摘要：

　　保安電源是為保證機組在出現全廠停電時能夠順利停機設置的，其主要為汽輪機、給水泵、磨煤機、風機潤滑系統以及控制系統、不間斷電源(UPS)、動力和控制直流系統等提供電源。目前，單元制大容量機組廠用電系統設置的事故保安電源多采用柴油發電機作為備用電源，柴油發電機的控制和保安電源切換一般采用繼電器硬接線控制或 PLC控制。鑒于DCS的可靠性，華能巢湖電廠一期2×600MW機組保安電源系統由PLC控制改為DCS控制。

　　一、保安電源系統

　　圖1為華能巢湖電廠1臺機組的保安電源系統。每臺機組設置了MCC A段和MCC B段保安電源，正常運行時分別由汽輪機PCA段和汽輪機 PCB段供電。當保安MCC A段或保安MCC B段電源失電時，先將保安MCC A段或保安MCC B段切至鍋爐PCA段或鍋爐PCB段供電，如果鍋爐PCA段或鍋爐PCB段電源也失電或切換失敗，則自動起動柴油發電機，使保安MCC A段或保安MCC B段由柴油發電機供電。

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　　二、缺陷與不足

　　(1)保安電源系統控制方式采用PLC控制，接線復雜，同時將保安電源系統的控制信號、反饋信號、故障信號以及保安MCC段母線低電壓信號等送入DCS和就地PLC控制系統，使二次回路復雜，可靠性降低;為防止非同期合閘，須將保安段進線開關由DCS發出的合閘信號送到就地PLC控制系統進行控制，同樣使二次回路較復雜。

　　(2)恢復正常供電切換方式為不間斷供電并列切換方式，即先閉合QF12(或QF22)開關恢復保安段供電，再斷開保安PC段QF1(或QF2)饋線開關，使同期檢查回路及控制邏輯較復雜，通常采用瞬間停電的方法進行切換。

　　(3)保安段失電僅采用保安段母線低電壓作為控制判據，易誤觸發柴油發電機自動控制程序;將保安段工作電源進線開關切除，增加了保安段失電的風險。

　　三、保安電源系統控制改進

　　3.1 自動起動控制邏輯

　　系統的運行由運行方式開關選定，在DCS上分別設有保安MCC A段和保安MCC B段2個運行方式開關，運行方式有自動方式和手動方式。為防止誤操作導致的非同期并列，以保安MCC A段為例，在保安MCC A段自動控制方式投入后，控制邏輯將禁止手動操作，即在DCS上不能手動操作QF11、QF12、QF13、QF14、QF1開關。保安MCCA段自動控制方式投入許可條件為：柴油發電機為自動控制方式;QF1、QF14開關在備用狀態;QF11、QF12、QF13開關在合閘位置;保安MCCA段帶電;汽輪機PCA段帶電;鍋爐PCA段帶電。

　　保安MCC A段運行方式開關處在自動控制位置時，當保安MCC A段的正常供電電源消失后，其自動控制程序運行。保安MCCA段自動控制程序見圖2。

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　　(1)判斷保安MCC A段失電 為防止誤判斷導致誤切換至保安段，采用復合條件判斷，即保安MCC A段母線和汽輪機PCA段母線低電壓且QF11、QF12開關在合閘位置，或者保安MCC A段母線低電壓且QF11或QF12在跳閘位置時，則判斷為保安MCC A段失電。

　　(2)保安MCC A段切換至鍋爐PCA段備用電源供電 發出QF12開關跳閘指令且QF12開關已跳閘，確認鍋爐PCA段帶電且QF13開關在合閘位置，否則發出起動柴油發電機組指令;發出QF14開關合閘指令且QF14開關已合閘，否則發出起動柴油發電機組指令。

　　(3)判斷保安MCC A段再次失電 保安MCC A段母線和鍋爐PCA段母線低電壓且QF13、QF14開關在合閘位置，保安MCC A段母線低電壓，或者QF13或QF14開關在跳閘位置且QF13、QF14開關保護未動作(如QF13或QF14開關保護動作，則退出柴油發電機自動控制程序)，則判斷為保安MCC A段再次失電。

　　(4)起動柴油發電機組 發出QF14開關跳閘指令后QF14開關已跳閘;發出起動柴油發電機組指令且柴油發電機組起動后，QF01開關立即自動閉合，保安PC段帶電。

　　(5)保安MCC A段切換至保安PC段供電 確認QF12和QF14開關在跳閘位置、QFO1在合閘位置，發出QF1開關合閘指令，保安MCC A段帶電。

　　3.2 自動停機控制邏輯

　　(l)判斷系統是否帶電 接收到汽輪機PCA段帶電信號后，即可判斷系統帶電，但是為防止誤判斷，延時120s確認汽輪機PCA段帶電。

　　(2)將保安MCC A段切換至正常方式供電 QF11開關在閉合位置，DCS發出QF1開關跳閘指令，并確認收到QF1開關已跳閘反饋信號;DCS發出QF12開關合閘指令，并確認收到QF12開關已閉合反饋信號且保安MCC A段帶電。

　　(3)停止柴油發電機組 保安MCC A段、保安MCC B段帶電且 QF1、QF2開關在跳閘位置，延時3min停運柴油發電機組。

　　3.3 手動控制邏輯

　　在DCS上將保安MCC A段運行方式開關切換至手動控制方式。在手動控制運行方式下，可手動對柴油發電機進行同期并網試驗，或手動將保安MCCA段切換至鍋爐PCA段備用電源供電，或手動將保安 MCC A段切換至柴油發電機組供電等。

　　為防止誤操作導致非同期并列，需在DCS上設置開關之間的閉鎖邏輯。保安MCC A段在手動控制方式下且QF1開關在跳閘位置，則閉鎖QF11、QF12、QF13、QF14開關的手動合閘功能;保安MCC A段在手動控制方式下且QF01、QF2開關在跳閘位置及QF12開關在閉合位置，或者QF1在閉合位置及QF12、QF14開關在跳閘位置，則閉鎖 QF1開關的手動合閘功能。

　　四、調試過程中出現問題的處理

　　4.1 DCS與柴油發電機接口

　　(1)自動起動 在柴油發電機組控制回路中，柴油發電機組的自動起動指令應為持續高電平信號，一旦高電平信號消失，則柴油發電機組停機。對此，在系統中增加1個24VDC自保持起動繼電器，在DCS發出起動柴油發電機組脈沖信號消失后，由自保持起動繼電器將指令信號保持為持續高電平信號，以維持柴油發電機運行。

　　(2)自動停機DCS發出的自動停機脈沖信號主要是停運和跳閘柴油發電機出口開關，為擴展輸出接點數，在系統中增加1個24VDC 停機繼電器，由DCS發出自動停機脈沖信號觸發該繼電器動作，動作繼電器的1對常閉接點用于解除自保持起動繼電器從而停運柴油發電機組，1對常開接點接至柴油發電機出口開關跳閘回路，另1對常閉接點接到柴油發電機出口開關合閘回路，以防止該開關反復跳合閘。另外，需要注意DCS自動停機脈沖信號的寬度應大于柴油發電機停機所需的時間。

　　4.2 負荷投切

　　保安MCC A段、保安MCC B段同時失電時，為防止兩段負荷同時投入運行導致保護起動的柴油發電機停止運行，或者負荷在投切過程中由于柴油發電機出口電壓降低而導致負荷電流過大引起跳閘，在QF1、QF2開關自動投入控制邏輯中設置只要QF1、QF2開關任何一個已閉合，另一個開關則延時10s合閘，即相當于將保安負荷分2次投入運行。

　　4.3 保安段失電判據

　　通常，采用保安段母線低電壓作為保安段失電保護動作判據，當保安段母線電壓正常，柴油發電機組處于自動控制方式時，如果保安段母線PT因故退出或人為誤碰、誤拉，將會誤起動柴油發電機自動控制程序，將保安段工作電源進線開關切除，從而增加保安段失電的風險。對此，采用復合條件作為保安段失電動作判據：保安段母線和汽輪機PC段母線低電壓且QF11、QF12開關在閉合位置，或者保安段母線低電壓且QF11或QF12開關在跳閘位置以及QF11、QF12開關保護未動作，則保安段失電動作。

　　4.4 保護閉鎖

　　對于保安段母線低電壓且QF11或QF12開關在跳閘位置以及 QF11、QF12開關保護未動作的情況，保安段失電是由開關誤跳閘引起的。為防止失電的保安MCC A段或保安MCC B段母線再次受到沖擊，保護動作信號將使柴油發電機自動控制程序退出運行。機組投產后曾發生保安MCC A段工作電源進線開關QF12跳閘，保安備用電源進線開關QF14未自動合閘，使保安MCC A段失電，IC、ID磨煤機等跳閘，機組負荷由389MW降至300MW。就地檢查發現，保安MCC A段的MT12N1型工作電源進線開關QF12顯示AP LED報警(QF12開關控制單元的自動保護跳閘信號(超溫或控制單元損壞等)燈亮，為斷路器主觸頭運行中發熱造成超溫引起斷路器自動保護動作。對此，對柴油發電機自動控制邏輯進行了修改，取消對保安MCC A、保安 MCC B段工作電源回路保護動作信號的閉鎖，即當保安MCC段失電時，無論電源進線開關是否保護動作，均自動閉合備用電源進線開關;若備用電源進線開關保護動作，則柴油發電機退出自動控制方式。

　　4.5 低電壓繼電器選型

　　通常選用DY-32或DY-33型電壓繼電器作為電源母線低電壓保護繼電器，由于這2種繼電器均屬于電磁型過電壓繼電器，不允許在超過動作值后長時間處于閉合狀態，否則將導致電磁機構長期處于振動狀態而引起繼電器觸點抖動、拉弧、粘連，影響柴油發電機組的自動起動。對此，改用DY-37電磁型低電壓繼電器或JY-156集成電路型低電壓繼電器。

　　五、結論

　　(1) DCS的硬件功能完整，響應速度快，其輸入/輸出模塊可以方便地與柴油發電機控制連接，不會出現二次安全防護問題。

　　(2) DCS控制保安電源系統編程簡單、使用方便，且具有離線模擬程序運行功能，便于檢測控制程序的正確性;可在線組態控制邏輯，運行維護方便。

　　(3)采用DCS控制保安電源可共享DCS的保安電源系統實時數據，無需增設電纜和增加控制設備;因DCS設計中輸入/輸出模塊的余量較大，可利用現有資源。

　　(4)簡化了二次控制回路，提高了可靠性、安全性。

　　(5)實現了保安電源切換的自動控制，使得保安電源系統開關的動作和柴油發電機組的自起動更加迅速和可靠。