2.1ECS设计
针对火电厂生产工艺的特殊性和要求,所设计的监控系统的主要功能有:系统自检、图形显示、单点显示、数据一览、报警显示、趋势(实时趋势和历史趋势)、报表打印、条件触发器。
2.2软件开发
2.2.1顺控并网
(1)实现条件。
采取顺控并网,考虑的2个具体指标是相角差、频差,要求相角差不超过±10°,频差低于03Hz。
(2)控制对象的动态特征。
机组启动,通过点火、冲转、暖机、升速等一系列操作,汽轮机转速达到3000r/min后保持相对稳定,此时检查励磁系统,励磁调节器进行调节以满足电压要求;
数字式电液控制DEH进行调速以满足频率要求。正常后,合上磁场开关,投入励磁调节器,开始零起升压,中控置位,建立电压,电压升至额定值后由同期装置检测,待发电机侧与系统侧的相位差、频差、幅值差等各项指标均满足要求时发出合闸指令。
理想情况下,要求合闸瞬间,发电机侧同系统侧的电压幅值差、相位差、频差均为零,此时对发电机的冲击最小。统计数字表明,手动同期或不良同期装置是损坏发电机的主要因素。在准同期并网的3个条件中电压差和频率差不是伤害发电机的重要原因,而相位差才是损害发电机的最危险因素。
相位差是指发电机的转子直轴和由定子三相电流合成的同步旋转磁场的磁轴之间的相位差。在断路器合闸的一瞬间,系统电压施加在发电机定子上,由其产生的三相电流合成的以角速度ω旋转的旋转磁场,将产生一电磁转矩并强迫发电机转子轴系(发电机转子、汽轮机转子、励磁机转子等的合成体)的磁轴与其取向一致,这一拉入同步的过程是一数百吨质量的转子轴系于极短时间内在定子电磁转矩作用下旋转一个角度的过程。这一过程对于转子轴系绕组及机械体系的伤害是巨大的。另外,还需考虑发电机并网过程中可能导致的次同步谐振(扭振)。
(3)顺控并网的组态实现。
当发电机转速高于2940r/min、202处于分闸位、202-1、202-2刀闸处于合位、2号机主交中性点刀闸处于合位、手动柜输出Q6开关处于分位、励磁调节器A柜输出开关处于合位、励磁调节器B柜输出开关处于合位、202开关接地刀闸处于分位时,则允许顺控并网。操作员可以操作相应按钮,进行顺控并网操作。
顺控并网的逻辑图见图1。顺控并网是由STEP功能块来实现步序控制的。步序的执行既是条件触发的又是时基的。当前步的操作成功(反馈信息达到定时间)后,程序将自动进入下一步。如出现故障并经一定时间延迟仍未消失或达到步序定时间操作仍未完成时,步序逻辑被中止。依次执行:①顺控合Q7开关;②置励磁AB柜自动;③中控置位升压至10kV;④中控置位升压至18kV;⑤升压到20kV;⑥检测转子接地;⑦检测空载参数;⑧请求DEH接入同期。
顺控并网后期操作逻辑图见图2。具体步骤为:①选定同期装置;②投入TK;③解除STK;④投入DTK;⑤退同期;⑥手动柜调节至自动输出105~110%;⑦投1LK及LK;⑧投厂用电自动切换。
由于装置能够设定引入的待并侧电压和系统侧电压分别是相电压和线电压,并对他们进行相应补偿,所以原有的经隔离进行幅值相位补偿的作法可以放弃。当发电机出口电压为20kV时,主交高压侧的电压为242kV,此时对应发电机TV二次侧的电压为100V。考虑到正常进行时220kV系统侧的电压一般为230kV左右,由于发电机出口TV变比与220kV侧母线TV变比的不对应,所以当发电机系统侧二次电压显示一致时,其实际一次电压相差较大,并网时对系统和发电机会产生一定的冲击,因此,应调整相应的通道采样系数,将冲击减小到可以承受的范围内。另外,为保证同期并网后无功输出为正值,防止进相运行,为此应使发电机输出电压(主变高压侧电压)略大于系统电压。
自动准同期装置还能自动测量机组并网的导前角,因此应将主开关断路器的辅助触点引入到装置中去。自动准同期装置可以在第1次并网时精确地计算出导前时间。自动准同期装置同外部系统的联系非常重要,装置可提供与上位机的通信接口(RS485或RS232),并提供通信协议,这样可以很好地满足纳入ECS的需要。装置发出的调速指令是脉冲周期可调的脉冲信号,而DEH接收指令的扫描周期由于受系统容量的限制,所以在调节均频参数时一定要考虑到DEH的扫描周期,以保证该环节不会出现脱节。