高峥

摘  要：燃气-蒸汽联合循环发电机组是当前燃机电厂主流的发电供热设备，其中单轴和多轴系统为通用主流配置。燃气发电是一种污染小、低排放的洁净发电技术，目前在市场当中应用非常广泛。燃机电厂具有装机快，体积小，启动快，效率高等诸多优点，采取电气控制系统对燃机电厂进行控制，可以进一步提升这种技术性能的优势，更高效的调配资源，减少浪费，适应当前的市场需求。

关键词：燃机电厂、电气控制、硬件系统

引言：

燃机电厂电气控制系统是提高效率的一种有效方式，目前哈尔滨电气、上海电气，东方电气等都与国外的相关设备巨头进行合作，通过电气控制的方法有效的改善联合循环发电的效率。相对于传统的电气控制方法来说，这种电气自动化控制系统资源消耗更少，还使机组具备更强的调峰能力和环保效能更高，通过电气系统控制，可以实现整个机组的安全稳定运行。

一、燃机电厂电气控制系统的特点与范围。

相对于常规的控制系统来说，燃机电厂的电气控制系统设备运行的复杂程度较高，控制的对象更多，信号采集的范围更大，而电气控制系统需要对这些复杂的对象进行良好的控制，信号采集的频次较高，因此可靠性要求较高。对于燃机电厂来说，任何一个微小的疏忽都有可能会引发无法挽回的后果，因此电气控制系统必须要保障安全性，精准性和可靠性。电气控制系统相对于传统的热工控制系统，自动化水平更高，需要控制的对象更少，操作更为简单，操作的频率也更低，因此安全性显著增强。除此之外，电气控制系统的反应速度更快，相对于传统的热工控制系统来说，燃机电厂的电气控制系统响应速度提高400%，抗干扰性程度更强。一般来说，出口时间通常是几十毫秒，在如此短的时间内可以做到极高精准度的响应，对于整个系统起到有效的控制。

燃机电厂的电气控制系统基于数据采集和顺序控制，协调了设备与设备之间的关联关系，相对于传统的热工系统控制应用的要求更少，联锁保护更多，因此对于设备故障能够起到显著的调和作用，降低设备故障发生的概率。电气控制在单位时间内处理的信息更少，系统更为简单，以结果控制为主要导向，更能够适应当前燃机电厂的整体需求。电气控制系统还能够与电网相关联，同时满足本机组和电网的共同需求，适应的范围更大。从目前燃机电厂的整体应用来看，电气控制系统控制的内容包含发电机，主变压器组，备用变压器，高压系统，中压系统，保安电源系统，直流系统，数据采集与监视系统，电气保护装置系统等，例如励磁故障录波器等系统，这些系统对于安全性，稳定性的要求都极高，通过电气控制的方法可以起到较为稳定且良好的控制效果。

二、燃机电厂电气控制系统的设计与实现

（一）硬件构成

燃机电厂的总体网络结构通过通讯设备和硬件连接设备与燃机电厂的DCS系统相连接，许多国内燃机电厂的电气控制系统都是采取这种控制的方式进行自动校准和系统控制，自动同期接收。DCS信号总体网络结构较为良好，电气厂用电，变压器组用电，汽机旁路用电以及余热锅炉用电均由这个控制网络循环控制。除此之外，三套冗余DCS配置还处于同一个公用电网当中，有辅助设备挂在公用网洛上，可以实现双向通讯数据的有效传输，DCS与全场厂级监控系统实现双向协调，整个系统的硬件构成完善，厂级监控信息网运行良好。通过以太网双绞线控制整体信号的可靠性，最后通过分级交换与核心交换连接。这种控制方法还结合服务器的物理隔离装置，把握整体的运行可靠性。系统的计算处理，存储中心可靠性和可用性，提高存储系统的容量较大双冗余较小服务器网卡可以同时保障数据的传输和冗余的去除，冗余电源控制卡同时配备，实现同步配置备份，故障恢复较快，接收系统的兼容性较高。整套系统在实时监控网络上也具有良好的应用优势，二套静态变频启动装置LCI的控制效果良好，相对于传统的热工控制方式来说，这种电气控制方式的连锁保护效能提高400%，整体运行更为畅通。

（二）硬件设备

燃机电厂的网络结构控制特点是高精准度，低操作频率，通过MarkVI控制系统来实现点对点的控制，采用三重冗余型控制器，对于数据的输入和输出进行有效的交换。每一个模块都有一个专属的通信卡件，由这个卡件来负责内外的数据交换，三个独立电源提高了系统的可靠性。整个HMI通信数据网络作为核心人机接口软件，实现了Windows 操作系统和外图形显示的同时搭载。这一套系统的控制范围更大，控制的精准度更高。从控制器的表现形式来看，这一套电气控制系统采取三重冗余配置，热备用保护，灵活实时监控，提高整体的运行系统性能。同时主控制器还大幅度提高了整套系统的运行控制效果，具备4000个开关量信号的同时处理的能力，在网络层和交换层达到了良好的组网效果。除了互为冗余的主备份root系统之外，整个系统还下设各级别的交换机，运行状态良好，冗余及连线情况顺畅，人机接口由服务器、工程师站、操作员站和历史站构成，整体的运行流畅性较高。在Windows操作系统平台之下，报表生成软件运行良好，绘图工具配备完善。除此之外，整套系统的电气测点IO分布有64个AI系统，6个RTD系统，3个TC系统，电气运行状况安全可靠。

（三）控制功能的实现

电气控制系统对于发电机变压器组的控制，通过MarkVI进行电气信息的交换，主变和220kv侧开关与发电机侧控制，满足断路器的系统要求，合闸完成之后可以实现自动指令解除。6kV厂用电系统由母线分段控制，切换灵活。在出现故障时，独立的厂用电电源可以自动完成切换，实现整个系统的热备用。考虑到机组高压变运行当中的实际容量，在进行切换时也不采取完全闭锁配置。380V厂用电源系统共设有两段380V公用段和两段380V保安段，每台机组均设有二段保安母线。事故保安电源柴油发电机组的控制应保证当保安段母线失压时，应用备用机组进行快速的切换，手动或自动通过LCD界面等方法进行数据的对接，常用电源快速切换装置可以进行灵活的數据采集，完成正常切换和事故切换过程中的数据采集，保安段的电源控制整体运行良好。直流电源系统DC110V/220V，以及UPS系统都能够良好的集成在这个系统当中。因此整体设备运行还需要结合网络构建，通过设备的通用配置，实现优化设计。

结论：

综上所述，燃机电厂使用一套控制系统，控制燃机，汽轮机和发电机的主控制系统，通过系统之间的自由切换和数据传输，可以实现良好的通讯效果，合理的网络结构可以使控制系统发挥最大功效。因此燃机电厂也需要在电气控制的基础之上，结合用户的需求和生产实际，对于整体网络结构和运行特征进行科学把握，协调硬件构成和软件组成，以提高综合应用效果。

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