摘要：电气控制系统的作用主要是对燃气电厂机组进行有效保护和控制。根据燃气电厂生产活动的特点，可以将电气控制系统的设计要点集中在燃气电厂用电源系统、电源切换装置以及保安段直流电源系统等方面。在设计电气控制系统的过程中，应该注重所使用电气设备的安全性、以及反应速度的快速性等要求。鉴于此，本文主要分析燃气电厂电气控制系统设计要点。
关键词：燃气电厂；电气控制；系统设计
1、燃气电厂电气控制系统构成及特点
燃气电厂电气控制系统主要由硬件设备系统与总体网络结构系统两部分组成，其中，硬件设备系统方面：燃机—汽机多采用分散控制方式，采用通信、硬接线的方式将各个分散控制系统连接在一起，达到控制燃气机组正常运行的目的，控制器（多采用背板式PC结构等）、网络层以及人机接口是核心；总体网络结构系统方面：新建燃气电厂多采用“机、电、炉”集中控制方式，燃气——、汽机控制系统、DCS系统是整个网络结构的“核心”，主要组成部分包括数据控制中心（比如，存储系统、服务器网卡等）、备份系统、实时监控系统（比如，电气网络监控、水务管理以及单元机组控制网等等），各变压器组、锅炉运行、锅炉余热控制以及汽机旁路等等都由其来实施控制，以促进燃气电厂各个设备正常、安全运行目标的顺利实现。燃气电厂电子控制系统并不特别复杂，与传统的燃煤电厂电气控制系统相比，燃气电厂电气控制系统所采集的信息源相对较少、控制对象较少、操作频率不高以及控制系统设备相对较少，但是，由于“燃气的危险性”要远高于“燃煤”，这就对电厂电气控制系统的安全性、稳定性以及快速反应性提出了较高的要求，否则，就有可能会给电厂造成巨大的经济损失以及产生重大的社会危害。可以说，科学、合理设计燃气电厂电气控制系统是保障电厂高效、安全运行的必然要求。
2、燃气电厂电气控制系统的构成
2.1、硬件设备
大部分燃机都是单元制机组，采用机、炉和电的集中控制方式每一套机组都有一套分散控制系统、燃机一汽机控制系统，燃机一汽机控制系统是随机设备配置的，通过少量硬接线和通信将燃机—汽机控制系统与分散控制系统连接，最终形成一个完善的控制系统在控制变压器组、余热锅炉、汽机旁路以及电气厂用电时，往往都是通过分散控制系统来实现的，而循环水系统则是采用远程I/住分散控制系统和厂级监控信息系统是双向数据通讯。
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2.2、网络结构
燃气电厂的电气控制系统的网络结构总体可以分成厂级监控信息网和实时监控网厂级监控信息网是生产过程中实时数据信息的处理和保存中心同时，厂级监控信息网为各个机组控制系统都留有通信接口，在实际的生产过程中，接口计算机将实时数据传输到厂级监控信息网中，从而实现双向的数据通讯另外通过隔离设备厂级监控信息网也可以和上级MIS网连接，从而实现厂级监控信息网向MIS的单向数据传输实时监控网是由水务管理系统网、单元机组控制网和电器网络监控系统网组成.
3、燃气电厂电气控制系统设计要点
3.1、燃气电厂厂用电源系统
燃气电厂用电源系统模块主要包括厂用电源系统与厂用电源切换系统两部分，其中，厂用电源系统多由6Kv、380Kv常用厂用电源系统与突发事故保安电源系统等，以6Kv为例，6Kv厂用电源系统主要的功能是实现由工作电源向备用电源或者是由备用电源向工作电源的双向切换，一般由DCS系统按照事先设定的“指令”来具体执行操作，比如，当厂区内某段或者某个变压设备等发生故障，DCS系统就会立刻发出“指令”，完成由“工作电源”向“备用电源”的快速切换，避免以外事故的发生；事故保安系统属于典型的备用系统，主要是在燃气机组出现故障无法正常运行时，启用事故保安系统满足厂区用电需求，实践中，多数燃气电厂都采用“柴油发电机组”作为突发事故保安系统，柴油发电机组多处于“热备用”状态，一旦发生厂区停电事故，处于“热备用”状态的柴油发电机组就会立即投入运行，指令仍然由DCS系统发出，实现工作机组与备用机组之间的双向切换，确保燃气电厂厂用电需求。厂用电源切换系统模块的主要功能是确保实现厂用高压电源连续、稳定、可靠供电目标的实现，以MFC2000-2型的微机为例，切换系统模块通过与ECS之间的“硬接线”实现信息源的双向交换，其中，电流电压计算、信号、切换动作执行、输入检测以及自检等诸多模块主要由CPU来完成；另外，系统中快切手动操作控制是对DCS自动控制切换系统的一个补充，当备用分支、工作分支断路器均正常切一个处于合位一个处于跳位的情况下，可以手动实现电源切换。
3.2、变压器—发电机组系统模块
机岛控制系统的启动系统利用电磁学，将励磁系统、变频系统以及电气模块控制以及信号源共同构成整个控制系统，这也是发电机控制的核心部分，当DCS系统接收到指令时，自动控制发电机的运行状态。发电机出口开关、主变220Kv侧开关均能够实现“准同期”，所谓的准同期是自动控制专业的一个名词，指的是通常情况下，准同期装置采用微处理芯片为核心，主要是为了保证安全地快速地将同步电机可以并入电网，同期点为为整个“机岛控制系统”处于缺省状态下。另外还有一个比较重要的模块就是断路器，它的作用不仅仅是可以对接地刀、隔离开关当时的状态进行提示，而且还可以借助DCS系统对近远端实现自动控制，断路器执行保护动作或者处于故障状态时不能合闸，一旦执行完合闸命令后就能够自动解除“指令”，从而整个发电机—变压器组系统模块回复到正常运行状态。
3.3、厂用电源切换装置
人们用电量的增加对燃气电厂的电能供应提出了更高的要求。为了保证高压厂用电源的连续、稳定、安全供电，需要将厂用电源切换装置融入电气控制系统中。在安装该装置的过程中，既要保证装置切换功能的合理发挥，还要保证且安装位置不会对其他设备的运行产生影响。从综合角度考虑，可以将该切换装置安装在高压电源系统中工作电源位置的进线开关周围。该装置具有一定的独立性特点，为了保证该装置的正常运行，需要利用硬接线实现厂用电源切换装置与电气控制系统之间的有效信息传输。
3.4、UPS不停电电源系统
UPS是不间断电源（Uninterruptible Power Supply）的英文简称，代表的是不停电电源系统，能够提供持续、稳定、不间断的电源，是电源供应的重要外部设备，也是整个电源控制系统的重要组成部分，为燃气电厂电气控制系统提供持续不间断的交流电，UPS大致可分成三种：离线式，在线式和在线交互式，逆变器为主要的元器件，主要是为了保持电压的稳定性，还包括静态开关、逆变器、整流器，可以实现电能的有效供给。
3.5、保安段电源系统
机组厂用电故障会为燃气电厂带来一定的经济损失。为了保证电能的正常供应，需要将保安段电源系统加入电气控制系统设计要点中。在燃气电厂机组的正常运行过程中，当发生用电故障时，保安段电源系统会对直流电源系统等进行有效控制和保护，进而实现机组的正常运行。
总之，近年来，我国各个行业的电能需求发生了显著增加，这种现象为燃气电厂带来了一定的压力。为了保证电能提供的稳定性、安全性，需要将电气控制系统应用在燃气电厂中，该系统的作用是能够保障机组处于正常运行状态。在设计电气控制系统的过程中，应该充分考虑燃气电厂的实际需求。
参考文献：
[1]刘军,李杭.燃气电厂电气控制系统设计要点探析[J].低碳世界,2016,(23):41-42.
论文作者:徐浩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：控制系统论文; 电厂论文; 燃气论文; 系统论文; 电气论文; 机组论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第29期论文;