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直流监控系统在火力发电厂中的应用

直流监控系统在火力发电厂中的应用

2007/11/22 11:54:00
[摘要] 本文根据火电厂直流监控系统的选型及设备要求,介绍了直流监控系统组成及各部分设备的原理,提高了系统自动化程度,为电厂的稳定运行及高效发电提供了可靠的技术保障。 一、引言  发电厂中 的 继 电 保 护 、 自 动 装 置 、 信 号 装 置 、 事 故 照 明 和 电 气设 备 的 远 距 离 操 作 , 一 般 采 取 直 流 电 源 ,而直流电源部分由蓄电池组.充电设备.直流屏等设备组成, 所 以 直 流 电 源 的 输 出 质 量 及 可 靠 性 直 接 关 系 到发 电厂 的 安 全 运 行 和 可靠的发电 。 因此,发电厂 的 直 流 系 统 被 人 们 称 为 企业 的 “ 心 脏 ” , 可 见 它 在 发电厂 中 地位是多 么 的 重 要 。 随 着 电 力 工 业 的 迅 速 发 展 , 为 提 高 电厂 的 发 电 质 量 , 使 设备 安 全 、稳定. 经 济的 运 行 , 并 实 现 电 力 系 统 的 自 动 化 ,为满足这些高标准的要求,需特别注意设备的选型。 二.设备选型 1. 要求 1) 微机型整流器的基本要求∶ 全自动兼容手动功能,从开机到主充、均充、浮充,全自动化切换。整机按编制好的主充电、均充电、浮充电、正常运行、电网解列、恢复送电等程序,实行自控制、自诊断、自报警、自存贮和自打印,无需人员干预。 带有遥信、遥测、遥控、遥调接口,与调度中心联网,及时准确的与调度中心联系并得到反馈信息,全面实现了直流电源的智能化。按键和显示面板直观显示,可设定电压、电流值,可随时修改充电装置工作参数。 2) 高频开关电源的基本要求:充电方式采用高频开关电源模块,体积小,重量轻,容量大,采用N+1备份,经济性好,可靠性高,模块本体能自动均流,充电电流连续可调,充电方式全部按程序进行,模块可任意并联,并可在线操作,隔离性好,设有完善的自我保护系统,功率因数高,效率高 3) 由于直流系统是一个不间断的直流电源,要求配置蓄电池系统。蓄电池组是一种独立的电源,不受交流电源的影响,因而整流系统交流失电或发生故障时,蓄电池继续给控制、信号、继电保护和自动装置供电,同时还可以保证事故照明用电。因此要求蓄电池具有容量大、寿命长、易浮充电等特点,既适合长时间小电流放电使用,又适合大电流瞬时放电使用,性能可靠、维护方便。 2. 选型 针对以上对直流控制系统的要求,综合考虑设备的成本及其性能和他们能够实现的功能,特对设备选择如下:采用GZDW-M-100/220型智能高频开关电源系统,其特点是体积小,重量轻,技 术 指 标 优 越 , 采用模块 化 设 计 , N+1热 备 份 方 式 , 便 于实现 “ 四 遥 ” 等 ,充分满足了设计时对设备所提的要求。蓄电池全部采用阀控式密封铅酸免维护蓄电池,阀控式密封铅酸免维护蓄电池是近年来发展起来的新型蓄电池。该类蓄电池多采用紧装配密集极板,超细玻璃纤维作隔膜,贫电液结构或采用管式正极板,专用隔板胶体电解液的富电液结构,其基本原理都使气体在极板间转移,促进了再化合反应,同时利用减压阀保持电池内部有一定压力。这类蓄电池具有防酸式铅酸蓄电池的优点,而且基本上属于免维护,同时由于没有酸雾和氢体排出,可以与成套直流电源柜一起安装在主控室,所以是目前广泛被采用的首选蓄电池。 监控装置采用WZCK-11型微机直流监控装置,它具有多级存储.单片机智能化扫描.分级控制管理等性能优点,并且有240 X 128点阵液晶显示,便于监控显示运行情况,并且能全部实现自动控制、诊断等智能化管理。 三.设备的性能及原理 一)智能高频开关电源 1.我们采用的GZDW-M型智能开关电源是专为电 力 系 统 研 制 开 发 的 新 型“ 四 遥 ” 高 频 开 关 电 源 , 采 取 高 频 软 开 关 技 术 , 模 块 化 设 计 , 输 出 标 称 电 压 为 220V,配 有 标 准 RS232接 口 , 易 于 与 自 动 化 系 统 对 接 , 适 用 于 各 类 变 电 站 、 发 电 厂 和 水 电 站使用 。 此 设 备 有 下 列 性 能 特 点 : 1)高可靠性整机,模 块 化 设 计 ,电源模块采用 N+ 2热 备 ,可 平 滑 扩 容 。工作采用二组模块电源独立工作,一组通过电子降压装置和硅链调压向控制母线供电,另一组向电池充电,智能化管理二组模块,互为独立,每组模块都采用N+1模式,即N+2模式。关键部分双套保护向控制母线输出供电。 2) 监 控 功 能 完 善 , 高 智 能 化 , 采 取 大 屏 幕 液 晶 汉 字 触 摸 屏 显 示 ,并有 声 光 告 警 ,易于实现人机对话。 3) 监 控 系 统 配 有 标 准 RS232和RS485串行接 口 ,方便地与中央控制单元连网,实现办公自动化,实行远距离通讯, 实 施 “ 四 遥 ” 及 无 人 值 守 。      4) 对 蓄 电 池 自 动 管 理 及 自 动 维 护 保 养 , 实 时 监 测 蓄 电 池 组 的 端 电 压 , 充 、 放 电 电 流 , 自 动 控 制 均 、 浮 充 以 及 定 期 维 护 性 均 充 。 5) 具 有 电 池 温 度 补 偿 功 能 。 6) 模 块 可 带 电 插 拔 , 更 换 安 全 方 便 。 7) 降 压 方 式 采 取 新 型 高 频 软 开 关 无 级 双 向 调 压 , 摒 弃 传 统 硅 堆 降 压 方 式 , 输 出 电 压精 度 高 , 动 态 响 应 速 度 快 。 8) 采 用 最 新 软 开 关 电 源 技 术 , 采 用 进 口 器 件 。 2. 智 能 高 频 开 关 电 源 系 统 的 组 成 及 各 部 分 作 用 智 能 高 频 开 关 电 源 系 统 由 交 流 配 电 , 绝 缘 检 测 , 监 控 模 块 、 整 流 模 块 、 调 压 模 块 , 直 流 馈 电 等 组 成 。 系 统 工 作 原 理 框 图 如 图 1所 示 。
图1 智能高频开关电源系统原理图 交 流 配 电 为 系 统 提 供 三 相 交 流 电 源 , 监 测 三 相 电 压 、 电 流 及 接 触 器 状 态 ; 判 断 交 流 输 入 是 否 满 足 系 统 要 求 , 在 交 流 输 入 出 现 过 压 、 欠 压 、 不 平 衡 时 自 动 切 断 有 故 障 的 一 路 , 并 切 换 到 另 一 路 供 电 , 系 统 发 出 声 光 告 警 。 装 有 每 相 通 流 量 40kA、 响 应 速 度 为 25μ s的 三 相 避 雷 器 , 能 有 效 地 防 止 雷 击 对 设 备 造 成 的 损 坏 。 绝 缘 监 测 采 用 进 口 非 接 触 式 直 流 微 电 流 传 感 器 , 利 用 正 负 母 线 对 地 的 接 地 电 阻 产 生 的 漏 电 流 , 来 测 量 母 线 对 地 的 接 地 电 阻 大 小 , 从 而 判 断 母 线 的 接 地 故 障 。 这 一 技 术 无 需 在 母 线 上 叠 加 任 何 信 号 , 对 直 流 母 线 供 电 不 会 有 任 何 不 良 影 响 , 彻 底 根 除 由 直 流 母 线 对 地 电 容 所 引 起 的 误 判 和 漏 判 , 对 于 微 机 接 地 监 测 技 术 是 一 重 要 突 破 。 监 控 模 块 是 整 个 直 流 系 统 的 控 制 、 管 理 核 心 , 其 主 要 任 务 是 对 系 统 中 各 功 能 单 元 和 蓄 电 池 进 行 长 期 自 动 监 测 , 获 取 系 统 中 的 各 种 运 行 参 数 和 状 态 , 根 据 测 量 数 据 及 运 行状 态 实 时 进 行 处 理 , 并 以 此 为 依 据 对 系 统 进 行 控 制 , 实 现 电 源 系 统 的 全 自 动 精 确 管 理 , 从 而 提 高 电 源 系 统 的 可 靠 性 , 保 证 其 工 作 的 连 续 性 、 安 全 性 和 可 靠 性 。 具 有 “ 遥 测 、 遥 信 、 遥 控 、 遥 调 ” 四 遥 功 能 , 配 有 标 准 RS232接 口 , 方 便 纳 入 电 站 自 动 化 系 统 。 整 流 模 块 为 合 闸 母 线 、 控 制 母 线 提 供 正 常 的 负 荷 电 流 , 本 身 具 有 LCD汉 字 显 示 、 操 作 键 盘 , 模 块 工 作 状 态 和 工 作 参 数 一 目 了 然 , 可 以 带 电 插 拔 , 具 有 软 件 较 准 , 自 主 均 流 、 ZVS软 开 关 技 术 。 调 压 模 块 无 论 合 闸 母 线 电 压 如 何 变 化 , 输 出 电 压 都 被 稳 定 控 制 在 220( 1± 0.5% )V, 具 有 带 电 插 拔 技 术 、 软 开 关 技 术 和 双 向 调 压 特 性 。直 流 馈 电 设 有 控 制 输 出 、 合 闸 输 出 、 电 池 输 入 、 闪 光 、 事 故 照 明 、 48V电 源 输 出 等 。 控 制 母 线 有 三 种 途 径 供 电 , 确 保 控 制 母 线 供 电 安 全 可 靠,其 控制母线电压稳定度 ≤±0.5%,控制母线电压纹波系数 ≤±0.5% ,配 有 智 能 直 流 监 控 单 元 , 可 测 量 母 线 电 压 、 电 流 及 开 关 状 态 等 。电 池 巡 检 仪 对 电 池 电 压 进 行 实 时 监 测 , 将 信 息 及 时 反 馈 到 监 控 模 块 。 蓄 电 池 全 密 闭 、 免 维 护 、 无 污 染 、 无 腐 蚀 , 任 何 方 向 可 放 置 使 用 , 使 用 温 度 范 围 宽 ( - 40℃ ~ 60℃ ) ; 深 放 电 至 零 伏 , 24h内 充 电 可 恢 复 ; 可 大 电 流 放 电 , 起 动 电 流 大 , 自 放 电 率 极 低 , 具 有 安 全 防 爆 排 气 系 统 , 是 理 想 的 操 作 、 控 制 不 间 断 电 源 。 二)监控装置 监控装置采用带CCFL背光液晶显示的WZCK-11型微机直流监控装置,它具有多级存储器,能有效及时的存储运行数据,防止数据丢失,其性能及工作原理如下: 1. 装置原理框图:(图二)
图二 2.各部分作用及工作原理: 1) 综合自动监控系统具备以下功能: a) 电池管理功能,即选择最佳的充电方式或充电规律,以提高蓄电池的实际蓄电容量和使用寿命; b) 交流电源中断时的自动处理功能,即保证在交流电源停电期间蓄电池不过度放电,以及交流电源恢复供电后对蓄电池组补充充电; c) 对电池(分组)进行实时检测,对电池电压越限能够进行及时的故障报警; d) 监视充电机的工作情况,一旦出现故障能立即将故障组切除并自动投入备用组且发出声光及远程报警信号,通知维修人员对故障进行及时处理; e) 对母线
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