基于DCS 逻辑组态的6KV 电源开关快速切换研究

师淑英

（ 河北大唐国际王滩发电有限责任公司，河北 唐山063611）

1 问题的提出

电厂一类负荷厂用电的切换在用快速切换装置， 电源倒换不需要停电，而二、三类负荷按照设计规程未设计快速切换运行方式的自动装置， 某电厂公用6KV 段所带负荷属二类负荷，即带输煤6KV 系统和化学水6KV 系统以及生产办公、 通讯机房、 生活设施等。 按照设计规程不需设计快速切换运行方式的自动装置，依靠人工切换。 运行中发现在倒换运行方式时，需停掉所带输煤、化水6KV 段及其380 电源系统的重要负荷，倒换停电需要2 个小时、操作烦琐，且影响生产综合楼和综合服务楼用电，对生产办公造成很大不利影响。 在公用6KV 段加装自动切换装置可以很好的实现以上的功能， 但是需要较高的投资，需要敷设大量电缆到控制室，二次回路改造量较大，并且开关室空间狭小，不便安装自动切换装置，目前电厂基本用DCS 分散控制系统实现了自动控制， 研究利用DCS 系统的逻辑组态功能， 和电气二次回路实现对开关的自动控制和快速切换。

2 基于DCS 逻辑组态的6KV 电源开关快速切换方案

2.1 公用6KV 段系统概况

公用6KV 段系统所带负荷为输煤、 化水6KV 和办公室负荷：A 段工作电源开关LOBCA01（ 以下简称A01）由#1 高公变低压侧接引，B 段工作电源开关LOBCB01（ 以下简称B01）由#2高公变低压侧接引，A 段备用电源开关LOBCA02（ 以下简称A02）由启备变低压侧A 分支接引，B 段备用电源开关LOBCB02（ 以下简称B02）由启备变低压侧B 分支接引，在A 段电源与B段电源之间，有联络开关，即：LOBCA03。 电源切换方式以A 段为例说明：即：方式一：停机时工作倒联络A01→A03;方式二： 停机时工作倒备用A01→A02； 方式三： 开机时联络倒 工 作 A03 →A01； 方式四： 开机时备用倒工作A02→A01；

公用6KV 段在进行相互切换时， 主要依靠的是实施人工操作方法， 在进行倒换操作前， 需先停所带输煤、化水6KV 段及其380V 电源系统的重要负荷， 倒换繁琐， 停电时间每次平均大概在两个小时以上，故应加快解决6KV 电源开关快速切换这一问题。

2.2 解决方案的论证

在公用6KV 段加装自动切换装置可以很好的实现以上功能，但需要较高的投资，需敷设大量电缆到控制室，二次回路改造量大，并且开关室空间狭小，不便安装自动切换装置，此方案被否决。 电厂DCS 分散控制系统担负着电气系统的监视、控制、保护、测量等任务，技术人员发现公用DCS 系统中原设计有公用段各6KV 开关的操作出口，可以利用其进行切换操作。 操作员在CRT 上选择相应的操作按钮， 经确认后发出操作指令，系统同时发出应合开关的合闸脉冲和应跳开关的跳闸脉冲, 远程控制，操作人员在控制室即可完成切换操作。 经过研究相关各开关的电气操作回路（ 相关开关的合闸闭锁回路如图1 所示），发现利用它们之间的电气闭锁回路可以很好的解决该问题。 以A01→A03 操作为例，应实现的操作是跳开A01，合入A03。 在A03 的合闸回路中串有A01 的常闭触点，在A01 跳开后A03 的合闸回路才会接通，所以当A01 的跳闸脉冲和A03 的合闸脉冲同时发出后，A01 先跳开，然后A03 合入，之间的时间间隔应是开关固有动作时间和辅助触点翻转时间之和，应不超过100ms。

为解决杜绝人为操作失误这一关键问题，在DCS 系统中设置闭锁逻辑， 如下面表1 所示，DCS 闭锁逻辑不满足，DCS 合闸指令将不出口。根据公用段闭锁逻辑关系设计了6KV 公用段快切的DCS 设计逻辑图和DCS 操作画面， 依靠DCS 组态方式实现了电源开关的快速切换。

2.3 设计方案的实施和传动试验

方案制定后，利用机组检修机会，在公用DCS 系统中增加6KV 公用段快切画面和逻辑，进行了程序下装，技术人员对相关切换操作进行了传动试验。 结果表明，在所有的切换方式下都能保证完成串联切换，切换时间在80ms 左右。 具体测试结果如下：切换方式A01→A03（ 工作倒联络）：77.2 ms;A01→A02（ 停机时工作倒备用）：72.1 ms；A03→A01（ 开机时联络倒工作）72.6 ms；方式四：A02→A01（ 开机时备用倒工作）：76.6 ms。

3 基于DCS 逻辑组态的6KV 电源开关快速切换方案成果与经济效益分析

方案实施后，经过传动试验，在所有的切换方式下都能保证完成串联切换，切换时间在80ms 左右，结果表明这一方案是切实有效的，它能够极大限度的提高6KV 公用系统运行方式倒换的工作效率， 目前这些工作仅需在控制室CRT 上进行一次操作，在短短几秒钟内即可完成，该方案无需增加设备投资，无需进行设备和回路的改造，全部工作均在原有设备基础上通过软件升级来实现， 均有极高的经济性和实用性。 以每名运行工每年工资10 万元计算，每年可以为公司节省20 万元的工资支出，且减少停电时间，提高设备运行可靠性，可创造的间接经济效益会更多。

图1 6KV 公用段电源开关合闸闭锁回路图

表1 公用段快切闭锁逻辑

4 基于DCS 逻辑组态的6KV 电源开关快速切换方案的前景分析

基于DCS 组态的6KV 电源开关快速切换，全部改进工作均在原有设备基础上进行， 利用原有的DCS 操作端和6KV 开关控制回路，利用DCS 分散控制系统的强大编程能力，仅在DCS系统中用软件方式实现公用段常见的四种快速切换操作，并且利用DCS 逻辑实现了防误闭锁。 基于DCS 组态的6KV 电源开关快速切换方案，提高了电厂的自动化控制水平，减轻了运行人员的工作强度， 提高了工作效率。 将此方案设计思路在电厂可用于380V 电源开关的倒换，将会为电厂节约改造成本，可同时减轻运行人员的劳动强度，提高机组的自动化水平。