燃气电厂的电气控制系统分析

【摘要】 在现阶段的装备制造领域中，燃气轮机联合循环发电技术是最先进的技术，该技术的原料以天然气为主，具有投资成本不高、供电效率高、占地面积不大、节约水资源、环保性能较好以及建设周期不长等特点。但是现阶段掌握重型燃机联合循环发电设备设计技术和制造技术的企业还比较少，而我国的相关产品则主要依靠进口。随着社会科学技术的不断发展和进步，燃气电厂开始正式投产发电，所以研究分析燃气电厂的电气控制系统对于实现燃机国产化具有非常重要的意义。

【关键词】 燃气电厂 电气控制系统 系统实现

燃机电厂的电气部分和常规机组的燃煤机组相比具有自身的特点，主要表现在励磁控制、发电机控制与机组控制系统一体化、9F型机组基本上都是采用的变频启动系统等。对9F机组的电气控制系统进行分析，可以让9F机组的运行保持稳定和安全，同时也可以让我国第二捆联合循环电池的安装调试质量得到有效提升。所以要想让燃机电厂的电气自动化水平得到有效提升，首先就应该要了解和掌握9F型燃机的电气控制系统，而且也能为燃机的国产化提高有效的理论依据和实践依据。

一、燃气电厂电气控制系统的特点

燃气电厂的电气控制系统操作简单，控制的对象和信息采集量少，在操作频率上也不高。但是必须具备可靠的运行电气设备，这是因为任何的疏忽或者小失误都会造成严重的后果。电气控制系统要求相对快速的反应速度，对抗干扰的要求也较高，快速保护的出口必须保证在几十毫秒内。电气控制系统的主要任务是采集数据信息系统和顺序控制，这就要求相互的设备之间要有简单的联锁保护。而因联锁的保护比较多，当某一设备出现故障时，可能影响的范围很大。电气设备本身存在复杂的操作机构，当系统控制和处理的信息量过大时，系统更为复杂，只能以控制过程为主。在电气控制系统的操作上，不仅仅要满足机组的运行状况，还要与电网关联，需同时满足两者的共同需求。

二、燃气电厂电气控制系统的构成

2.1硬件设备

大部分燃机都是单元制机组，采用机、炉和电的集中控制方式。每一套机组都有一套分散控制系统、燃机—汽机控制系统，燃机—汽机控制系统是随机设备配置的，通过少量硬接线和通信将燃机——汽机控制系统与分散控制系统连接，最终形成一个完善的控制系统。在控制变压器组、余热锅炉、汽机旁路以及电气厂用电时，往往都是通過分散控制系统来实现的，而循环水系统则是采用远程I/O。分散控制系统和厂级监控信息系统是双向数据通讯。

2，2网络结构

燃气电厂的电气控制系统的网络结构总体可以分成厂级监控信息网和实时监控网。厂级监控信息网是生产过程中实时数据信息的处理和保存中心。同时，厂级监控信息网为各个机组控制系统都留有通信接口，在实际的生产过程中，接口计算机将实时数据传输到厂级监控信息网中，从而实现双向的数据通讯。另外通过隔离设备厂级监控信息网也可以和上级MIS网连接，从而实现厂级监控信息网向MIS的单向数据传输。实时监控网是由水务管理系统网、单元机组控制网和电器网络监控系统网组成。

三、燃气电厂电气控制系统的实现

3.1厂用电源系统

厂用电源系统主要包括6KV厂用电源系统、380V厂用电源系统以及事故保安电源系统。6KV厂用电源系统在实际的运行中，可以实现双向的软手操切换，切换时可以选择同时切换或者并联切换，手动合闸的指令是由ECSLCD/键盘传递给快切装置，满足通气条件，同时在LCD上会显示信号。只有在厂用变压器没有出现故障，以及上述量保持在正常范围内时，才能进行手动合闸，否则合闸就会闭锁。对于380V厂用电源系统来讲，每一台机组上都有两段保安母线，每一段保安母线分别设置有一路工作电源、备用电源和保安电源，工作电源分别来自本机组的工作段。而备用电源则来自另外一段工作段。保安段主要是负责向直流系统、整流器电源、主润滑油泵、热控电源、DCS电源以及UPS电源供电。事故保安电源主要就是为了让机组的安全得到保证，事故保安电源一直处在热备用状态，可以随时开启使用和运行。

3.2变压器和发电机组系统

发电机的控制通过机岛控制系统得以完成。随着配套发电机的励磁系统、保护和燃机启动的信号接入机岛控制系统并控制，自动同期校准由机岛控制系统完成。电气控制系统通过硬件与机岛控制系统的接口同期接入，与其进行电气信息的交换。主变220KV的侧开关和发电机出口的开关都可以自行同期，如果将主变220KV的侧开关设为同期点，就需要电气控制系统向机岛控制系统发出请求命令，机岛控制系统才能发出第二个同期信号。

3.3厂用电源的切换装置

厂用电源切换装置主要是为了让高压厂用电源的供电能保持连续性、可靠性和安全性。厂用电源切换装置是设置在高压厂用电源系统的备用电源和工作电源的进线开关处。厂用电源切换装置独立于ECS，通过硬接线和ECS进行信息之间的交换。

3.4直流电源的保护系统

大部分燃气电厂的主厂房直流电源系统可以分成两种等级：DC110V和DC220V。其主要作用就是对直流油泵、UPS电源、事故照明等负荷进行保护、控制。每台机组的DC110V直流电源保护系统是由两组母线组成，用网络开关来进行联系，同时分别设置蓄电池组和整流器。每台机组的DC110V直流电源保护系统在实际的运行中都是独立的。DC220V直流电源保护系统则设置一组直流母线，机组的直流母线之间需要设置联络切换开关，该系统的整流器一共有三组，而整流器的电源则来自交流保安段。

3.5保安段电源控制

如果机组厂用电出现了比较严重的故障，采用保安段电源控制就可以让直流系统和控制系统的硅整流器、重要的大容量事故负荷不会出现停电的情况。在机组厂用电断开时，采用保安段电源控制就可以让柴油发电机组快速启动，从而对保安段负荷进行连续的供电。

3.6 UPS不停电系统

UPS不停电系统由逆变器、整流器以及静态开关组成，它可以为负荷提供连续的交流电源。在实际的运行过程中，主要是通过逆变器和整流器向负荷供电，而逆变器的控制单元则可以让电压输出的频率和波形更加稳定、准确。UPS不停电系统的电源主要包括直流电源、交流主电源以及旁路电源，380V保安段的交流主回路主要负责向整流器供电，而整流器或者DC220V直流系统所提供的直流电源则主要负责向逆变器供电。UPS不停电系统的旁路电源分成静态开关控制的旁路电源以及不经过静态开关控制的手动旁路。UPS不停电系统在实际的运行过程中主要是通过交流主回路进行供电。

四、结束语

通过对燃气电厂的电气控制系统进行简单的分析可知，燃气电厂的电气控制系统应该要具有一个合理的网络结构，这样才能保证电厂的运行可靠性和安全性，同时才能有效实现其他重要控制功能。而对发变组、厂用电、直流电源以及保安电源等进行合理和科学的设计，才能让用户的实际生产需求得到有效满足。

作者简介：祁世华 男 1964年10月18 内蒙古苏里格燃气发电有限责任公司

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