发电厂电气控制测量及信号

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1、 第十四章 发电厂电气控制、测量与信号 大容量机组由于参数的提高、系统的复杂，因而在运行中需要监视 的参数和操作的项目大量增加。300600MW机组，需要监视的参数有 1000个以上，操作项目有500个以上。 如果用常规仪表及运行人员手动操作，其紧张程度是可想而知的。 参数变化的快速性、操作的多样性和急迫性，稍一疏忽，就可能造成重大事 故。所以随着大机组的发展，以计算机为核心的监视和控制自动化系统是大 机组所必需的。 以计算机为核心的监视和控制自动化系统功能： (1)监测系统，又称数据采集系统(DAS)。它能每秒钟将全厂1000 多个仪表量(如压力温度、电流、水位等)和1000多个开关量(如开

2、关的通断 、阀门的开闭等)自动巡回检测一次。 参数越限，报警、打印；还能在屏幕上显视几十幅系统图，供运行 人员选择，并具有操作指导功能。 DAS还有事故分析功能，顺序记录 。事故发生时，能以1ms的分 辨率，打印出各个信号发出的先后顺序，并打印出每个参数的变化过程。 定期制表，按时、日、月打出各个参数，包括最大值，最小值、平 均值、累计值。 (2)控制系统，包括分布式微机控制系统(DCS)、数字电液控制系 统(DEH)、协调控制系统(CCS)、程控系统(SCS)等。 它能使汽轮发电机组自动冲转、升速、暖机、升电压、同期、并 网、带负荷，并能按照运行人员的指令，自动改变到某一目标负荷。 CCS可

3、以将汽机和锅炉作为一个整体，协调地调节负荷，使各项 参数达到最优值。 当某一辅机故障时，能自动降低负荷到预定值(RUNBACK)；当 甩负荷时，能快速返回到空负荷，维持厂用电(FCB)。 第一节 发电厂的控制方式 大机组发电厂的控制方式可分为单元控制兼网络控制 室及单元集中控制室与网络控制室相互独立的两种类型。 一、单元控制室及网络控制室的控制方式 600MW发电机组，通常将一个单元的机、炉、电的所有设备和系 统集中在一个单元控制室控制。 在单元控制室内电气部分控制的设备和元件主要有：汽轮发电机及 其励磁系统、主变压器、厂高变、高压厂备变或启备变压器、高压厂用 电源、主厂房内采用专用备用电源的

4、低压厂用变压器等。 全厂共用的设备，集中在第一单元控制室控制，而其他单元控制室 也有必要的信号及调节手段。 采用单元制方式的发电厂： 当高压网络出线较少或远景规划明确时，网控部分可设在第一单 元控制室内， 当高压网络出线较多或配电装置离主厂房较远时，一般另设网控 室。 高压网络采用一个半断路器接线时，发电机一变压器组设备较为 重要，为防止误操作，与此有关的两台断路器，集中在单元控制室控制。 二、单元控制室的布置 大型电厂单元控制室通常设计成单机一控或两机一控。 控制室内的布置，对两机一控单元控制室，炉机电屏(BTG)的布 置多采用门型布置；两台机组控制屏的布置，按相同的炉、机、电顺序 排列。

5、当在单元控制室布置网控屏时，一般将网控屏布置在第一单元 控制室两台机组控制屏的中间。网络部分的继电保护、自动装置和变压 器屏布置在继电器室内，发电机组的调节器、保护设备、自动装置及计 算机等布置电子设备室内。 600MW机组的大型电厂，通常将 集散系统的CRT布置在炉机电屏(BTG)的前 面，以便通过CRT实现全厂的控制监视。 图14-1为一种有两台600MW机组 ，单元控制室与网控室合一的平面布置方式 。从值长台看去，BTG屏、网控屏呈门型 ，网控屏在中间。 三、网控屏屏面布置 控制屏上一般有开关控制手柄或按钮、 指示灯、光字牌、仪表、调节手柄等设备。操 作设备与安装单位的模拟接线相对应，功

6、能相 同的操作设备，布置在相对应的位置上，操作 方向全厂应一致。 图14-2为网控屏屏面布置的一种布置型 式。 第二节 断路器控制 一、断路器控制方式 按其操作电源，可分为强电控制与弱电控制两种，前者一般为 110V或220V电压，后者为48V及以下电压； 按操作方式，可分为一对一控制和选线控制两种。 根据不同特点，强电控制一般分为下列三类： (1)根据控制地点，可分为集中控制与就地控制两种。 (2)按跳、合闸回路监视方式，可分为灯光监视和音响监视两种。 (3)按控制回路接线，可分为控制开关具有固定位置的不对应接线与控制 开关触点自动复位的接线两种。 弱电控制方式有以下两类： (1)弱电一对一

7、控制。重要的电力设备，如发电机一变压器组、 高压厂用变压器及启动备用变压器等，其重要性较高，但操作概率较 低，宜采用一对一控制。 (2)弱电选线控制。常用的选线方式有按钮选线控制、开关选线 控制和编码选线控制等方式。 大型发电厂高压断路器多采用弱电一对一控制方式，断路器跳 、合闸线圈仍为强电，两者之间增加转换环节。这样设计，控制屏能采 用小型化弱电控制设备、操动机构强电化、控制距离与单纯的强电控制 一样。 一次设备及一次系统 一次设备有：发电机、变压器、断路器、隔离开关、 电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。 由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或 一次系统，它是发电、输变电和

8、配电的主体。 二次设备及二次系统 二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电 保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感 器、电压互感器、蓄电池组或厂（所）用低压电源供电。 表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二 次系统。 二次接线图： 原理接线图、展开接线图和安装接线图。 文字代号和图形符号 1文字代号 在设备或元件的图形符号上方或其近旁，用字母 表示出其名称。 如：断路器 QF 、 隔离开关QS、接地刀闸QSE ，避雷器F、 熔断器FU 、 电流继电器KA、电压继电 器 KV、电流互感器 TA、电压互感器 TV等 新符号 老符号 2图形符号 在原理图或展开图中所采

9、用的设备及元件，通常都用能代 表该设备及元件特征的图形来表示，使读者一看到图形便能联想到它 所代表的特征。 电流互感器 有两个铁芯和两个二次绕组 新 旧 继电器、开关 常开(动合)触点 常闭(动断)触点 图10-1 10kV线路过电流保护原理接线图 图中：TA-电流互感器；KA1、KA2-电流继电器；KT-时间继电器 ；KS-信号继电器；QF-断路器及其辅助触点；YR-跳闸线圈；QS- 隔离开关 二、原理接线图 u原理接线图：是用来表示继电保护、测量仪表和自 动装置等工作原理的一种二次接线图。 u特点：二次回路中的元件及设备以整体形式表示， 同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上， 给人

10、以明确的整体概念。 u特点：将每套装置的有关 设备部件解体，按供电电 源的不同分别画出电气回 路接线图，如交流电流回 路、交流电压回路和直流 回路分开表示。于是，同 一个仪表或继电器的电流 线圈、电压线圈和接点分 别画在不同的回路里，为 了避免混淆，将同一个元 件及设备的线圈和结点采 用相同的文字标号表示。 三、展开接线图 u展开接线图（简称展开图）：用来说明二次回路的动 作原理，在现场使用极为普遍。 图10-2 10kV线路过电流保护展开接线图 图中：WAS-事故音响信号小母线；WC-控制 电路电源小母线 u安装接线图包括屏面布置图、 屏背面接线图和端子排图三个组 成部分，它们相互对应，相互

11、补 充。 屏面布置图：说明屏上各个元 件及设备的排列位置和其相互间 距离尺寸的图，要求按照一定的 比例尺绘制。 四、安装接线图 u安装接线图是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工 安装所必不可少的图，也是运行试验、检修和事故处理 等的主要参考图。 图10-3 10kV线路过电流保护 安装接线图：盘面布置图 屏背面接线图：在屏上配线 所必需的图，其中应标明屏上各 设备在屏背面的引出端子之间的 连接情况，以及屏上设备与端子 排的连接情况。 端子排图：表示屏上需要装 设的端子数目、类型及排列次序 以及它与屏外设备连接情况的图 。 图10-3 10kV线路过电流保护安装接 线图：盘后接线图 屏背面接线图

12、和端子排图必须 说明导线从何处来，到何处去 ，以防接错导线。 我国广泛采用“相对编号法”， 例如甲、乙两个端子需用导线 连接起来，则在甲端子旁边标 上乙端子的编号，而在乙端子 旁边标上甲端子的编号； 如果一个端子需引出两根导线 ，那么，在它旁边就标出所要 连接的两个端子编号。 图10-3 10kV线路过电流保护 安装接线图：端子排图 二、对500kV断路器控制回路的要求 (1)满足双重化的要求。通常，500kV断路器的操动机构，都配有 两个独立的跳闸回路，两跳闸回路的控制电缆也分开。 (2)跳、合闸命令应保持足够长的时间。为确保断路器可靠地跳、 合闸，即一旦操作命令发出，就应保证整个跳闸或合闸

13、过程执行完成。 (3)有防止多次跳合闸的闭锁措施。即跳、合闸操作命令一旦发出 ，只容许断路器跳、合闸一次。这就是所谓的断路器“防跳”措施，在 500kV断路器的控制接线中，常用的“防跳”接线有两种，一种是采用串联“ 防跳”，另一种是并联“防跳”。 (4)对跳合闸回路的完好性要能经常监视。 (5)能实现液压、气压和SF6浓度低等状态的闭锁。 6)应设有断路器的非全相运行保护。在500kV系统中，断路器出现 非全相运行的情况下， 因出现零序电流，有可能引起网络相邻段零序过电 流保护的后备段动作，而导致网络的无选择性跳闸。所以，当断路器出现非 全相状态时，应使断路器三相跳开。 (7)断路器两端隔离开

14、关拉合操作时应闭锁断路器操作回路。 信号系统与测量系统 一、信号系统 按信号的性质可分为以下几种： 1)事故信号表示发生事故，断路器跳闸的信号。 2)预告信号反映机组及设备运行时的不正常状态。 3)位置信号指示开关电器、控制电器及设备的位置状态。 4)继电保护和自动装置的动作信号。 5)全厂事故信号当发生重大事故时，通知各值班人员坚守岗位 、加强监视，并通知有关人员深入现场进行紧急处理。 按信号的表示方式可分为： 光信号和声音信号。光信号又分为平光信号和闪光信号以及不同颜 色和不同闪光频率的光信号。 声音信号又分为不同音调或语音的声音信号。 2事故信号和预告信号 事故信号和预告信号合称为中央信

15、号。 信号系统由单个元件构成积木式结构，接受信号数量没有限制。 信号装置采用微机闪光报警器，除具有普通报警功能外，还具备对 报警信号的追忆、记忆信号的掉电保护、报警方式的双音双色、报警音响的 自动消音等特殊功能。 装置的显示部分(光字牌)采用新型固体发光平面管(冷光源)。 该装置的特殊功能分述如下： 1)双音双色：光字牌的两种颜色分别对应两种报警音响，从视觉 、听觉上可明显区别事故信号与预告信号。报警时，灯光闪光，同时音 响发声；确认后，灯光平光，音响停；正常运行为暗屏运行。 2)动合(常开)、动断(常闭)触点可选择。 3)自动确认：信号报警若不按确认键，能自动确认，光字牌由闪 光转平光、音响停止，自动消音时间可控制。 4)通信功能：控制器具有通信线，可与计算机进行通信。 5)追忆功能：报警信号可追忆，按下追忆键，已报警的信号按其 报警先后顺序在光字牌上逐个闪亮(1个s)，最多可记忆2000个信号， 追忆中报警优先。 6)清除功能： 7)掉电保护功能：记忆信号可保存60天。 8)触点输出功能：在报警信