CN105186575A - 一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,包括柴油发电机组，保安A段、保安B段，锅炉A段和锅炉B段，柴油发电机组上设有PLC控制器和同期装置，PLC控制器连接集控室；柴油发电机组的出口侧设有出口断路器，出口断路器连接配电母线；保安A段包括保安A段母线，以及连接配电母线和保安A段母线的柴发A段进线断路器，保安B段包括保安B段母线，以及连接配电母线和保安B段母线的柴发B段进线断路器；锅炉A段包括锅炉A段母线，以及连接锅炉A段母线和保安A段母线的A段工作断路器，锅炉B段包括锅炉B段母线，以及连接锅炉B段母线和保安B段母线的B段工作断路器；保安A段母线与锅炉B段母线之间连接有A段备用断路器，保安B段母线与锅炉A段母线之间连接有B段备用断路器。

Description

一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统

技术领域

本发明涉及发电领域的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统。

背景技术

火电厂保安电源是指为避免火电厂全厂事故停电时造成机组失控、损坏设备、影响电厂长期不能恢复供电而设置的向事故保安负荷供电的电源。作为火电厂保护机组等重要设备的最后一道防线，保安电源能否可靠和稳定运行，对机组出现故障导致全厂停电时柴油发电机组能否快速、正确启动并自动投人至关重要。

当前国内外发电厂中普遍选用专用的柴油发电机组作为交流事故保安电源,其特点如下:

1柴油发电机组的运行不受电力系统运行状态的影响,是独立的可靠电源。启动迅速，能满足发电厂中允许短时间断供电的交流事故保安负荷的供电要求。

2柴油发电机组制造容量有许多等级，可根据需要选择和配置合适的设备。

3柴油发电机可以长期运行，满足长时期事故停电的供电要求。

4柴油发电机组结构紧凑，辅助设备较为简单，热效率较高，因此经济性较好。

以上可见柴油发电机组最大优点是运行不受外部电网干扰，独立性较强，容量配置灵活，不论什么情况导致的停机事故,柴油发电机组自身正常运行可以得到保证。但目前以柴油发电机组及其运行控制和并机系统作为火电厂保安电源方案由于对柴油发电机组运行状态监测、保养状态监测、同期装置、通讯方式等装置配置自动化程度、种类、精度等等存在不足，导致应急启机时启动及并机过程时间过长，启动成功率较低，同时供电可靠性不高，此类缺点对保安电源可靠和稳定运行质量有较大影响。随着大型火电厂安全生产和自动化水平要求的不断提高,火电厂保安电源柴油发电机组自启动成功率低、启动速度慢等问题越来越受到关注,急切需要找到解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统，其体积小、可靠性高、耗电量低、持续工作时间长、适合火电厂工作环境和要求，从根本上提高了柴油发电机组的应急能力。

实现上述目的的一种技术方案是：一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,包括柴油发电机组，所述柴油发电机组上设有PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的同期装置，所述PLC控制器连接集控室，其特征在于：

其还包括保安A段、保安B段，锅炉A段和锅炉B段，所述柴油发电机组的出口侧设有出口断路器，所述出口断路器连接配电母线；

所述保安A段包括保安A段母线，以及连接所述配电母线和所述保安A段母线的柴发A段进线断路器，所述保安B段包括保安B段母线，以及连接所述配电母线和所述保安B段母线的柴发B段进线断路器；

所述锅炉A段包括锅炉A段母线，以及连接所述锅炉A段母线和所述保安A段母线的A段工作断路器，所述锅炉B段包括锅炉B段母线，以及连接所述锅炉B段母线和所述保安B段母线的B段工作断路器；

所述保安A段母线与所述锅炉B段母线之间连接有A段备用断路器，所述保安B段母线与所述锅炉A段母线之间连接有B段备用断路器；

当所述保安A段母线或所述保安B段母线其中之一是失压的保安母线时，由所述集控室断开对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器，所述PLC控制器在检测到所述柴油发电机组处于无故障停机状态时，启动所述柴油发电机组并成功后，在检测到所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态时，合上所述出口断路器。

进一步的，若所述PLC控制器收到所述集控室断开所述对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器成功的信号，判断所述失压的保安母线有电，且所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态时，使所述出口断路器断开并使所述柴油发电机组停机。

进一步的，若所述PLC控制器收到断开所述对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器失败的信号，并判所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态，而所述出口断路器处于合闸状态时，使所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时合闸。

进一步的，若向所述失压的保安母线供电的市电电压恢复，且所述PLC控制器收到相应的信号，由所述同期装置进行同期检测并成功后，对所述对应的工作断路器进行合闸，对所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时进行分闸，并对所述柴油发电机组停机。

进一步的，若所述同期装置同期检测失败，则所述PLC控制器发送表示同期检测失败的信号至所述集控室。

进一步的，若所述PLC控制器收到要求所述柴油发电机组紧急启动的信号后，启动所述柴油发电机组，并合上所述出口断路器，再对所述应的工作断路器和所述对应的备用断路器同时进行分闸，确认后，合对应的柴发进线断路器。

进一步的，该并机系统在进行空载试验时，所述PLC控制器先启动所述柴油发电机组再对所述出口断路器合闸。

进一步的，该并机系统在进行带载试验时，所述PLC控制器先启动所述柴油发电机组，再合所述保安A段母线或所述保安B段母线中任意一条保安母线的同期电压，并合上所述出口断路器并手动选择所述同期装置的同期段并成功后，合闸对应的柴发进线断路器，进行带载试验。

采用了本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统的技术方案,包括柴油发电机组，所述柴油发电机组上设有PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的同期装置，所述PLC控制器连接集控室，其还包括保安A段、保安B段，锅炉A段和锅炉B段，所述柴油发电机组的出口侧设有出口断路器，所述出口断路器连接配电母线；所述保安A段包括保安A段母线，以及连接所述配电母线和所述保安A段母线的柴发A段进线断路器，所述保安B段包括保安B段母线，以及连接所述配电母线和所述保安B段母线的柴发B段进线断路器；所述锅炉A段包括锅炉A段母线，以及连接所述锅炉A段母线和所述保安A段母线的A段工作断路器，所述锅炉B段包括锅炉B段母线，以及连接所述锅炉B段母线和所述保安B段母线的B段工作断路器；所述保安A段母线与所述锅炉B段母线之间连接有A段备用断路器，所述保安B段母线与所述锅炉A段母线之间连接有B段备用断路器；当所述保安A段母线或所述保安B段母线其中之一是失压的保安母线时，由所述集控室断开对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器，所述PLC控制器在检测到所述柴油发电机组处于无故障停机状态时，启动所述柴油发电机组并成功后，在检测到所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态时，合上所述出口断路器。其技术效果是：具有软硬件设计方便、体积小、可靠性高、耗电量低、持续工作时间长、软件工作可靠性高等诸多优点,十分适合火电厂工作环境和要求，通过在两台应急柴油发电机组间增加连接硬件和调节装置。通过PLC控制器发出指令实现紧急情况下顺序启动功能和并机功能,从根本上提高了柴油发电机组的应急能力，提高控制的准确性、灵活性来提高柴油发电机组的可靠性,包括降低设备的故障率、提高应急机组自启动成功率和启动速度等。

附图说明

图1为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统的一次接线图。

图2为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统保安A段母线失压时启动柴油发电机组及出口断路器合分闸逻辑图。

图3为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统保安A段母线失压时两个柴发进线断路器合分闸逻辑图。

图4为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统保安A段母线工作电压恢复时PLC控制器的工作逻辑图。

图5为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统保安A段母线备用电压恢复时PLC控制器的工作逻辑图。

图6为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统保安A段紧急启动时PLC控制器控制逻辑图。

图7为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统在空载试验时的PLC控制器控制逻辑图。

图8为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统在无同期并网抑制信号时的PLC控制器控制逻辑图。

图9为本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统在带载试验时的PLC控制器控制逻辑图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统包括柴油发电机组1,保安A段2、保安B段3，锅炉A段4和锅炉B段5。柴油发电机组1包括发电机11和出口断路器12，发电机11的出口侧通过出口断路器12连接配电母线13。同时，发电机11的出口侧还连接有电流互感器、电压互感器(图中未显示)、PLC控制器14，以及与PLC控制器14连接的同期装置15。其中柴油发电机组1简称为柴发，柴油发电机组1的中性点被引入端子罩(图中未显示)并接地。

保安A段2包括保安A段母线21，以及连接配电母线13和保安A段母线21的柴发A段进线断路器22，保安B段3包括保安B段母线31，以及连接配电母线13和保安B段母线31的柴发B段进线断路器32。柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32统称柴发进线断路器。

锅炉A段4包括锅炉A段母线41，以及连接锅炉A段母线41和保安A段母线21的A段工作断路器42。锅炉B段5包括锅炉B段母线51，以及连接锅炉B段母线51和保安B段母线31的B段工作断路器52。同时，保安A段母线21与锅炉B段母线51之间连接有A段备用断路器61，同时，保安B段母线31与锅炉A段母线41之间连接有B段备用断路器62。

柴油发电机组1除了PLC控制器14进行的自动控制外，还有通过就地控制柜的就地控制和集控室远方控制两种手动控制方式。

具有微机自动准的同期装置15和PLC控制器15的控制范围除柴油发电机组外,还包括出口断路器12、柴发A段进线断路器22、柴发B段进线断路器32、A段工作断路器42、B段工作断路器52、A段备用断路器61和B段备用断路器62。

PLC控制器14、同期装置15、以及操作显示屏(图中未显示)及各种传感器组成了使柴油发电机组1具备双机热备功能的并机系统，PLC控制器14上设有以太网接口以及低密度IO模块，每个所述IO模块上设有最多16个IO端口，每个所述IO模块上保持15％的冗余IO端口，所述IO模块引入所述端子罩内的接线端子排。

配电母线13、保安A段母线21、保安B段母线31、锅炉A段母线41，锅炉B段母线51上均设有用于测量其是否失压的电压测量装置，上述的电压测量装置连接PLC控制器14上对应的IO端口。上述IO端口均设有延时器。

电源的正常切换，当保安A段母线21或保安B段母线31正常失压，由于PLC控制器14与保安A段母线21或保安B段母线31连接的IO端口均设有延时器，延时的时间为1～2s。PLC控制器14处于启动柴油发电机组1，以及对柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32的合分闸操作，是利用A段工作断路器42、B段工作断路器52和柴发A段进线断路器22、柴发B段进线断路器32相互联锁实现。当保安A段母线21或保安B段母线31电压失压时，经3-6秒的延时包括柴油发电机组1自动投入时间，当柴油发电机组1的频率和电压达到定值后，合上出口断路器12，联锁A段工作断路器42和B段工作断路器52的分闸及柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32的合闸，柴油发电机组1开始向保安A段母线21或保安B段母线31供电。当保安A段母线21或保安B段母线31的工作电源恢复时，通过所述就地控制柜控制或所述集控室手动使柴油发电机组1自动停机，出口断路器12分闸。

柴油发电机组1正常备用时，PLC控制器14通过在线监测实时保安A段母线21或保安B段母线31的电压。当保安A段母线21或保安B段母线31电压低于设定值并经延时后，柴油发电机组1的通信中断，或未能及时启动立即向所述集控室报警，通过所述集控室的应急按钮启动柴油发电机组1，实现柴油发电机组1的启动采用双通道。

柴油发电机组1的停机采用所述就地控制柜手动停机。停机后自动断开出口断路器12，PLC控制器14输出两路开关量分别至柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32，以使其断开。另外，所述就地控制柜还可用于柴油发电机组1的调试和正常维护，此时柴油发电机组1一般为空载运行。

当柴油发电机组1需进行带载试验时，由所述就地控制柜启动。此时柴油发电机组1与电厂电源有短暂并列然后切至柴油发电机组1供电；试验结束时，也要与电厂电源短暂并列后最终切至电厂电源。保证负载电源的稳定切换。

同时柴油发电机组1的出口侧设有差动保护装置，用于出口断路器12跳闸时的灭磁，实现对发电机11的差动保护。

柴油发电机组1的中性点的分相引出线上设有过电流保护装置，所述电流保护装置的接线方式为三相三继电器式接线。所述过电流保护装置具备速断及定时限后备保护两种功能。

柴油发电机组1的上还设有位于其出口侧的单相接地保护装置。

柴油发电机组1具有同期要求，柴油发电机组1还装有逆功率保护装置和过电压保护装置：所述逆功率保护装置分二段时限，以较短的时限动作于PLC控制器14发出的信号，较长的时限动作于出口断路器12的跳闸；所述过电压保护装置动作于出口断路器12的跳闸并灭磁。柴油发电机组1的励磁系统装设自动电压调整器，实现对柴油发电机组1的故障保护。

柴油发电机组1的总馈线及分支馈线装设相间短路装置及过负荷保护装置，所述相间短路装置保护动作于出口断路器12的跳闸，所述过负荷保护装置动作于信号。

柴油发电机组1上设有连接PLC控制器14的润滑油压力传感器，用于在润滑油压力过低时，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸，并报警。润滑油温度传感器，用于在润滑油温度过高时，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。机头油箱油位传感器，用于在机头油箱油位过低时，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。冷却水箱传感器，用于在冷却水箱内的水温过高时，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸，并报警。转速传感器，用于在柴油发电机组1的转子失速或转速过低时，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。报警器，用于在柴油发电机组1启动失败时，报警，并在报警三次后，使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。所述差动保护装置，反应柴油发电机组1内部相间短路的纵联差动保护，过流保护和逆功率保护，可以使柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。绕组传感器，用于在柴油发电机组1绕组温度过高时，柴油发电机组1停机，出口断路器12跳闸。上述传感器的信号可由所述就地控制柜显示，并向集控室发送。柴油发电机组1上设有连接PLC控制器14的蓄电池电压传感器，用于在蓄电池电压低或过高时的报警。柴油发电机组1带负荷启动后，所述报警器即可向所述集控室报警。柴油发电机组1处于试验运行状态和试验结束都可向所述集控室报警。

柴油发电机组1的就地控制柜内设有交流电压变送器、交流电流变送器、有功功率变送器及频率变送器，用于向所述集控室输出4～20mA远传直流信号。柴油发电机组1故障时要求输出总报警信号至所述集控室。

柴油发电机组1的发电机回路中安装了交流电压表、交流电流表、有功功率表、功率因数表、频率表、24V直流电压表、计时表等。

柴油发电机组1配用无刷励磁方式，具备有自动调压和强行励磁性能，对柴油发电机组1采用轴向通风方式，采用闭式循环水冷却系统和散热器风冷系统，不需外供水源。发电机11的冷却方式采用自然通风冷却。

下面仅以保安A段为例进行说明：

失压切换

如图2所示：所述集控室收到保安A段母线21的失压信号后，经延时3-5秒后断开A段工作断路器42、合A段备用断路器61，同时PLC控制器14也收到来自所述集控室的，表示保安A段母线21失压的信号，检测到柴油发电机组1处于无故障停机状态，启动柴油发电机组1。PLC控制器14在检测到柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32同时处于分闸状态时，合上出口断路器12。如果无柴油发电机组1启动的信号，则分出口断路器12。

如图3所示，如果A段工作断路器42和A段备用断路器61切换成功，即断开A段工作断路器42、合A段备用断路器61成功，则所述集控室输出表示备用电源切换成功的信号至PLC控制器14，PLC控制器14接受信号或PLC控制器14判断A段工作断路器42和A段备用断路器61切换成功后，且保安A段母线21有电的信号后，且柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32处于分闸状态时，所述柴油发电机组1的出口断路器12断开并使柴油发电机组1停机。

如果A段工作断路器42和A段备用断路器61切换失败，则所述集控室输出表示备用电源切换失败的信号至PLC控制器14，PLC控制器14接受信号或PLC控制器14判断A段工作断路器42和A段备用断路器61切换失败，无保护动作，进行出口断路器12位置判断确认合闸后，合柴发A段进线断路器22给保安A段母线21供电。

如果保安B段母线31也发生失压，PLC控制器14启动柴油发电机组1，并合上出口断路器12，同时断开A段备用断路器61和B段备用断路器62。合柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32，同时向保安B段母线51供电。

如图4所示：市电恢复

当对保安A段母线21供电的市电电压恢复后，由运行人员使所述集控室发出恢复保安A段的信号，PLC控制器14收到恢复保安A段的信号后，由同期装置15进行同期检测并成功后，PLC控制器14合A段工作断路器42，成功后发表示A段工作断路器42合闸成功的信号至所述集控室，并对柴发A段进线断路器22和柴发B段进线断路器32进行分闸，同时柴油发电机组1卸载停机，如同期失败，则发表示同期检测失败的信号至所述集控室。

如图5所示：当对保安A段母线21供电的备用电压恢复后，由运行人员使所述集控室发出恢复保安A段用电压的信号，PLC控制器14收到恢复保安A段备用电压的信号后，由同期装置15进行同期检测并成功后，PLC控制器14合A段备用断路器61，成功后发出表示A段备用断路器61合闸成功的信号至所述集控室，并对柴发A段进线断路器22进行分闸，同时柴油发电机组1卸载停机，如同期失败，则PLC控制器14发送表示同期检测失败的信号至所述集控室。

紧急启动

如图6所示：PLC控制器14处于非停止状态，收到要柴油发电机组1紧急启动的信号后，启动柴油发电机组1、合上出口断路器12。然后对A段工作断路器42和A段备用断路器61同时进行分闸，PLC控制器14在收到A段工作断路器42和A段备用断路器61分闸，出口断路器12合闸成功的信号后，合柴发A段进线断路器22。

空载试验

如图7所示：PLC控制器14切换至“试验”位置，收到空载试验信号后，启动柴油发电机组1，并合上出口断路器12，进行空载试验。

带载试验

如图9所示；PLC控制器14切换至“试验”位置，收到带载试验信号后，启动柴油发电机组1，合保安A段母线21同期电压，并合上出口断路器12。手动选择同期装置15的同期段，同期成功后，PLC控制器14合闸A段柴发进线断路器22，进行带载试验。

保安B段发生上述情况时，参照保安A段的情况进行处理。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,包括柴油发电机组，所述柴油发电机组上设有PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的同期装置，所述PLC控制器连接集控室，其特征在于：

其还包括保安A段、保安B段，锅炉A段和锅炉B段，所述柴油发电机组的出口侧设有出口断路器，所述出口断路器连接配电母线；

所述保安A段包括保安A段母线，以及连接所述配电母线和所述保安A段母线的柴发A段进线断路器，所述保安B段包括保安B段母线，以及连接所述配电母线和所述保安B段母线的柴发B段进线断路器；

所述锅炉A段包括锅炉A段母线，以及连接所述锅炉A段母线和所述保安A段母线的A段工作断路器，所述锅炉B段包括锅炉B段母线，以及连接所述锅炉B段母线和所述保安B段母线的B段工作断路器；

所述保安A段母线与所述锅炉B段母线之间连接有A段备用断路器，所述保安B段母线与所述锅炉A段母线之间连接有B段备用断路器；

当所述保安A段母线或所述保安B段母线其中之一是失压的保安母线时，由所述集控室断开对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器，所述PLC控制器在检测到所述柴油发电机组处于无故障停机状态时，启动所述柴油发电机组并成功后，在检测到所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态时，合上所述出口断路器。

2.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：若所述PLC控制器收到所述集控室断开所述对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器成功的信号，判断所述失压的保安母线有电，且所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态时，使所述出口断路器断开并使所述柴油发电机组停机。

3.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：若所述PLC控制器收到断开所述对应的工作断路器，合闸所述对应的备用断路器失败的信号，并判所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时处于分闸状态，而所述出口断路器处于合闸状态时，使所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时合闸。

4.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：若向所述失压的保安母线供电的市电电压恢复，且所述PLC控制器收到相应的信号，由所述同期装置进行同期检测并成功后，对所述对应的工作断路器进行合闸，对所述柴发A段进线断路器和所述柴发B段进线断路器同时进行分闸，并对所述柴油发电机组停机。

5.根据权利要求4所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：若所述同期装置同期检测失败，则所述PLC控制器发送表示同期检测失败的信号至所述集控室。

6.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：若所述PLC控制器收到要求所述柴油发电机组紧急启动的信号后，启动所述柴油发电机组，并合上所述出口断路器，再对所述应的工作断路器和所述对应的备用断路器同时进行分闸，确认后，合对应的柴发进线断路器。

7.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：该并机系统在进行空载试验时，所述PLC控制器先启动所述柴油发电机组再对所述出口断路器合闸。

8.根据权利要求1所述的一种火电厂保安电源用柴油发电机组并机系统,其特征在于：该并机系统在进行带载试验时，所述PLC控制器先启动所述柴油发电机组，再合所述保安A段母线或所述保安B段母线中任意一条保安母线的同期电压，并合上所述出口断路器并手动选择所述同期装置的同期段并成功后，合闸对应的柴发进线断路器，进行带载试验。