八发电厂的电气控制和信号课件.ppt

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1、,火电机组培训,报告人：胡志光,单位：华北电力大学,电气设备及运行讲稿,第八章 发电厂的电气控制和信号,第八章 目 录 第一节 断路器和隔离开关的控制 第二节 信号装置、监察装置和闪光装置 第三节 厂用电源快切装置 第四节 自动准同期装置 第五节 发电厂电气微机监控系统 复习思考题,第一节 断路器和隔离开关的控制,发电厂和变电所中，用于强电一对一控制的控制开关多采用LW2系列万能密闭转换开关。该系列开关除了在各种开关设备的控制回路中用做控制开关外，还在各种测量仪表、信号、自动装置及监察装置等回路中用做转换开关。LW2系列不同用途的开关，外形和基本结构相同。LW2Z型控制开关的外形如下图所示。其

2、结构包括操作手柄、面板、触点盒、主轴、定位器、限位机构及自复机构等。,一、控制开关,LW2系列万能密闭转换开关外形图,注：表中“”表示控制开关SA的该对触点闭合,LW2Zla、4、6a、40、20、20型控制开关各触点的通断状态,预备跳闸,二、对断路器控制回路的基本要求,断路器的控制回路随着断路器的型式、操动机构的类型及运行上的不同要求而有所差别，但基本接线相类似。对控制回路的基本要求如下： (1) 应能用控制开关进行手动合、跳闸，且能由自动装置和继电保护实现自动合、跳闸。 (2) 应能在合、跳闸动作完成后迅速自动断开合、跳闸回路。 (3) 应有反映断路器位置状态(手动及自动合、跳闸)的明显信

3、号。 (4) 应有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。 (5) 应能监视控制回路的电源及其合、跳闸回路是否完好。,三、灯光监视的断路器控制和信号回路,灯光监视的断路器（带电磁操动机构）控制和信号回路如图所示。因电磁操动机构的合闸电流很大，可达几十到几百安，而控制开关的触点只允许几安电流，不能用来直接接通合闸电流，所以该回路中设有合闸接触器KM，合闸时由KM去接通合闸电流。灯光监视的断路器工作原理如下。 (1) 手动合闸。合闸操作前，控制开关SA的手柄在“跳闸后”位置(水平)，断路器QF在跳闸状态。此时，触点SA(11-10)、QFl闭合，下述回路接通：FU1SA(11-10)HGQFlKMF

4、U2 绿灯HG发平光表明：QF在跳闸位置；熔断器FU1、FU2及合闸回路完好，起到监视熔断器及合闸回路作用。此时，合闸接触线圈KM中虽有电流流过，但由于HG电阻及其附加电阻的限流作用，使得KM不足以启动，故断路器不会合闸。手动合闸操作分3步进行。,灯光监视的断路器控制和信号回路,(2) 手动跳闸。跳闸操作前，控制开关SA的手柄在“合闸后”位置(垂直)，断路器QF在合闸状态。此时，触点SA(13-16)、QF2闭合，HR发平光，跳闸回路完好。 手动跳闸操作与手动合闸操作完全相似，亦分3步进行。 (3) 自动合闸。为了实现自动合闸，将自动装置(备用电源自动投入装置、自动重合闸装置等)回路中的中间继

5、电器触点KC与SA(5-8)触点并联。 (4) 自动跳闸。为了实现自动跳闸，将继电保护出口继电器的触点KCO经信号继电器KS与SA(6-7)并联。 (5)“防跳”装置。为了防止断路器出现连续多次跳、合事故，必须装设“防跳”装置。,CJ5型电动操作隔离开关的控制回路图如图下所示。其中： 用QF和QSE的动断辅助触点闭锁电动机的控制回路，即断路器不在跳闸位置、接地开关不打开，隔离开关不能操作；用行程开关S1、S2控制隔离开关的分、合位置；设有紧急停止按钮SB，其动断触点串入电动机的控制回路，供S1或S2失灵时紧急停机用；控制器线圈YC和YT分别接于合、分闸回路，它们的主触点分别将电源按U、V、W和

6、W、V、U的相序引入电动机，使电动机正转和反转，驱动隔离开关合闸和分闸；控制回路中的触点YTl、YCl使合、分操作相互闭锁；电动机动力回路内设热继电器作为过载保护，当电动机发生过载时，热继电器动作，其动断触点KRl、KR2或KR3切断控制回路，使电动机失电停机。,四、隔离开关的控制,QF断路器辅助触点；QSE接地开关联锁触点；SB紧急停止按钮； KR热继电器；SBC合闸按钮；YC合闸控制器线圈；SBT分闸按钮； YT分闸控制器线圈；S1、S2合、分闸行程开关触点；M电动机,当断路器在跳闸位置、接地开关已拉开时，进行隔离开关合闸操作，应按下SBC，此时回路“UQFQSESBKRlSBCYCYTl

7、S1KR3KR2W”接通，YC启动，并经YC2自保持(所以按下SBC后即可放手)，隔离开关合闸；当合到位时，S1断开，切断合闸回路。分闸操作类似。当断路器为分相操作及隔离开关两侧均有接地开关时，三相断路器的辅助触点及两侧接地开关的辅助触点均应串接在控制回路中。五、隔离开关的电磁锁闭锁对采用手动操作的隔离开关、接地开关，设电磁锁闭锁回路。(1) 电磁锁的构造。电磁锁的构造及工作原理如图下所示。其构造包括电锁和电钥匙两部分。电锁固定在隔离开关的操动机构上，其插座3与作为闭锁条件的设备(如图中QF)的辅助触点串联后接至电源；电钥匙上有插头4、线圈5、电磁铁6。在电钥匙未带电时，电锁的锁芯1在弹簧2的

8、压力下销入操作手柄的小孔内，使手柄不能实施操作。,(a)电磁锁的构造； (b)电磁锁的工作原理l锁芯；2弹簧；3插座；4插头；5线圈；6电磁锁解除按钮；7按钮开关； 8钥匙环；QS隔离开关；QF断路器；电锁；电钥匙；隔离开关操作手柄,(2)电磁锁的工作原理 QF在跳闸位置时，QS可以操作。这时QF在插座电路中的动断辅助触点闭合，插座3上有电压，当将电钥匙的插头4插入插座中时，线圈5便有电流流过并产生磁场，在电磁力的作用下，锁芯被吸出，电锁被打开，操作手柄可自由转动，QS可以进行分、合闸操作。操作完成后，按下按钮7使之断开，线圈5失电，锁芯弹入将手柄锁住。 QF在合闸位置时，QS不能操作。这时Q

9、F的动断辅助触点断开，插座3上无电压，即使将电钥匙的插头4插入插座中，电锁也不能打开，因此QS不能进行分、合闸操作。,第二节 信号装置、监察装置和闪光装置,一、信号的作用和分类1. 信号的作用(1) 电气设备正常运行时，用信号及时反映电气设备的当前工作状态和运行参数，以便帮助运行人员进行正确操作和运行调整。(2) 当电气设备出现异常或发生故障时，用信号及时反映异常的类型或故障的性质，以便帮助运行人员做出正确处理，防止事故扩大。2信号的分类(1) 状态信号。即反映电气设备当前正常工作状态的开关量信号。包括断路器的位置信号和隔离开关的位置信号等。前者用灯光表示，而后者则用一种专用的位置指示器表示。

10、,(2) 指示信号。即反映电气设备当前正常运行参数的模拟量信号。包括电压、电流、功率、冷却介质温度等参数，多采用各种仪表指示。(3) 预告信号。当电气设备出现异常工作状态时，如设备过负荷、控制回路断线、设备温度过高等，此种情况下并不必立即使断路器跳闸，但必须发出信号提醒值班人员，这种信号就是预告信号。由灯光信号和音响信号组成。音响信号一般由电铃发出，以引起值班人员的注意；灯光信号是利用光字牌显示出电气设备的异常工作状态或性质。(4) 事故信号。当电力系统发生故障而使相应的断路器跳闸后，应发出事故信号。事故信号也是由灯光信号和音响信号组成。音响信号一般由蜂鸣器发出，以区别于预告信号；灯光信号则利

11、用光字牌显示出发生故障的设备和故障的性质。(5) 其它信号。即除上述四类信号之外的其它电气信号。如：指挥信号、联系信号、闭路电视信号、有线、无线通信信号、广播信号和CRT信号等。,二、事故信号 用JC2型脉冲继电器构成的中央事故信号回路如下图所示。左上虚框内为脉冲继电器KP1的内部电路，它包括：脉冲继电器的两个线圈KP11、KP12、电容C及电阻R1、R2。当线圈KPl1流过1、2方向或线圈KP12流过3、4方向的脉冲电流时，KP1动作(亦即脉冲继电器的触点KP1闭合)，并保持在闭合状态；当KPl1、KP12之一流过反向电流时，KP返回（亦即脉冲继电器的触点KP1断开）。装置的动作原理如下。,

12、1启动由前述断路器控制的信号回路可知，所有由控制室远方操作的断路器，其事故音响回路都是接在小母线M708(发遥信时为M808)与700之间。当某台断路器事故跳闸时，其事故音响回路接通，启动事故信号装置。脉冲电流自KPl的端子5流入，在电阻R1上得到电压增量，该电压经线圈KPl1、KP12给电容C充电。回路为：700FUlKPlCKP12M708事故跳闸的QF的事故音响回路FU2700。充电电流使KP1动作，触点KPl闭合。当C充电完毕后，线圈中的电流消失，触点KP1仍保留在闭合位置。触点KP1闭合后，启动中间继电器KCl，其两对动合触点闭合；其中一对触点启动时间继电器KTl；另一对触点启动蜂鸣

13、器HAU，发出音响，表明QF事故跳闸；重要回路事故跳闸时，同时向调度部门发送遥信信号。,2音响解除 音响可自动解除，也可手动解除。 (1) 自动解除。KTl整定时间约为5s，待延时到达后，其触点闭合，以下回路接通：700FUlR1KP12R2KTlFU2700。 KP12中电流方向与启动时相反，KP1复归，其触点断开，继电器KCl、KTl相继断电，蜂鸣器回路被断开，音响停止。 (2) 手动解除。欲使音响提前解除，可按复归按钮SB2，其动作过程与上述相同。 36kV配电装置事故信号 6kV配电装置内的断路器QF通常是就地操作，其控制开关SA和QF的辅助触点均在配电装置内。为节省控制电缆，简化接线

14、，在配电装置内设置信号小母线M701及事故信号小母线M7271、M7272，6kV配电装置、段QF的事故音响回路分别接在M701与M7271、M7272之间。 假设段的某台断路器事故跳闸，则首先启动事故信号中间继电器KCAl，其触点闭合，启动KP1发出音响，动作过程同前述。,4重复动作性能脉冲电流突然增加一次，KPl就可动作一次，发出一次音响。只要回路电阻选择适当，可重复动作8次。对6kV配电装置而言，仅在不同段的QF事故跳闸时能重复动作。5试验通常交接班时都要对装置进行试验。SBl为事故信号装置的试验按钮。进行试验时，按下SB1(按到位即可放手)，其动合触点闭合，启动KP1，发出音响(动作过

15、程同前述)，说明装置完好；其动断触点用于断开遥信回路，以免误发遥信。6电源监视事故信号装置电源的完好性由继电器KVSl监视。当熔断器FUl或FU2熔断或其他原因使电源消失时，KVSl失电，其动断触点闭合，使“事故信号装置电源消失”光字牌亮，并启动预告信号回路。,三、预告信号,预告信号装置的主要元件也是脉冲继电器KP2，动作原理与事故信号装置相似。不同的是：预告信号的启动回路，由反映相应异常情况的继电器的触点和两个灯泡组成，并接于小母线700和M709、M710之间；KP2接线与KPl稍有差别；音响为警铃。 下图中SM为转换开关，其触点状态为：平时手柄在垂直位置时，触点SM(1-2)SM(11-

16、12)断开，SM(13-14)、SM(15-16)接通；手柄顺时针转45至“检查”位置时，SM(1-2)SM(11-12)接通，SM(13-14)、SM(15-16)断开。其动作原理如下：,1启动当设备发生异常情况时，相应的继电器动作，其触点闭合，经光字牌灯泡启动KP2，相应光字牌亮，同时发出铃声。例如，事故信号装置电源消失时，其电源监视继电器触点KVSl闭合，下述回路接通：700FU3触点KVSl光字牌H1M709、M710SM(13-14)、SM(15-16)KP2FU4700。标有“事故信号装置电源消失”的光字牌H1立即亮(这时两只灯泡并联)；同时KP2启动，其触点闭合，启动时间继电器K

17、T2；触点KT2延时0.30.5s闭合，启动KC2；KC2的一副触点接通警铃HAB，发出音响，另一副触点启动事故信号装置中的KTl。,2音响解除(1)自动解除。图7-21中的触点KTl经一段延时后闭合，下述回路接通：700FU3触点KTlR2KP2lR1FU4700。KP2中的KP2l流过反向电流，KP2、KT2、KC2、KTl相继复归，音响停止。如果异常在0.30.5s内消失，在KP2中的电阻Rl上的电压出现一个减量，使电容C经脉冲继电器线圈反向放电，从而使KP2返回，避免误发音响。(2)手动解除。按下解除按钮SB4即可。音响解除后，光字牌仍亮着，直到异常情况消除、启动它的继电器触点返回才熄

18、灭。36kV配电装置的预告信号反映6kV配电装置、段异常情况的启动回路，分别接于700与M7291或M7292之间，出现异常时，中间继电器KCRl或KCR2动作，其一副触点接通“6kV配电装置段 (或段)”光字牌(与事故信号共用)，另一副触点去启动KP2，使警铃发出音响。,4重复动作性能预告信号如同事故信号一样，可实现重复动作。5试验和检查光字牌(1) 试验。按下试验按钮SB3，可试验装置是否完好，其动作过程与上述启动过程类似。(2) 检查光字牌。将SM手柄转到“检查”位置，下述回路接通：700FU3SM(5-6)、SM(3-)、SM(2-1)M709所有预告光字牌M710SM(7-8)、SM

19、(10-9)、SM(11-12)FU4700这时，每个光字牌的两个灯泡串联，灯光较暗。若光字牌亮，说明灯泡完好；否则，说明有一个或两个灯泡损坏。,6电源监视由于FU3或FU4熔断时，整个装置都失去电源，所以，电源消失信号不能用预告信号形式发出，必须另设电源监视灯回路。KVS2为电源监视继电器，电源完好时，KVS2通电，其动合触点闭合，监视灯HW发平光，说明电源完好；当FU3或FU4熔断或其他原因造成电源消失时，KVS2断电，其动合触点延时断开，动断触点延时闭合，启动闪光装置，HW闪光。7其他 在小母线700与M713之间接有反映“6kV线路跳闸回路断线”的继电器触点，其启动回路也是接于700与

20、M7291或M7292之间；在小母线M703与M716之间并联有继电保护信号继电器的触点，保护动作时发“掉牌未复归”光字牌，但不再发警铃，因为事故跳闸时已发有蜂鸣器音响。,微机型中央信号装置面板图片,1电磁型直流绝缘监察装置电磁型直流绝缘监察装置原理图如下图所示。这种装置分信号和测量两部分，都是按直流电桥原理构成。其中，电阻Rl、R2及转换开关ST2为信号与测量公用；信号部分由公用部分和信号继电器KS组成；测量部分由公用部分和电位器R3、电压表PVl、PV2及转换开关ST3组成。通常选用R1 = R2 = R3 = R = lk，KS的内阻RS = 30k，PVl、PV2的内阻RV=100 k

21、。图中R、R分别为直流系统正、负极对地绝缘电阻。绝缘监察装置能在任一极绝缘电阻低于规定值时自动发出灯光和音响信号，可利用它判断接地极和正、负极的绝缘电阻值。,四、直流绝缘监察装置,电磁型直流系统绝缘监察装置原理图,(1) 信号部分。平时ST2置于“0”位置，信号部分处于经常监视状态，R3被短接，Rl、R2与R 、R组成电桥的4个臂，KS接于电桥的对角线上，相当于直流电桥中检流计的位置。正常状态下，R R ，KS中只有微小的不平衡电流流过，KS不动作；当某一极的绝缘电阻下降时，电桥失去平衡，当流过KS的电流达到其动作电流时，KS动作，其常开触点闭合，发出预告信号(灯光和音响)。对220V直流系统

22、，当R 、R 之一下降到20k以下时发出信号。(2) 测量部分。信号部分发出预告信号后，先用电压表PV2判别哪一极绝缘电阻降低，而后用PVl测量直流系统对地的总绝缘电阻R，并计算出R、R 。将ST3置于“1”位置，测量正母线对地电压U，可判别R情况。如果U =0，说明R 极大(因此，母线正极不能经PV2、R 与负极构成通路，PV2中无电流)；若0U UM，说明R 降低；若U =UM，说明R =0，即母线负极为金属性接地。总之，U 愈大，说明R 愈低，即负极绝缘降低愈严重；反之，U 愈小，说明R 愈高，即负极绝缘愈好。类似地，将ST3置于“2”位置，测量负母线对地电压U ，可判别R 情况。,2微

23、机型直流绝缘监察装置,WZJ微机型直流绝缘监察装置原理方框图,(1) 常规监测。通过两个分压器取出“对地”和“对地”电压，送入A/D转换器，经微机作数据处理后，数字显示正负母线对地电压值和绝缘电阻值，其监视无死区；当电压过高或绝缘电阻过低时发出报警信号，报警整定值可自行选定。(2) 对各分支回路绝缘的巡查。各分支回路的正、负出线上都套有一小型电流互感器，并用一低频信号源作为发送器，通过两隔直耦合电容向直流系统正、负母线发送交流信号。由于通过互感器的直流分量大小相等、方向相反，它们产生的磁场相互抵消，而通过发送器发送至正、负母线的交流信号电压幅值相等、相位相同。这样，在互感器二次侧就可反应出正、

24、负极对地绝缘电阻(Rj、Rj)和分布电容(Cj)的泄漏电流向量和，然后取出阻性(有功)分量，经多路切换开关送入A/D转换器，经微机作数据处理后，数字显示阻值和支路序号。整个绝缘监测是在不切断分支回路的情况下进行的，因而提高了直流系统的供电可靠性，且无死区。在直流电源消失的情况下，仍可实现巡查功能。,五、交流绝缘监察装置,在中性点非直接接地系统（也称小电流接地系统）中，发生一相接地时，故障相对地电压降低（极限情况下降到零），其它两相对地电压升高（极限情况上升至线电压值），但线电压保持不变，接于相间运行的设备仍可正常工作。因此，在中性点非直接接地系统中发生一相接地时，允许继续运行一段时间，通常为2

25、h。但是，假如一相接地的情况不能及时被发现和加以处理，则由于两非故障相对地电压的升高，可能在绝缘薄弱处引起绝缘被击穿而造成相间短路。因此，必须装设交流绝缘监察装置，以便在电网中发生一相接地时，及时发出信号，使值班人及时找出接地线路并消除接地故障。,如下图所示为交流绝缘监察装置的原理接线图。正常运行时，由于一次回路电压对称，因而装置中的3只电压表指示相同，均为一次回路的相电压，而开口三角形的输出电压为0V，无信号发出。若一次系统某相发生接地时，开口三角形将有零序电压输出（极限值为100V），若此电压达到或超过电压继电器K的启动电压时，K动作启动预告信号装置，发出灯光和音响信号。同时，工作人员可依

26、照3只电压表的指示得知接地相（电压指示降低的相即为接地相）。另外，微机型交流绝缘监察装置能通过巡回检测各支路的零序电流确定接地支路。,交流绝缘监察装置原理接线图K过电压继电器；TV电压互感器,在小电流接地系统中，电压互感器高压侧一相熔断器熔断和发生一相接地的区别： （1）电压互感器高压侧一相熔断器熔断时，从二次侧观察：熔断相的电压会降低，另两相的电压不升高，线电压会下降。 （2）电压互感器高压侧发生一相接地时，从二次侧观察 ：接地相的电压会降低，另两相的电压会升高，线电压不变。,六、闪光装置,闪光装置的主要作用是：当断路器控制回路出现“不对应”情况时，使其位置信号灯闪光，以提醒值班人员。用闪光

27、继电器构成的闪光装置接线图如下图所示。其中闪光继电器KH由中间继电器K、电容C及电阻R及组成。装置的工作原理如下。(1) 未按下SB时，下述回路接通：FUlSB动断触点HLR1FU2。信号灯发平光，监视闪光装置的电源的完好性。(2) 当按下SB时(按着不放)，其动断触点断开，动合触点闭合，KH的下述回路接通：FUlK动断触点CRM100(+)SB动合触点HLR1FU2电容器C充电，其两端电压逐渐升高，M100(+)小母线的电压随之降低，信号灯HL变暗；当C的电压升高到继电器K的动作电压时， K动作，其动断触点断开，切断K的线圈回路。,同时其动合触点闭合，将正电源直接加到M100(+)上，使HL

28、发出明亮的光，此时C经继电器K放电，保持K在动作状态；当C两端电压下降至继电器K的返回电压时，K返回，其动断触点重新闭合，又接通C的充电回路，同时其动合触点断开，HL熄灭，此后重复上述过程。于是，信号灯HL一灭一亮形成闪光。凡跨接于M100(+)小母线和负极之间的信号灯回路，当该回路接通时，其效果与上述按下按钮SB一样，会使得相应的信号灯闪光。,用闪光继电器构成的闪光装置接线图,第三节 厂用电源快切装置,一、厂用电源切换方式分类,1按开关动作顺序分类(1) 并联切换； (2) 串联切换；(3) 同时切换。2按启动原因分类正常切换；(2) 事故切换；(3) 不正常切换。3按切换速度分类(1)快速

29、切换；(2)同期捕捉切换；(3)残压切换。,二、快速切换、同期捕捉切换、残压切换,厂用电一次系统简图,母线残压特性示意图,如上图所示，左侧为厂用电系统简图，当工作电源侧发生故障时，工作断路器1QF跳开，6kV母线失去工作电源，厂用电动机开始惰行，此时6kV母线残压将按照右侧图所示的螺旋线轨迹逐渐衰减。,1. 快速切换 假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则工作电源消失后母线残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在AB段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。图中快速切换时间应小于0.25s。,2.同期捕捉切换 越过

30、B点后BC段为不安全区域，不允许切换。在C点后至CD段实现的切换就是所谓的“同期捕捉切换”。以上图为例，同期捕捉切换时间约为0.6s，对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换，特别是在同相点合闸，对电动机的自启动也很有利，因此时厂用母线电压衰减到65%70%左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合闸时冲击最小。,三、厂用电源快切装置的硬件组成,如下图所示为微机型厂用电快速切换装置硬件组成框图。该装置采用双CPU结构。模拟量信号经过变压器隔离后，一部分经过零比较器进入CPU1的高速输入口HS1，进行频差和相差测量；另一部分进入CPU1的A/D转换器，完成对各种电压幅值的采

31、样处理。电压幅值与相差和频差的处理相对独立。CPU2处理输入的开关量信号。两个CPU分别同时处理各种数据，并通过双口RAM达到信息共享。所有输入信号均采用光电隔离或变压器隔离，所有输出信号均为继电器接点方式，快切装置内电路与外部电气线路完全隔离。,四、厂用电源快切装置的软件组成,如图所示为微机型厂用电快速切换装置主循环程序框图，框图中各模块的主要功能如下：（1）相差、频差计算。 （2）同期捕捉计算。（3）电压检测。（4）逻辑控制。 （5）自检。（6）设置和信息打印。（7）通讯。,五、快切装置的控制面板 如图所示为微机型厂用电快速切换装置面板布置图，利用快切装置面板上的按键、开关和液晶显示屏，可

32、以实现选择切换功能、设置参数、显示参数等操作。,微机型厂用电源电快速切换装置外形图,第四节 自动准同期装置,一、准同期并列的条件,1. 准同期并列的理想条件(1) UG = US ，即电压幅值相等； (2) G = S或fG = f S，即频率相等；(3)G =S，即初相角相等。,2. 准同期并列的实际条件(1) UGUS时，允许电压差：Ud = |UG US| (0.10.15)UN；(2) fGfS时，允许频率差：fd =| fG fS| (0.10.4) Hz；(3)G S 时，允许相角差：d =|G S|15。,二、自动准同期装置的组成,如图所示为自动准同期装置的组成框图，自动准同期装

33、置设置了三个控制单元：(1) 频率差控制单元； (2) 电压差控制单元；（3）合闸信号控制单元。,三、实现自动准同期的方法,恒定越前时间准同期并列装置的合闸控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号等环节组成。各环节的逻辑关系可用图（a）说明，在每一个脉动周期内，产生一个恒定越前时间信号，只有频率差闭锁环节和电压差闭锁环节都不发闭锁信号，越前时间信号将通过与门成为合闸信号输出。 各环节的时间配合关系如图（b）所示。如果在一个脉动周期内，频率差或电压差不满足并列条件，就不允许合闸，在下一个脉动周期内将重新检测，重复上述过程直到并列条件都满足，此时就在tYJ时刻发合闸信号，从而完成并列操作

34、的控制任务。,四、微机准同期控制器的组成 微机准同期控制器是以CPU为核心的计算机控制系统。其硬件的构成框图如图所示，由主机、输入、输出接口电路、输入、输出过程通道和人机界面等组成。,五、微机准同期控制器的控制面板微机准同期控制器的控制面板如下图所示，由键盘、按钮、液晶显示、发光二极管等组成，主要用于程序调试、设置或修改参数等为运行操作人员对并列过程的监控提供方便。,微机准同期控制器图片,第五节 发电厂电气微机监控系统,对于300MW及以上机组大多采用分布式电气设备微机监控系统（简称ECS），实现对发电厂的电气设备进行数据采集、协调控制、监视报警和连锁保护，在技术上和经济上都已经取得良好的效果

35、，使我国火力发电机组的自动控制和技术管理水平达到一个新阶段。下面以CSPA-2000发电厂电气自动化系统为例作一介绍。 一、概述1. 电气自动化系统(ECS)的设计思想随着电力行业的技术进步，发电厂运行的自动化水平日趋提高，锅炉、汽机一体化运行已经实现，这要求发电厂运行不仅包括锅炉、汽机自动化而且包括电气的自动化。目前，以热工自动化为龙头的发电厂集散控制系统(DCS/FCS)已经在新建和改建电厂中得以大量应用，大多数电厂都具有侧重于汽机、锅炉自动化控制的DCS/FCS系统，但对电气部分的自动化运行考虑较少。电气系统的测量、保护动作、整定、事故追忆等信息在DCS/FCS系统无法反应。提高这些设备

36、及整个电气系统的运行管理水平，将直接关系到电厂运行的安全经济性，影响电厂在发电市场上的竞争能力。,发电厂的电气部分分为电气网控部分和机组电气部分 (包括厂用电和发变机组保护控制)。其中机组电气部分直接关系到发电厂的生产与运行；网控部分是发电厂与输电网发生联系的部分。发电厂厂用电监控的实现直接完善了DCS/FCS系统的监控范围和自动化程度，该技术的应用将大大提高发电厂运行的自动化水平。CSPA-2000发电厂电气自动化系统(ECS)是专门用于发电厂厂用电自动化和网控自动化的自动化系统。该系统通过通信网络 (现场总线/网络)将厂用电电气部分的保护测控终端装置组织成一个分层分布式的综合自动化系统，并

37、与DCS系统通过接口融为一体，与 DCS/FCS系统交换数据，向DCS/FCS系统完全开放，这时CSPA-2000系统的功能将成为DCS/FCS系统的功能，从而实现发电厂的机、炉、电监控一体化，提高了发电厂运行的自动化程度，同时也大大发展了DCS/FCS系统，该技术是发电厂监控自动化技术的发展趋势。,2. 电气自动化系统(ECS)的功能发电厂电气自动化系统在传统DCS的功能划分中被称为电气控制系统(Electric Control System，简称ECS)。CSPA-2000发电厂电气自动化系统的功能主要包括升压站自动化和厂用电自动化。CSPA-2000系统的主要功能包括：(1) 实现电厂电

38、气自动化(ECS)并完全纳入DCS系统；(2) 实现发电厂厂用电自动化，使用保护测控一体化智能装置实现厂用6kV、380V及公共部分的继电保护、监控、信息管理和设备维护，并经ECS系统融入DCS；(3) 实现发电厂网络站自动化(NCS)，实现对升压站的监控和远动功能，并实现NCS与DCS的接口(例如AGC部分)；,(4)实现对发变组保护、发变组录波、发电机励磁、同期、电度表等的监控和管理，并经ECS系统纳入DCS；(5)实现对厂用电快切、UPS、直流系统、柴油发电机组等的监控和管理，并经ECS系统纳入DCS；(6)实现在DCS的操作员站上对电厂所有电气部分进行控制和设备管理，DCS系统也可以授

39、权在ECS操作员站上实现电气操作；(7)实现电厂电气系统的防误闭锁及操作票。,3. CSPA-2000系统的特点(1) 电气部分全部采用现场总线和网络通信构成监控系统，并以通信方式融入DCS，取消全部硬接线，节省大量电缆，节约大量投资；(2) ECS系统采用特殊的构成方式，与DCS系统在监控系统层和主控单元层同时实现柔性接口，确保ECS完全融入DCS系统，称为DCS功能的延伸；(3) ECS系统的核心平台采用大型实时监控平台，在系统的容量、可靠性、安全性和开放性方面十分理想；(4) ECS采用通信子站实现ECS系统的间隔层设备管理和控制，通信子站实现电气保护测控单元与ECS监控系统和DCS主控

40、单元(DPU)的通信；(5) ECS系统全部采用双网通信，通信可靠性高；(6) 6kV、380V保护测控装置就地安装在开关柜上，通信子站即可以放置在设备间也可以下放到开关柜处；,(7)ECS系统在综合自动化系统的基础上针对电厂的运行管理特点，丰富了厂用电自动化系统，能够与DCS系统全面接口，系统采用的网络通信技术先进、成熟、可靠。,4.厂用电自动化系统的设计思想(1)厂用电系统间隔层设各采用分散式就地安装的集保护、测量、控制、通信于一体的综合智能终端设备，如电动机综合保护测控装置、厂用变压器保护测控装置、厂用分支保护装置、微机厂用电快切装置等，以上包括380V的保护、测控装置；(2)用现场总线

41、(网络)将终端设备的通信接口连接起来，通过通信子站实现设备的分层控制，通信子站进而与ECS监控主站相联；(3)ECS系统的监控主站通过以太网与DCS系统实现数据交换和操作，并上传到电厂SIS系统；(4)ECS系统的监控后台包括电气运行维护工程师站和防误工作站(可以单独配置，也可以在操作员站实现)等。,5.采用ECS系统的优点ECS系统的设备就地安装，与DCS/FCS间通过数据交换实现连接，可节省大量测量、控制电缆；电气信息量的交换不受限制，与系统投资基本无关；省略变送器；可实现运行分析、画面显示、报表生成、打印、人机接口、事件记录、报警、事故追忆、防误闭锁等高级应用功能，将电厂的电气自动化真正

42、融入DCS，实现一体化的控制。,二、CSPA-2000电气自动化系统结构和通信组网方案1. 电气自动化系统(ECS)的组成结构电气自动化系统ECS的组成包括网控自动化(升压站自动化)、面向单元机组的厂用电自动化及单元机组的保护和控制调节。ECS系统包括:(1) 网控NCS(升压站自动化)；(2) 机组ECS(厂用电自动化十机组保护控制)。由于DCS是面向单元机组的，ECS中的厂用电自动化子系统要延续DCS的配置结构。同时要在单元机组范围内实现机组DCS和机组ECS的接口。以2台300MW机组为例，电气自动化由机组ECS系统 (厂用电自动化子系统)和网控NCS系统 (升压站自动化子系统)构成。如

43、下图所示分为四个子系统，其中机组ECS子系统三个，升压站自动化子系统一个，如下图所示。,CSPA-2000电气自动化系统由升压站自动化和厂用电自动化组成，其中升压站自动化子系统是在CSC-2000变电站综合自动化系统的基础上，增加了电厂机组监控功能并且实现与DCS的接口。CSPA-2000电气自动化系统中的厂用电自动化是专门针对自动化水平要求很高的发电厂的实际需求，采用最先进的保护测控技术、现场总线通信技术、通信处理技术、实时监控技术于一体，充分结合DCS功能及其实现方式，实现了厂用电及机组电气部分完全融入DCS系统，为DCS系统实现了电气部分的高层监控和管理，从而真正实现了电厂机炉电的一体化

44、控制。CSPA-2000的升压站自动化系统结构如下图所示，该系统充分继承了CSC-2000变电站综合自动化系统，尤其采用了最新的继电保护故障信息管理子站，独立完成继电保护的信息汇总和管理功能；该系统采用CSI200E这一面向间隔的测控单元，不但实现了面向一次设备间隔的测控、通信和就地控制，而且兼有通信处理机功能，能够直接与监控后台构成监控系统。,2. 厂用电自动化系统(ECS)与DCS系统的几种结合模式传统的电厂厂用电自动化的测量、监视、控制功能绝大部分采用硬接线方式，厂用电间隔层设备与后台监控系统之间配置了大量的控制、通信电缆。虽然一些电厂的厂用电设备的保护、测量功能可通过通信网络与厂用电后

45、台监控系统进行通信，但基本上与DCS系统是完全独立的两套系统，还远未达到电厂机、炉、电的一体化运行、管理。为了实现电厂机、炉、电的一体化运行、管理，同时考虑到厂用电在电厂生产和运行过程中占有的重要地位，以及新建电厂和老电厂改造等的不同需求，CSPA-2000发电厂厂用电自动化子系统与DCS系统的可采用以下几种接口模式:,(1)ECS完全采用网络通信纳入DCS的接口模式该模式祥见图2-4，是CSPA-2000系统大力推荐的系统。在该模式下，厂用电的数字式综合保护测控单元一方面通过通信接口和总线网络与CSPA厂用电自动化子系统进行通信，并通过CSPA一DCS通信主站，实现与DCS系统的数据交换；同

46、时厂用电系统中与热工联系紧密的电动机等负载的数字式测控单元(包括大量的380V低压分支的测控)通过DCS系统的DPU与DCS系统进行直接通信，省去了所有的测量变送器、控制电缆。运行经验表明，该通信方式不但运行可靠，维护管理也极为方便。经多家用户测试，一致认为该网络通信方式不但适用于电厂厂用电自动化子系统的保护、测量，也适用于电厂厂用电自动化系统的控制功能的实现，是电厂厂用电自动化的发展方向。以上这种完全采用网络通信的接口模式，在保证DCS系统与厂用电自动化系统相对独立性的同时，使厂用电自动化系统与DCS系统紧密联系，实现了电厂机、炉、电的一体化运行、管理。,在这种模式下，对厂用电系统设备的控制

47、权可通过权限设置来实现:通常与热工联系紧密的电动机等负载的控制以DCS系统为主。对纯电气开关、设备的控制，则可通过权限设置来决定控制模式(是以CSPA厂用电自动化系统为主，还是以DCS系统为主)。该部分通常有2种模式:第一种模式以CSPA厂用电自动化系统进行控制为主；第二种模式是以DCS系统控制为主，也可通过权限下放由CSPA厂用电自动化系统来实现。下图是CSPA-2000厂用电自动化自系统的结构图，其中由ECS的通信处理机与DCS系统的DPU单元的通信为ECS融入DCS奠定了基础。,以上监控模式对新建电厂的建设和老电厂的改造都具有很好的可靠性、经济性和先进性，尤其适用于自动化水平要求较高的新

48、建电厂。从运行情况来看，计算机监控系统与间隔层保护、测量、控制设备等采用网络(双工业总线网，热备用，故障时迅速自动切换；同时配备专门的网络通信管理软件模块)通信方式不但运行可靠，而且便于实时监视、控制和运行、维护管理，通过有效、可靠的通信机制，保证了整个保护、测控系统的可靠性。正在实施的云南宣威电厂6期2台300MW机组的电气监控系统，就是采用LonWorks现场工业总线网通信方式实现电厂电气监控系统与间隔层设备 (包括保护设备、测量设备、控制设备等)的通信，并完全以通信方式实现ECS与DCS的接口，DCS对厂用电系统的控制没有采用任何硬接线。,（2）ECS与DCS的接口方式1)电厂热力系统的

49、电动机等测量、控制设备和保护设备等通过现场工业总线网、通信接口设各分别与DCS系统 (通过DPU一分布式通信单元)以及电气监控系统进行通信。2)电厂电气的测量、控制设备和保护设备等则通过现场工业总线网和通信接口设备先与电气监控系统进行通信，并通过CSPA一DCS通信主站，实现与DCS系统的信息交换。电厂电气监控系统的总线网络考虑到系统高可靠性、高通信速率和运行维护的方便性，通常采用双网方式 (通信介质可采用屏蔽双绞线、同轴电缆、光纤等)，并采用按电压等级或面向功能的分段方法。,（3）间隔层总体分段原则1) 6kV/380V厂用电电源及公用部分的保护、测控设备；2) 发变组、高备变的保护/测控设

50、备、同期屏、励磁调节控制单元的接入；3) 升压站保护、测控设备的接入；4) 与热工有关的电动机等负载设备的保护、监测 (控制)设备。考虑到网络通信的抗干扰能力和高速率、高可靠性，电气后台计算机监控双以太网和现场工业总线双网均采用光纤通信方式。,(4) ECS在网络通信基础上保留部分硬接线的接口模式该模式如下图所示，厂用电的数字式综合保护、测量、(控制)单元一方面通过通信接口和总线网络与电厂厂用电监控系统进行通信，并通过CSPA一DCS通信服务器，实现与DCS系统的数据交换，同时省去了大量的测量变送器、控制电缆。考虑到一部分用户对传统硬接线控制模式的需求和对多年成熟运行经验的网络通信模式可靠性的