微机自动准同期装置在硫酸余热发电中的应用

谢高平

(云浮联发化工有限公司，广东云浮 527300)

微机自动准同期装置在硫酸余热发电中的应用

谢高平

(云浮联发化工有限公司，广东云浮 527300)

针对硫酸余热发电并网手动同期存在的各种缺陷，选择了CM-320双微机自动准同期控制器。该设备具有极高的可靠性与稳定性、同期速度快、精度高、功能强、适用范围广、通讯功能完善、运行维护简便、结构标准、安装方便等特点，完全能满足硫酸装置余热发电同期并网操作的需要，即使制酸装置开一条生产线，汽机波动比较大的情况下，也能一次并网成功。

硫酸生产 余热发电 微机 自动准同期 手动准同期 同期点 并列操作

在电力系统中，被称为同期点的断路器在进行合闸时，断路器的两端都可能因不同的系统供电而带电，此时就必须进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。这一系列的操作加上断路器的合闸统称为并列操作，同期点的并列操作是电力系统中一项主要的操作内容。因为断路器的两端均有电源，若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电参数相差较大，将会引起断路器爆炸甚至整个电力系统的稳定被破坏而导致崩溃， 发生大面积停电事故。

1 现状

云浮联发化工有限公司是产能为400 kt/a硫酸的硫铁矿制酸企业，发电蒸汽来源于硫铁矿焙烧后的两台30 t/h的余热锅炉，配套余热发电机组为单台15 000 kW。一般情况下由于生产工艺的波动，导致汽量汽压有一定的波动，引起发电的电气参数也有一定的波动。单条线生产的情况下电气参数波动更大。该厂高压系统采用双回路进线，进线电源来自上级35 kV变电站的两条6 kV母线，而上级电站35 kV电源进线只有一条，线路总长约10 km，来自上级110 kV站。这条35 kV线路年久失修，故障率比较高。6 kV同期系统示意见图1。

图1 6 kV同期系统示意

图1中有3个同期点：1#进线与母线的同期并列点、2#进线与母线的同期并列点；发电机与母线的同期并列点。3个并列点共用1套同期装置。

同期操作原配有手动和自动2套同期装置，在投产后2套装置同时使用，可根据需要随时切换。但不久之后自动准同期装置出现过2次非同期合闸的情况，由于外部电力系统相对于发电机来说不算太大，合闸瞬间非同期的相角差可能也不算大，并且电气保护装置完善可靠，所以除了系统短路闸跳外没出现更大的电力事故。自动同期装置出事故后就一直采用手动同期并列，手动准同期装置并发电机和母线时基本没什么问题。开2套硫酸装置时并母线与外线相对来说时间较长，开1套硫酸装置时由于电气参数波动大，有时并网时间达到2 h。综合起来，手动同期存在如下缺陷：

1)没有自动选择时的功能，再加上电压和频率波动比较快，合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，经常出现操作人员多次合闸不成功的事件。

2)合闸时机随意性大。只要操作人员合闸瞬间在同期装置的允许范围内，断路器就能合闸。但断路器由于有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时间，很可能断路器合闸时实际上已经不在并列操作的允许范围内，从而造成非同期合闸，对断路器发电机及电系统造成冲击。

3)不能自动调节。必须由操作人员进行手工调节，这使得1台发电机的并网操作有时比较长。

4)同期表质量不可靠，2年多时间换了4块同期表。

基于以上原因，采用一种能自动调节各电参数、在条件满足的情况下自动发出合闸脉冲指令的微机智能型准同期装置已势在必行。经综合比较，选择了CM-320双微机自动准同期控制器。

2 双微机自动准同期控制器技术特点

双微机自动准同期控制器具有以下技术特点【1-2】：

1)极高的可靠性与稳定性。CM-320双微机自动准同期控制器为双微机结构，双机间互相独立，合闸结果由双机表决输出。同时通过采用多种抗干扰措施与可靠的隔离技术，产品通过了国家标准规定的静电放电、电磁辐射和电快速脉冲群等电磁兼容性试验。软件采用多重冗余设计，加上全面的自检措施，具有极高的可靠性和稳定性，绝对保证装置不误动。

2)同期速度快、精度高。采用现代控制理论，引入人工智能思想，正确预测同期点。快速跟踪电压和频率，调节待并发电机组，使之以最快的速度进入给定区域，确保在出现第一个同期点时精确无误地将断路器合上。

3)功能极强、适用范围广。既可用于各种类型电厂发电机的断路器同期并网操作，又可用于各种电压等级变电站的断路器同期并网操作；既支持线电压同期，又支持相电压同期；同期对象可达8个或16个，且能根据不同对象，自动取其相应的同期定值，完成这些不同对象的同期合闸；可自动实现转角补偿功能，补偿因Y/△接线可能引起的相角差和电压差；通过断路器返回接点，自动地精确测量断路器合闸时间；能自动识别环网运行工况，实现断路器的环网并列。

4)完善的通讯功能。CM-320既可独立运行，也可以通过串口，以MODBUS规约方便地实现与其它计算机监控系统的通讯。

5)运行维护简便。以大屏幕液晶显示器(128 mm×128 mm)同步显示同期合闸过程的实时参数和同期信息，全汉字菜单界面，并设有薄膜按键，方便人机对话。同时还设有电子式整步表，结合面板上直观的指示灯，使运行状态一目了然。所有定值全部采用数字式整定，并且一经整定，定值永不丢失，不受是否掉电的影响。自动校准零点和线性，特别便于运行与维护。

6)结构标准、安装方便。采用长48.26 cm的3U机箱，可以很方便地上柜或组屏；装置正面为显示/操作面板，支持人机接口；背面为封闭式背板，并按功能区分设有可插拔凤凰插座和D型孔式插座，安装、调试极为方便。

3 工业实践

经过近2年的使用，CM-320双微机自动准同期控制器操作方便简单。操作人员只需按一下同期启动按钮，便无需其它任何操作，以后均由自动准同期控制器执行。自动完成采样、计算、执行合闸并列。大大降低了操作人员的技术要求和劳动强度，也降低了能源的损耗和避免了设备的损坏。

针对不同的同期点断路器的特点，通过整定各个同期点断路器的合闸导前时间等参数，使各个不同的断路器均能在最佳时机合闸成功。由于计算机的快速性和可靠性，断路器只能在设定的两侧电压差和频率差、相位差范围内才能并网，减小了因两侧电压、频率和相位差存在较大差异而引起的合闸瞬间的冲击，有力的保障了电力设备特别是发电机和断路器的安全，大大加强了电力系统安全运行的可靠性。合闸速度快，即使硫酸装置开一条生产线，汽机波动比较大的情况下，也能一次并网成功。

经十几次的操作证明：CM-320双微机自动准同期装置完全满足该厂硫铁矿制酸余热发电同期并网操作需要，不仅节约能源，而且可保证生产正常运行。

[1] 晏剑辉.双微机自动准同期系统的研制[J].工矿自动化,2008(5):33-36.

[2] 商建锋.新型双微机自动准同期装置的设计[J].电机与控制应用，2009，36(8)：10-12.

Application of the computer-aided automatic quasi-synchronous device in sulphuric acid waste heat power generation

XIEGaoping

(Yunfu Lianfa Chemical Co., Ltd., Yunfu, Guangdong, 527300, China)

The CM-320 dual-computer-aided automatic quasi-synchronous controller is selected to offset the various drawbacks in the simultaneous operation of sulphuric acid waste heat power generation integrated with manual grid connected power system. The equipment has advantages of high reliability and stability, high synchronous speed, high precision, strong functionality, broad range of applications, perfect communication functions, easy operation and maintenance, standard configuration, easy installation, and so on. It can meet the requirements to simultaneously generate power by sulphuric acid waste heat and transmit and distribute the power into the grid connected system. Even when an extra production line is added and there is a relatively great fluctuation for the turbine, transmission and distribution of the power into the grid connected system can be successfully achieved.

sulphuric acid production; waste heat power generation; computer; automatic quasi-synchronization; manual quasi-synchronization; synchronous point; parallel operation

2017-05-08。

谢高平，男，云浮联发化工有限公司电气工程师，主要从事该公司电仪设备的运行维护及管理工作。电话：13580684436；E-mail：pgxdg@163.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0051-03