火电厂保安电源系统配置方案对比分析
  摘要：近年来，我国的火力发电发展迅速，提供了大量的居民用电，方便了人民的日常生活。但是，由于各种原因，火力发电厂的大型机组交流事故经常发生，造成很大的经济损失，也给国家和人民的财产生命安全造成了巨大损害。而火力发电厂交流事故保安电源系统在全厂发生停电的紧急情况下发挥了巨大的作用。因其能够提供稳定性高、平稳的交流电流，因此可使机组在停电的紧急情况下安全的停止保护重要设备的平稳运行。保安电源现已成为大型汽轮发电机组配置的电源系统。
        关键词：发电厂；保安电源；UPS电源；可靠性；控制逻辑；切换方式
        1.前言
        火力发电厂的机组保安负荷不稳定时，容易对机组和工作人员造成安全威胁，甚至导致机组的永久性损坏，从而造成巨额的财产损失。根据相关部门的电力标准，规定机组的容量一般大于等于200MW时应配备相应的交流保安电源系统，并且交流保安电源应采用快速启动的柴油发电机组。柴油发电机组是一个独立于工作机组的系统，电网、机组等的干扰对其影响较小，所以广泛应用于发电厂保安电源。在工作与待机两种状态下进行切换时，保安电源应能保证保安负载不因此而停电或短时间的停电，从而确保机组在任何紧急或极端情况下的安全停机。
火电厂保安电源采用一主一备的配备柴油发电机的双路供电措施来实现上述的功能。保安电源中的双路电源可以快速、安全的进行切换，从而保证倒闸操作和双向切换能正常运行。备用电源为柴油发电机，在全厂都停电的情况下启动。在目前的实际工程应用中，双路电源的启停切换和启动柴油发电机的方式有很多种。不同的方案各有优缺点。本文就几种厂用保安电源系统的配置方案进行分析和比较，为工作人员选择配置方案时提供一些有用参考。
        2.保安电源系统配置方案分析
        2.1目前火电厂UPS电源的控制方式
        一般电厂机组的UPS电源输入由工作（主路）电源、旁路电源和直流电源、（进行AC/DC变换的）整流器和逆变器五部分组成。在电网电压正常的情况下，由电网的配电箱供电给负载，同时也给储能电池供电。当电网的电压不稳定或突发停电时，UPS电源开始工作，此时给负载供电的电源变为储能电池，从而维持正常的生产。在一些特殊情况下比如负载严重超载时，则由电网电压经整流罩直接给负载供电。
        2.2 DCS＋PLC控制方式
        所谓的DCS控制系统就是集散控制系统（Distributed Control System）。DCS控制系统的结构是基于分布式系统运行的。主要是利用计算机监控技术、管理生产技术来实现分散式
模块化电源的控制。DCS控制系统为非单独运行系统，根据各种模拟数据、经过电厂的运行的逻辑实现对各种执行部件的控制。所以DCS控制是一个综合的系统，要实现DCS的运行需要结合信号处理技术、网际网络通信系统以及测量与控制系统，除此之外，还需要人机接口的技术。计算机技术中的这几种信息技术的相互融合和发展共同形成了DCS系统。
        DCS+PLC系统的优点：
        1.需要的自动装置少，所以不需要配置很多的自动装置，其大部分的功能由其现有设备和通道实现，减少了额外的费用。
        2.PLC编程简单，调试方便，并且运行速度快。
        此方案也存在缺点：
        1.DCS的逻辑非常复杂，在投入使用前，需要花费大量的时间来进行调试工作。并且当DCS发生故障时，不能实现自动切换，只能依靠手动来进行应急启动。
        2.继电器接点通断的可靠性不高，导致进行切换工作时系统整体的可靠性不高。
        2.3保安电源自动切换装置
        此方案不采用PLC控制方式而是采用专门的自动装置，该自动装置专门进行交流事故保安电源系统的切换工作。此装置具有事故切换、并联切换、手动切换、串联切换和同期检查
等功能。
        此种配置方案的优点：
        1.支持380V的电压输入，所以可以将母线、柴油发电机和线路电压经空开直接接入装置内，从而省去了PT二次或电压继电器环节。从而增加了系统的可靠性。
        2.完全实现自动化，省去了因人为因素导致的失误等现象。而且该系统能自动的进行保安电源事故的切换从而不受DCS工作状态的影响，大大提高了切换过程的可靠性。
        缺点：
        1.需要与之相配套的自动装置。因其只能控制三根进线的分合，其他进线开关等都需要DCS逻辑来控制。
        2.可能会出现非正常切换现象。当空开的位置不合理或没有明显的标识等，都会导致调试过程中的误分闸现象，不能进行正常切换。
        2.4 ATS开关结合DSC的控制方式
        ATS开关称为自动转换开关（Automatic transfer switching equipment），其主要功能是用于紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动的切换到另一个电源（一般为备用电源），从而确保重要负载能连续、可靠的运行。所以，ATS开关常常用于比较重要的地方。
从而保证可靠性。
        这种配置的优点：
        1.ATS基本承担了大部分的任务，可以自动完成，并且接线简单，可靠性高，不用人员的参与即可自动完成。减少了停电的时间，极大地降低了因人为因素导致的失误。
        2.不需要引入其他开关的辅助接点或PT二次电压，所以开关的动作不受开关状态和PT故障的影响。因为其本身就配置有智能微处理控制器，根据开关两侧的电压作为切换依据。所以可靠性大大提高。
        3.由于其模块化的配置方式，极大地减少了维护的工作量。
        4.当意外失去电源时，由于ATS开关控制电源采用的是两侧任意一路电源，所以开关保持原位不动，可以确保切换功能的正常使用。
        缺点：
        1.当DCS发生故障时，可能造成柴油发电机的不能正常启动，从而影响保安电源的供电。
        2.ATS开关种类少，所以选择的余地不大，应用不是很广泛。
        3.价格昂贵，选择时应根据实际情况合理选择。
        3.结束语
        基于以上的分析可知，不同的保安电源系统配置方案有各自的优缺点。DCS控制系统造价较低，不需要再增加其他的硬件设施，省去了很大一部分的费用，造价比较低；但是由于其控制逻辑复杂，可靠性会受到电压继电器接点和DCS系统本身的影响。用PLC作为控制部分，使得控制逻辑简单、调试方便、易于操作、反应速度快，但和DCS配合使得结构复杂。而专用的保安电源切换装置可靠性高，但要注意与DCS的安全防护。虽然ATS的价格昂贵，但智能性、可靠性高。综上所述，应当按照实际情况来选择具体的适合的配置方案，以达到高效、经济、安全的目的。
        参考文献：
        [1]杨娴.火电厂保安电源系统配置方案比较与分析.电力安全技术，2015.
        [2]朱志梅.火电厂交流事故电源选择初探[J].上海电力，1998.12.
        [3]吴洪锐.电厂电力系统配置接线存在的问题及解决方法.电力电子，2012.8.
        [4]何曙光，杨俊仪.提高大型火电厂控制系统电源可靠性的探讨.湖南电力，2002.

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