86温州发电有限责任公司自动同期在DCS系统中的实现1toTYP

1、自动同期并网在温州发电有限责任公司#1机组dcs系统中的应用application of turbine auto-synchronization in unit 1 dcsin wen zhou power co. ltd余燕山陈华（温州发电有限责任公司）摘要 主要介绍温州发电冇限责任公可#1机纽控制系统改造后，机组自动同期并网在dcs中 的实现，分析了实现的机理、控制的逻辑，并以实际的数据验证了自动同期并网的町靠性。 关键词 自动同期并网；发电机开关；dcs;模件概述温州发电有限责任公司#1号机组在2002年控制系统改造中，造将电气系统原来在集控的控制 操作部分全部置于dcs系统中，已顺利

2、将同期并网纳入dcs系统中，改造工程采用infi90控制 系统，自动同期功能通过imtas01模件实现，和以前的同期装置相比，现在的同期装置具有体积 小、维修费用低、同期并网质量高等优点。所以自动同期并网进入dcs系统，不但可以使电气本身各系统之间减少相关的接口，也可以使 电气和其他系统（如dcs、deh）的结合更加紧密，且更加容易协调。由于发电机并网时，存在着系统电压和发电机电压、系统频率和发电机频率、以及系统相位和 发电机相位之间的匹配问题，即在并网时需要进行较为复杂的计算，所以在绝大多数电厂中往往使 用特定的同期装置进行并网。作为自动同期装置，应能自动检定待并网发电机电压5和系统电压ux

3、的大小、频率差，当满 足要求时自动发出合闸脉冲命令，使发电机开关闭合。如果压差和频率不满足要求，则检出压差或 频差方向，等待发电机进行电压或频率的调整。汽轮发电机的并网实际是调整待并网汽轮发电机电压5和系统电压ux的大小、频率匹配的过 程。火电机组在合闸前，待并发电机电压5和系统电压ux的大小、频率一般是不相等的。5和ux 以各自的电角速度5、ux旋转着。发电机开关合闸瞬间应满足三个条件：5和ux的幅值应相等； 5和ux的相位相等；uf和ux的频率应相等。这是一种理想的同步并列条件，实际上这三个条件是 不能同时满足的，如频率相等时，则5和ux的相角差将保持不变，因而达不到u和ux同相的要 求，

4、但同步条件不满足时，则在并列瞬间，它将产生冲击电流和进入同步过程中振荡，严重时会损 坏发电机，故它必须控制准同步的并列条件。随着集成电路和微电子电路技术的发展，以及dcs系统本身的各种控制优点，自动同期并网可 由dcs系统实现。二、自动同期并网的实现温州发电有限公司#1机组控制系统改造后自动同期功能通过1mtas01模件实现，imtas01模 件是symphony控制系统中一块专用的自动同期模件，使用该专用模件并结合dcs系统的多功能处 理模件（immfp12）完成自动发电机线路断路器闭合，即发电机自动同期并网。1、imtas01模件说明及实现原理：该模件能够接收发电机和系统电压，频率可为50

5、或60hz,电压幅值可为050vac、0150vac。 模件有能力借助其它模件或设备，调整相应的发电机电压、频率、相位等参数与线电压相匹配，并 实现发电机开关的自动闭合。imtas01模件包括：主电路板、前面板显示电路板、前面板等结构。而前面板电路板又包括： 一个四位的数字显示器、状态led、开关等。模件占系统一个标准模件安装单元的槽位，使用系统 的ntdi01标准端子单元与现场的物理连接。ac输入块：ac输入块可接收050vac或0150vac （50hz或60hz）从系统和发电机现场测量的电压。 ac输入信号被转换成rms （均方根）值，然后再由a/d转换器进行转换（adc）输出数字值。同

6、 时，ac信号也可以被转换成方波，允许处理器提取相应的相位角信息。输岀块：触点输岀块有三个经过光电隔离的输岀，去驱动外部由用户提供的继电器。其中的二个输岀， 用于发电机电压的电压调节器控制（升电压/降电压），另一个输出用于发电机开关控制（仅闭合）.处理器块：处理器块进行模件初始化和处理网络的输入、输岀。在允许时，它调整电压调节器，使发电机 电压与线电压的电压相互匹配，并确定电压到达匹配；同理，它也在允许的条件下，发出调整汽机 转速的脉冲，使发电机与线电压的频率相互匹配，并确定频率到达匹配；处理器在允许时，它将检 测和计算断路器的闭合角，以及最终闭合断路器。另外，模件组态、adc修正、前面板的显

7、示控制 均由处理器处理。前面板显示（l）led显示灯显示含义：绿色“正常led”：它将在总线接口电路检测到mfp发出的总线时钟后点亮“正常led”；红色“电压led”：当模件检测到电压适配后点亮“电压led”，红色“频率led”：当模件检测到频率适配后点亮“频率led” ;红色“闭合led”：当模件检测到正确的断路器闭合角时它就被点亮；（2）四位数字显示器数字显示器：显示器在电压和频率适配前是熄灭的，当适配后，它将显示发电机和线电压间的相位差（单位: 度）。一个断路器闭合命令发出，显示被锁定在断路器闭合命令已产生的角度上，直到断路器控制解 控。另外，显示器同时也可用来显示和组态需要设置的参数。

8、2. 模件实现自动同期的逻辑：对于自动同期模件而言，它是按照一定的逻辑逐步进行判断，在每一步均满足的条件下，才发 出合闸指令的，其基本的逻辑框图如下：3、温州发电有限责任公司自动同期的逻辑描述发电机自动同期模件和dcs系统中的多功能控制器（mfp）结合才能完成自动同期功能，发电 机开关的相关逻辑做在dcs系统中的多功能控制器（mfp）中,其逻辑关系见附图。附图一描述的是发电机开关的逻辑，发电机开关驱动/操作专用块用于运行人员在crt上操作的 操作块，该附图描述了其操作的条件，操作块显示的内容等。在发电机侧闸刀未合时，要自动同期合闸发电机开关（假同期），则“并网/试验”开关耍置于 试验位置；在发

9、电机开关检修时，要手动合闸或分闸发电机开关时，则“检修”开关要置于检修位 置。附图二描述的是发电机自动同期投/退的逻辑，当该操作块被置位后，则发电机自动同期 模件便开始工作，相应的发电机电压和线电压被模件接受，并进行计算，满足同期条件时，即发出 合闸发电机开关脉冲，在发电机开关合闸后，自动复位该操作块，以便卜'次进行自动同期并网。三温州发电有限责任公司自动同期的参数设置及机组并网的各相位差数据imtasoi自动同期模件需按照实际情况对其内部参数进行设置，温州发电有限责任公司#1机数 设定值见表：parameternumber 序号parameter description 参数描述va

10、lid range 整定范围actual setting 实际整定值1升/降压输出脉冲宽度().004 2.(0.5sec2升/降压输出脉冲之间的时间0.020 8.00sec0.53在电压匹配范围内发电机电压为 线路的百分比-5.0 5.0%2.5%4参数3的死区0010%2%5升/减速输出脉冲宽度0.004 2.00sec0.2sec6升/减速输出脉冲之间的时间0.02 & oosec0.25sec7发电机频率与线路频率差0.014 1.00hz0.1 hz8参数7的死区0.001 0.1 hz0.05 hz9断路器合闸输岀脉冲宽度0.004 200sec0.2sec10断路器合闸

11、时间0.004 2.00sec0.1sec11最人允许的断路器合闸角度025degrees20 degrees12工作频率50 or 60 hz50hz13频率上限1 9hz1hz14频率下限thz1hz15参数是否传送到非易失存储器0传送1不传送oor 10自从我公司大修结束后，发电机并网一直采用在dcs系统中自动并网，其效果是非常好的，一 方面通过逻辑闭锁减少了人为的误动；另一方面通过模件芯片判断电压、频率、相位之间的匹配关 系确定并网的时间，减少了人为的误判，或判断不准而引起非同期并网造成对电网的校大冲击。以 下是最近几次并网时发电机和线电压间的相位差：第一次并网第二次并网第三次并网第四次并网的相位差的相位差的和位差的相位差6.837.693.435.21四、经验及总结通过imtas01摸件的应用，实现发电机同期dcs控制，减轻运行人员的劳动强度，提高机组的安全性。且维护工作量小，改造投资费用低。可以说温州发电有限公司#1机dcs改造在发电机同期控制功能上作出了有益的尝试。为同类型机组控制系统改造及新建机组提供可借鉴的经验。加发迫机开英阿卿合闸允许靈fl附圈 冲去】. , s _ 合m发电机开关和网ubijf耒附图一机开犬呀位i发电机开关就地控制状爲 9 * p 訓发电机开犬合位«17, » !关分位利发也机刃禺揑删回别发电机开英油su加热益