联合循环发电机组是当今技术成熟的洁净型商业发电装置,具有高效低耗、启动快、调节灵活等特点,在国际上日益得到重视和发展。西门子公司V94.3A型是目前世界发电市场上技术成熟、运行业绩最多、先进的大容量重型发电用动力设备之一,是上海电气集团汽轮机厂从西门子技术引进的主力机型。根据公司引进技术国产化的要求,要对V94.3A型联合循环技术进行全方位的消化、吸收及改良。因此,对作为关键技术之一的V94.3A型联合循环机组控制系统的研发意义重大。本文结合上海电气集团汽轮机厂在厦门东部燃机电厂一期工程项目——V94.3A型单轴联合循环机组建造及投运的工程应用,在消化吸收西门子V94.3A型联合循环机组控制系统设计关键,并结合作者多年电站控制经验的基础上,对联合循环汽轮机组的闭环控制和保护系统策略进行了研究和设计。首先通过对联合循环汽轮机组工艺流程及工作原理的分析,从工艺的角度提出余热锅炉、汽轮机组的的控制要求及性能目标,从而为控制方案的形成及控制系统的架构奠定坚实的基础。其次,根据联合循环汽轮机组的控制要求及工艺流程,分析了机组运行的控制原理,并采用模块化设计方法,将机组控制功能划分为转速控制、进汽控制、主蒸汽压力控制等模块。针对汽轮机组运行过程中不同的工况需求,各个模块综合作用,协同完成机组的升速、并网、排汽压力及温度等参数的协调控制,并满足运行安全要求。在此基础上,采用SPPA-T3000的软件平台,完成了控制系统硬件的配置及软件的组态。从系统运行的安全性、可靠性和经济性角度对联合循环机组的保护功能及策略进行了分析,提出了两类重要的保护措施,一为机组在非正常工况下的跳机保护,包括汽轮机在超速、轴向位移大、振动等情况下的保护;另一个为机组在热应力方面的保护,即机组在运行过程中,对汽轮机汽缸、进汽阀门等的热膨胀、热应力状态的监控和保护。最后,着重对机组的非正常工况的跳机保护和机组热应力保护进行了设计与实现。分析了联合循环汽轮机组控制和保护的仿真策略。通过搭建控制系统仿真软件平台,对联合循环汽轮机组控制、保护策略的正确性及合理性进行仿真试验及验证。