浅述发电机连锁保护在DCS系统中的应用

摘要：本文分别就DCS控制系统的概述、发电机的连锁保护、DCS系统中发电机重要信号的选取以及发电机连锁保护及信号选取优化的效果进行了分析，阐述了发电机连锁保护在DCS系统中的应用。

关键词：发电机连锁保护；DCS系统；应用

中图分类号：TB857文献标识码： A

引言

电厂发电机组的设备保护通常是由发电机保护系统和热工保护系统组成，热工保护由 DCS系统实现，两系统必然有一些信号联系；由于两个系统属不同单位设计，投入运行后属不同部门维修，故而两个系统的关联信号容易忽视，从而引发一些不必要的设备异常。

一、DCS控制系统的概述

DCS系统集成了控制和管理功能，并且集成了信息管理功能。信息和集成描述了DCS系统正在发生的变化情况。操作员采集整个设备层的信息数据，这些数据可以以适当的方式在DCS系统中得到体现并帮助操作员清晰方便地决策，及时获得需求数据。DCS系统已不能完全体现在信息化的控制功能上，而充当了一个发挥信息管理功能的综合信息管理平台。提供整个工业系统工作过程中的信息通道，充分体现了系统的全面性、准确性、实时性和系统性的特点。DCS系统已集成了可编程逻辑控制器（PLC）、采集发送器（RTU）、FCS、回路调节器和各种采集或控制单元等。

二、发电机的连锁保护

1、发电机断水的连锁保护

很多发电机冷却水流量低保护都是采用发电机冷却水出入口差压低开关动作三取二实现的，这种方式在冷却水管堵时易出现保护拒动。比较好的解决方案是将冷却水出入口差压低开关改报警，在冷却水管加装独立三流量孔板装置，然后引差压到变送器，变送器输出至 DCS系统并完成流量低判断三取二，最终DCS 输出发电机跳闸信号。

1.1 按照 DCS系统功能划分，发电机冷却水流量低保护应进汽机主保护 ETS系统，如果原来采用冷却水出入口差压低开关实现一定在 ETS系统。但若改用流量变送器判断就无法进ETS系统(ETS 无模拟量输入板)，通常进数据采集DAS系统或汽机顺控SCS系统，进DAS系统应将3个流量信号分配到3块模拟量输入板，冗余配置，但DAS系统往往不涉及连锁保护，加发电机冷却水流量低保护时应及时注明。汽机顺控SCS系统本来就有辅机连锁保护，加入发电机冷却水流量低保护不改变大的原则，但SCS系统有时模拟量输入板数量少，不便于将3个流量信号冗余配置。选择哪种方式可根据本单位具体情况实施。

1.2 调研发现一些电厂的发电机断水保护为防误动采用了不妥作法，一是冷却水流量低信号三取二后与上冷却水压力低(两个冷却水压力低信号相或)构成发电机断水保护，这种方式在冷却水管堵时冷却水压力低信号可能不能发出，从而容易出现拒动。二是在冷却水流量低跳闸发电机信号上加延时动作处理，而且在DCS系统和发电机保护屏都做了延时处理，一般认为延时处理是在确保发电机设备安全的基础上，防止冷却水流量低信号误抖动，但DCS系统和发电机保护屏都做延时应属重复处理，沟通不够。

1.3 一些电厂发电机冷却水流量信号进DCS系统后，做冷却水流量低判断直接输出三路DO，在发电机保护屏做三取二逻辑跳发电机；这种方式较好地解决了冷却水流量信号进DCS哪个子系统问题，而且整个保护配置形式都比较好。

2、发电机跳闸的连锁保护

发电机故障跳闸连锁汽机跳闸，现由于电网线路故障波动对发电机组影响较大，部分电厂已将发电机故障跳闸扩展为只要发电机跳就连锁汽机跳闸，值得注意的是一些电厂发电机保护屏到 DCS 系统只有一根电缆易拒动，应再补放一根形成或逻辑，确保连锁正确动作。

三、DCS系统中发电机重要信号的选取

1、并网信号

并网信号是 DCS 系统中重要信号，是汽轮机由启动升速阶段并入电网的标志，是防止机组出现逆功率和非同期并列的关键条件；运行机组的并网信号事关 OPC 动作甩负荷；一些电厂还利用并网信号作为一次调频的投入条件和振动保护的退出条件等。

2006年某厂因并网信号接入的DI卡件端子保险熔断，造成机组负荷突降。之后对DEH逻辑进行了梳理，发现一些电厂的并网信号只有两个，两个信号相与形成并网信号，这对机组启动时防止非同期和逆功率很关键(汽轮机厂大都作成两信号相与)；但在机组运行时若某一失去就意味着并网信号失去，OPC必定动作造成机组甩负荷。现多数都改为 3个并网信号做三取二逻辑，有条件的电厂还做了机组每个出线开关三取二，3条出线开关相与形成并网信号逻辑，这样当然是比较完善可靠的。

2、功率信号

功率信号带着DCS系统众多连锁功能，2005年某电厂曾出现过功率信号异常造成机组众多设备误动。今年又有某厂又因功率信号异常造成机组OPC动作。这里需说明的是功率信号多数都是3个信号在DEH中做三取中逻辑，某一异常立发报警不会对连锁控制产生影响；但功率变送器电源往往取自同一回路，电源回路出现问题三取中就不起作用了，某厂就是因功率变送器电源和调度电话电源都是从UPS取出，调度电话电源发生故障使功率变送器电源失去，最终导致机组OPC动作。

3、功率信号的数据同源

随着电力系统的迅猛发展和社会用户对电源质量要求的不断提高，各电厂都已实现发电自动控制 AGC，AGC 能够正常精确工作的一个重要前提是调度端和电厂端各种遥测数据的准确一致；但不少电厂发电机有功功率这一主要数据在两端存在一定偏差，主要原因是调度端遥测数据和电厂端功率调节系统所用数据并非来自同一信号源，各设备的测量误差和传输误差等原因造成两端数据不一致，这种现象严重时会危及AGC系统的精确工作，极端情况会导致AGC完全失去作用。因此调度端和电厂端功率信号数据同源工作非常重要。

华北某发电厂 NCS 系统使用的是某公司早期系统，远动数据没有实现直采直送方式，需要从前置机获取，数据流如下:有功负荷上传数据经NCS 测控装置 (SLC)———光纤适配器( F-NET)———GATEWAY网关———前置机(SIEMEASRack PCIL40SV2)———远动机(RTU)(SIEMEASRack PC IL 40SV2)———华北网调。NCS系统传送有功负荷传输环节多，所有数据经前置机处理传输时间长，造成NCS上传中调数据有10至 20s延时。NCS测量死区较大，NCS测控装置 SLC上传时采集精度为1%，实际机组CT满值为15000 A，PT满值为20kV；则对应功率满值为519.60MW。对应 1%的采集精度，死区值为0.52 MW。当网频达到一次调频动作时正遇到机组升、降负荷，两个调节过程如果相反有可能检测不出一次调频动作。

为缩短数据传输过程中的迟延时间，将机组DCS接收到来自功率变送器的3个有功负荷，经3取中的判断后通过DC4-20mA 送出，经 A/D 转换后直接由远动机送至中调。修改后的效果看，机组的负荷变化死区已从 0.5 MW 减小到0.1 MW以内，负荷的变化迟延时间也缩短到10-12 s。

结束语

综上所述，发电机连锁保护在DCS系统中是非常复杂，却又颇为重要。发电机组的设备保护涉及多个部门和专业，各方如果只在本区域维护、检修、调试，容易漏掉接合部分的问题并较长时间存在；这需要设备管理部门技术人员及时沟通协调，统一联调联试，并用物理方法认真做好机组各项试验。

参考文献

[1]郭启山.DCS在电力系统中的应用[J].科技传播.2012年

[2] 孙国彬. QFQS 系列水冷发电机断水保护的探讨[J].电气应用.2009年

[3] 乔大龙.发电机有功功率信号同源改造实施实例[C].全国发电机组调峰调频及机网协调技术交流研讨会.2010年