电厂控制系统基础知识.
项目1工厂供配电基础知识
保护线（PE线）的功能：用来保障人身安全、防止发生 触电事故用的接地线。
保护中性线（PEN线）的功能：兼有中性线（N线）和保 护线（PE线）的功能。
子任务一： 工厂供配电系统的运行方式
子任务二：工厂变配电所的主电路图认识
（1）电气主电路图的基本形式
1．单母线接线 单母线接线的特点是整
个配电装置只有一组母线， 所有电源进线和出线都接在 同一组母线上。
每一回路均装有断路器 QF和隔离开关QS。
子任务二：工厂变配电所的主电路图认识
子任务二：工厂变配电所的主电路图认识
4．桥形接线 桥形接线适用于仅有两台变压器和两条出线的装置。桥
形接线仅用三台断路器，可分为内桥和外桥两种接线方式。
子任务二：工厂变配电所的主电路图认识
发电机额 定
电压/kV
0.40 0.69
3.15 6.3 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22, 24,26
电力变压器额定电压/kV
一次绕组
二次绕组
0.38
0.40
0.66
0.69
3及3.15 6及6.3 10及10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,2 6 35 66 110 220 330 500 750
发动机额定电压相同，即高于同级电网额定电压5% 。
②当变压器不与发动机相联而是连接在线路上，则可看作是 线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与同级电网 额定电压相同。
（2）电力变压器二次绕组的额定电压
亦分两种情况：
自动控制基础知识
热工自动控制系统的投运和优化一、自控基础知识1．手自动控制以电厂汽包炉的水位控制为例，控制的任务是保持汽包水位在正常值，使机组能安全运行。
为了维持汽包水位在正常值，就需要经常调整给水量的大小。
水位控制的任务可以用如下两种方法实现。
汽包水位自动控制汽包水位人工控制2．自控系统的分类按信号的结构特点，控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和前馈—反馈复合控制系统。
反馈控制系统反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行控制，最终使偏差为零，达到被控量等于给定值的目的。
因为反馈控制系统是将被控量反馈到控制器的输入端，形成了闭合回路，所以反馈控制系统也一定是闭环控制系统。
一个复杂的控制系统，可能由多个反馈信号组成多个闭合回路，称为多回路反馈控制系统。
前馈控制系统前馈控制系统是根据可测量的扰动信号直接进行控制，扰动量是控制的依据。
由于它没有被控量的反馈信号，不形成闭合回路，所以这是一种开环控制系统，不能保证被控量的控制精度。
在实际生产过程的自动控制中，前馈控制系统通常不单独使用。
前馈与反馈的差别：1）调节的依据不同2）调节的效果不同3）系统的结构不同4）实现的可能性及经济性不同。
前馈-反馈复合控制系统 在反馈控制系统的基础上，增加了对于主要扰动的前馈控制，构成了前馈-反馈复合控制系统。
当扰动发生后，前馈控制器能及时消除外部扰动对被控量的影响。
另外，反馈控制器能保证被控量较精确地等于给3．自控系统的性能指标3.1动态过程单调过程被控量单调变化，缓慢地到达新的稳态值（即新的平衡状态）。
这是一种稳定的控制系统。
衰减振荡过程被控量的动态过程是一个振荡过程，但是振荡的幅度不断在衰减。
到过渡过程结束时，被控量能达到新的稳态值。
该系统也是一种稳定的控制系统。
不衰减振荡过程被控量持续振荡，始终不能达到新的稳态值。
称系统处于临界稳定状态。
如果振荡的幅度非常小，在生产过程允许的范围内，则认为是稳定的系统；如果振荡的幅度较大，生产过程不允许，则认为是一种不稳定的系统。
电力系统基础知识培训资料
第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用,因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况,涉及的内容包括:电力系统的构成,电力系统中性点接地方式及其特点,电力系统短路电流计算及其相关概念。
这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。
〉〉第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所）、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。
其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网,主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。
电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等.在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。
动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。
图1—1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行,还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。
电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下.(1）发电厂。
发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。
天然能源也称为一次能源,例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气）、水力发屯厂、风力发电厂等。
(2)变电站（所)。
变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节,具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。
根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。
变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。
变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等.（3)输电网.输电网是通过高压、超高压输电线将发电厂与变电站、变电站与变电站连接起来，完成电能传输的电力网络，又称为电力网中的主网架。
DCS基础知识培训讲义
DCS系统组成与结构
系统组成
包括过程控制级、监控操作级和 管理决策级三个层次，每个层次 由相应的硬件和软件组成。
结构特点
采用分布式结构，将控制功能分 散到各个智能节点上，通过网络 实现节点之间的信息交换和协调 控制。
DCS基础知识培 训讲义
目录
• DCS概述与基本原理 • 硬件设备及接口技术 • 软件配置与组态设计 • 网络通信与数据传输技术 • 系统维护与故障排除方法分享 • DCS发展趋势及新技术应用前景探讨
01
CATALOGUE
DCS概述与基本原理
DCS定义及发展历程
DCS（Distributed Control System ）即分布式控制系统，是一种基于微 处理器技术的控制系统，具有分散控 制、集中监视、操作和管理等功能。
大数据技术可以帮助DCS处理海量数据，挖掘有 价值的信息，优化控制策略，提高生产效率。
融合应用
云计算和大数据技术的融合将为DCS提供更强大 的数据处理和分析能力，推动工业智能化发展。
人工智能技术在DCS中创新应用案例分享
故障诊断与预测
通过人工智能技术，DCS可以实现故障的早期发现和预测，减少 停机时间，提高设备利用率。
工作原理及数据传输方式
工作原理
DCS通过实时数据采集、处理和控制算法运算，实现对被控对象的精确控制。 同时，通过网络将各个节点的状态信息和数据汇总到上位机，进行集中监视和 管理。
数据传输方式
DCS采用标准的通信协议和接口，支持多种数据传输方式，如以太网、现场总 线等，确保数据的实时性、可靠性和安全性。
电力系统基础知识培训全
变压器差动保护装置
差动速断保护 比率差动保护 二次谐波制动的差动保护 CT断线报警及闭锁差动 非电量保护（本体重瓦、有载调压重瓦、
本体轻瓦、有载调压轻瓦、压力释放、 温度过高、温度升高、油位高、油位低）
变压器后备保护装置
二段式复合电压闭锁方向过流保护（限 时速断，过流）
三段式零序电压闭锁方向零序过流保护 间隙零序保护 零序过电压保护 过负荷告警 过负荷启动通风
变压器公共测控装置
电力系统基础知识 综合自动化系统 培训讲座
第一部分 电力系统基础知识
电力系统传输 示意图
电网调度
50.0Hz
50.2
49.8
发电
通讯服务器
用电
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
发电领域的几个概念
发电厂类型：火(热)电、水电、风电、核 电……
发电机容量：3000KW－80万KW 发电机机端电压：6kV，10kV 同期的概念：同相位、同幅值、同频率 发电机指挥信号：主要用来让电气主控室跟汽
X SNP-2313
A1 A2
A3 A4
A5 A6
A7
4
接
口 CANL
电能量脉冲1
脉 电能量脉冲2 冲
口 脉冲公共端
X SNP-2313
E1 E2
X SNP-2313
E10 E11 E12
- 220V 工 作
+ 220V 电 源
事故信号 信
预告信号 号 出
信号公共端 口
控制电源
X SNP-2313
F1
1K F2
电厂基础知识
电厂基础知识1.轴封的作用是什么？轴封是汽封的一种。
汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄，低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。
2.汽轮机的盘车装置起什么作用？汽轮机冲动转子前或停机后，进入或积存在汽缸内的蒸汽使上缸温度比下缸温度高，从而使转子不均匀受热或冷却，产生弯曲变形。
因而在冲转前和停机后，必须使转子以一定的速度连续转动，以保证其均匀受热或冷却。
换句话说，冲转前和停机后盘车可以消除转子热弯曲。
同时还有减小上下汽缸的温差和减少冲转力矩的功用，还可在起动前检查汽轮机动静之间是否有摩擦及润滑系统工作是否正常。
3.凝汽器的工作原理是怎样的？凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。
如蒸汽在绝对压力4kPa时蒸汽的体积比水的体积大多倍。
当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。
凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件：⑴凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量。
⑵凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。
⑶抽气器必须把漏入的空气和排汽不凝结的气体抽走。
4•给水除氧的方式有哪两种？除氧的方式分物理除氧和化学除氧两种。
物理除氧是设除氧器，利用抽汽加热凝结水达到除氧目的；化学除氧是在凝结水中加化学药品进行除氧。
5•除氧器的作用是什么？除氧器的主要作用就是用它来除去锅炉给水中的氧气及其它气体，保证给水的品质。
同时，除氧器本身又是给水回热加热系统中的一个混合加热器, 起了加热给水，提高给水温度的作用。
6•除氧器的工作原理是什么？水中溶解气体量的多少与气体的种类，水的温度及各种气体在水面上的分压力有关。
除氧器的工作原理是：把压力稳定的蒸汽通入除氧器加热给水，在加热过程中，水面上水蒸气的分压力逐渐增加，而其它气体的分压力逐渐降低，水中的气体就不断地分离析出。
当水被加热到除氧器压力下的饱和温度时，水面上的空间全部被水蒸汽充满，各种气体的分压力趋于零，此时水中的氧气及其它气体即被除去。
DCS基础知识
分散控制系统概述随着我国电力事业的飞速发展，火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增大，运行参数越来越高，主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂；同时电力市场的竞争日趋激烈，这就要求我们的电力生产必须从劳动密集型、设备密集型向信息密集型和知识密集型转变。
以计算机控制为基础的分散控制系统（Distributed Control System）就是在这一转变过程中的产物，简称：DCS,它是继直接作用式气动仪表、气动单元仪表、电动单元组合仪表和组件组装式仪表之后的新一代控制系统。
分散控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机网络技术应用的产物，它包括了当今热工自动化的所有精华，即：控制（Control）、报警（Alarm）、监测(Monitor)、保护(Protection),简称：CAMP。
从锅炉点火、汽轮机冲转、机组自动同期并网直至正常运行及事故处理的全过程，各种参数的监测、报警信号的发出、装置的调节、控制及设备危险时的保护都由DCS 系统来完成。
实践证明DCS系统可以有效的防止事故扩大，保证设备和人身的安全。
DCS系统的核心是：功能分散、位置分散、操作管理集中。
其主要有以下几大子系统组成：DEH digital electric-hydraulic 数字电液调节系统FSSS furnace safeguard supervisory system 炉膛安全监控系统SCS sequence control system 顺序控制系统DAS data acquisition system 数据采集系统BPS bypass control system 旁路控制系统ETS endanger trip system 危急跳闸系统TSI turbine supervisory instrument 汽机监视仪表其中，SCS、DEH、CCS、FSSS是DCS的四大支柱系统。
我们先来介绍一下DCS系统的硬件组成：（如图所示）这是我公司135MW机组应用的新华公司WDPS-400系统结构。
基本过程控制系统
给定值
基本过程控制系统 名词术语
给定值
控制 广义被控对象
被调量
1．生产过程（被控对象）
生产设备以及所发生的物理和化学变化的过程。
被置于控制系统中过程称为被控对象 2．控制系统 控制仪表和生产过程通过信号的传递互相联系起来就构成控 制系统。 3．被调量（被控制量）
基本过程控制系统
给定值+ 控制器 测量变送器 执行器 调节阀
TI：积分时间 TD：微分时间 KD：微分增益
实际PID
基本过程控制系统 2．PID调节的优点
原理简单（适用和实现方便）
鲁棒性强（对过程参数变化不敏感） 3．调节器偏差的定义 按仪表制造业的规定： 调节器偏差=测量值-给定值，即 工业调节器的基本构成
r + y 反
e(t) = y(t) - r(t)
基本过程控制系统
火力发电厂热工过程控制
基本过程控制系统
什么是过程控制？
工业生产过程 指原材料经过若干加工步骤转变成产品的过程。 工业生产过程可分为： 连续生产过程 离散生产过程 间歇生产过程（批量生产过程）。
基本过程控制系统 工业生产的目标 在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将原材 料加工成预期的合格产品。 理想条件
正
-1 1 u
|PID|
设置正反作用开关的目的：使控制系统构成闭环负反馈系统
基本过程控制系统
K= y Δμ 0
T
τ 的作图法
Y
b
Y∞
τ
T
t
c
基本过程控制系统
Ke-τs （2）确定 G(s) = 参数的两点法 Ts + 1 y(t) * y t = • 将响应曲线标幺 y()
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3.4.2 燃料跳闸管理
• 预点火 吹扫完成之后，复位MFT跳闸继电器，系统 将检查投油允许条件，油总阀允许条件：
• 燃料安全功能
FSSS系统连续监测锅炉运行中的某些设备 的运行状况，当某一MFT条件发生时，MFT动作， 送入炉膛的全部燃料即被切断，同时给出一个首 出跳闸原因指示。
序号
1 2 3 4 5 6 7
3.1
数据采集系统 （DAS）
• DAS有下列功能：
• 显示：过程变量的实时数据和运行设备的状 态、趋势显示 、报警显示等。 • 记录：定期记录、操作员记录、事件顺序 (SOE)记录等。 • 历史数据存储和检索 。
3.2
模拟量控制系统（MCS）
在模拟量控制系统中，被控制量、设定 值、控制器的输入及输出均为模拟量。这 种系统将被控制量反馈值与设定值进行比 较，然后根据比较的结果，改变控制量， 最终使被控制变量维持在设定值。
我厂目前DCS系统的模拟量控制系统包 括下列内容：
• • • • • • 汽包水位调节 抽凝机组轴封压力调节 连续排污膨胀器水位调节 凝汽器水位调节 除氧器压力调节 低减压力调节
汽包水位调节系统： 给水调节的任务：是使给水量适应于锅炉 的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围 内。 汽包水位的特点: 1)水位很不平稳。2)汽 水界面不明显。3)沿汽包横向及轴向各处 水位不一致。4)虚假水位。
炉膛压力低3 冷却风失去
延时3S
延时3S 延时300S
3.4
锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）
FSSS包括燃烧器控制系统（BCS）和燃料安全系统 （FSS）。 BCS功能包括对油燃烧器和煤燃烧器的安全点火、 投运和切除的连续监视。 FSS的功能，由下列两个系统完成：炉膛吹扫； 燃料跳闸。 燃料跳闸包括主燃料跳闸（MFT）和 油燃料跳闸。
3.4.1 吹扫功能 在锅炉跳闸以后和重新启动时，燃料 被送入炉膛前，保证用风彻底吹扫炉膛， 并监视影响这一清扫过程的设备状态是否 正确，防止炉膛爆的发展
常规仪表 控制系统
很多很长的监控仪表盘、台和多人监控， 难实现复杂的控制任务，难保证机组安 全经济运行。
集中计算机 控制系统
危险集中；处理信息多， 负荷重，实时性差。
计算机分散 控制系统
危险分散；功能 齐全；使用灵活。
二、我厂DCS、DEH及各子系统 PLC构成
2.1 DCS的网络结构
电厂SCS的控制范围包括与炉、机、电主设备 运行关系密切的所有辅机及阀门和挡板等。例如， 球磨机、送风机、引风机、电动给水泵、凝结水 泵、EH油泵、润滑油泵、送风机出口挡板、引风 机出口挡板、抽汽逆止门等。 顺序控制系统将整个辅机系统划分为若干个功 能组。所谓功能组，就是将属于同一系统的相关 联的设备组合在一起，一般是以某一台重要辅机 为中心，如引风机功能组就包括了引风机、引风 机出口挡板等。 对于相对独立的子系统，如输煤、除灰、化水、 吹灰等，不包括在SCS 系统中。
1#机DPU
2#机DPU
I/O
I/O
现 场 设 备
2.3
化水、输煤、灰渣PLC系统网络结构图
操作员站
PCU
I/O
现 场 设 备
三、我厂DCS系统的功能介绍
• • • • • 计算机监视系统（DAS） 模拟量控制系统（MCS） 顺序控制系统（SCS） 炉膛安全监控系统（FSSS） 汽机紧急跳闸系统（ETS）
• • •
控制管理级 数据通信系统 过程控制级
操作员站1
操作员站8
控制管理级
服务器A
服务器B 数据通讯系统
过 程 控 制 级
1#炉PCU
2#炉PCU
3#炉PCU
1#机PCU
2#机PCU
公用系统PCU
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
现 场 设 备
2.2
DEH系统网络结构
服务器A
服务器B
操作员站1
动作条件
手动MFT 失去引风机两台 失去送风机两台 失去所有燃料 失去所有火焰 汽包水位高3 汽包水位低3 延时3S 延时3S 延时3S 延时3S
动作结果 任意条件满 足，MFT 跳闸停所 有给粉机 关主油阀 停所有排 粉机，磨 煤机，给 煤机关所 有支路油 阀，退所 有油枪
8
9 10 11
炉膛压力高3
电厂控制系统基础知识
主要内容
一、分散控制系统概念及发展历程 二、我厂DCS、DEH及各子系统PLC构成 三、我厂DCS系统的功能介绍 四、 DEH系统介绍
一、分散控制系统概念及发展历程
1.1 DCS的概念
DCS是采用计算机、通信和屏幕显示 技术，实现对生产过程的数据采集、控制 和保护等功能，利用通信技术实现数据共 享的多计算机监控系统。其主要特点是功 能分散，操作显示集中，数据共享，可靠 性高。
3.3
顺序控制系统（SCS）
在开关量控制系统中，检查、运算和控制信息 全部 是“存在”或“不存在”两种信息。系统输入的往往是设 备状态信号，如设备的运行或停止、阀门的开或关，系统 输出的是启停命令，或开关命令。在这类控制系统中，为 了使设备A启动，往往要检测多个其他设备如B、C、D等的 状态，判断它们的状态是否满足A设备启动的要求，若不 满足，要由相应的命令控制B、C、D等设备的开关或启停， 直到所有条件满足后，才能发出命令使A启动。所以这种 控制系统的特点是一个按照预先规定的顺序进行检查、判 断(逻辑运算)、控制、再检查、判断、控制的过程。所以 开关控制又称为顺序控制系统。
三冲量给水调节系统 D
节流 装置
过热器
ΔPD
ΔPH + + 调节器 PI
水 位 差 压
H
ΔPW
W
节流 装置
省 煤 器
给水阀
三冲量给水调节系统：该系统的调节器根据汽包水位H、 蒸汽流量D和给水流量W三个信号去调节给水流量。
三个信号的作用：
水位H：水位H是主信号，维持汽包水位为给定值。
蒸汽流量D：是水位调节的补偿信号，有效地克服“虚假水 位”的 响，减小了给水流量的波动幅度，使调节过程变得 比较平稳。 给水流量W：是一个局部反馈信号。克服内扰，维持给水 量不变，从而使汽包水位基本上不受影响。 三冲量给水自动调节系统利用蒸汽流量信号来克服 “虚假水位”现象，又利用给水量信号来消除给水流量的 自发 性变化因而能有效地控制水位的变化。