)由熱控DCS提供3副獨(dú)立的接點(diǎn)給發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)，通過(guò)“三取二”邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)斷水保護(hù)。
　　在這兩種方案中，方案一的主要優(yōu)點(diǎn)是：首先，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，不涉及發(fā)電機(jī)一變壓器組保護(hù)硬件變動(dòng)，只需修改熱控DCS中斷水保護(hù)邏輯即可；其次，保護(hù)動(dòng)作后啟動(dòng)發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)程序跳閘出口，需“主蒸汽門(mén)關(guān)信號(hào)”和“發(fā)電機(jī)逆功率的功率值超過(guò)整定值”兩個(gè)條件同時(shí)滿足才能停機(jī)，解決單點(diǎn)保護(hù)問(wèn)題；再次，提高保護(hù)動(dòng)作可靠性，發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)中程跳逆功率雙重化配置，任一套動(dòng)作即可切除故障，防止拒動(dòng)；最后，保護(hù)改動(dòng)滿足發(fā)電機(jī)斷水運(yùn)行時(shí)的安全要求。依據(jù)發(fā)電機(jī)斷水曲線，在發(fā)電機(jī)滿載時(shí)，允許的斷水運(yùn)行時(shí)間為20s，當(dāng)發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，DCS延時(shí)15s關(guān)主蒸汽門(mén)，此時(shí)發(fā)電機(jī)電流必然滿足“在2min內(nèi)以1min變化50％的速率下降到額定值的15％”的要求，而程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作時(shí)間很短，滿足保證發(fā)電機(jī)安全的要求。
　　與方案一相比較，方案二沒(méi)有明顯優(yōu)點(diǎn)，涉及發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)硬件和軟件修改，實(shí)施復(fù)雜，但也能避免由于電纜、非電量開(kāi)入板等設(shè)備單一元件損壞造成的保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)。
　　3交流采樣測(cè)控裝置與變送器功率采樣一致性問(wèn)題
　　作為典型設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)有功功率變送器使用三相二元件變送器。即變送器接入U(xiǎn)、V相線電壓Uuv和V、W相線電壓Uvw，接入U(xiǎn)相電流Iu和w相電流Iw，發(fā)電機(jī)有功功率為：
　　
　　式中：φu為和的夾角；φw為和的夾角。
　　三相二元件功率變送器測(cè)量功率是建立在“三相電壓電流對(duì)稱平衡的被測(cè)對(duì)象”假設(shè)基礎(chǔ)之上的，只有完全對(duì)稱的三相電氣系統(tǒng)，才滿足以下幾個(gè)條件：
　　,
　　,
　　.
　　式中：為U相電流與U相電壓實(shí)際夾角。
　　現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)實(shí)際電流、電壓很難完全滿足以上數(shù)學(xué)關(guān)系。因此，當(dāng)電流、電壓不完全平衡時(shí)往往會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。隨著交流采樣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)有功功率采樣均為三相三元件，計(jì)算公式如下：
　　.
　　三相三元件交流測(cè)控裝置由于分別計(jì)算相功率，因此能夠在不平衡的條件下準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)對(duì)象功率。表1是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)FPW一201型三相二元件功率變送器、FPW一3O1型三相三元件功率變送器和NSD一500型交流采樣測(cè)控裝置在V相電流不平衡時(shí)的測(cè)量準(zhǔn)確度對(duì)比。
　　當(dāng)三相二元件變送器使用在熱控協(xié)調(diào)系統(tǒng)時(shí)，由于機(jī)組實(shí)發(fā)功率測(cè)量值低于或高于發(fā)電機(jī)實(shí)發(fā)功率值，造成機(jī)組無(wú)法滿出力運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電量減少。因此，功率變送器應(yīng)設(shè)計(jì)成三相三元件功率變送器．確保機(jī)組協(xié)調(diào)品質(zhì)良好。
　　4結(jié)論
　　總之，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化、一體化和透明化，通過(guò)優(yōu)化發(fā)電機(jī)功率變送器的電壓回路，提高了機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、DEH的運(yùn)行可靠性，在電壓互感器一次斷線、二次斷線故障時(shí)，能夠保證機(jī)組DCS的可靠運(yùn)行。功率變送器由二元件改為三元件，提高功率測(cè)量準(zhǔn)確性，保證機(jī)組協(xié)調(diào)的調(diào)節(jié)精度。改進(jìn)斷水保護(hù)的配置方案，有效解決由于繼電保護(hù)設(shè)備或DCS單一元件損壞造成的機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。
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