電氣控制系統(tǒng)(E C S)改造方案設(shè)計與應(yīng)用

孫偉(山東兗礦集團有限公司南屯電力分公司，山東 鄒城 273500)

1 概述

兗礦集團有限公司南屯電力分公司裝機容量2×50MW，“三爐兩機”（3×220t/h+2×50MW）配置，電氣系統(tǒng)的控制還停留在常規(guī)的表計、光字牌、手操站水平，改造完成后，南屯電力分公司4#發(fā)變組、5#發(fā)變組、110kV系統(tǒng)、高低壓廠用電系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制，各系統(tǒng)相關(guān)開關(guān)、狀態(tài)指示、電流、電壓顯示，各類報警信號等功能在集控系統(tǒng)中實現(xiàn)。

南屯電力分公司電氣控制系統(tǒng)（ECS）改造采用南瑞繼保電氣公司的RCS-9000系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備“五遙”功能。該綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用CANBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，間隔層裝置按一次設(shè)備為對象布置，以變電站層、間隔層兩層設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成，硬件系統(tǒng)作為間隔層設(shè)備的通用硬件，遠動與監(jiān)控系統(tǒng)共用間隔層信息采集裝置，專用遠動主站從測控網(wǎng)絡(luò)上獲取所需要的信息直接遠傳至調(diào)度中心，滿足調(diào)度自動化信息直采直送要求，系統(tǒng)能實現(xiàn)遠方故障分析、裝置故障診斷和定值管理。

2 改造范圍

將4#發(fā)變組、5#發(fā)變組、中央信號、110kV母聯(lián)及南鋁Ⅱ線、110kV宿屯線南鋁Ⅰ線控制屏共5面控制屏拆除并進行集控改造；將7面高低壓廠用電控制屏移位并進行集控改造；新安裝110kV線路及發(fā)變組測控屏、6kV廠用電測控屏、自動準(zhǔn)同期控制屏、遠動通訊屏、測控線纜轉(zhuǎn)接箱、廠用電控制柜線纜轉(zhuǎn)接箱、電源分配柜、集控操作臺等多面屏柜，實現(xiàn)集中控制。

3 改造施工

3.1 #4發(fā)變組、#5發(fā)變組及110kV系統(tǒng)控制屏控制改造

將4#發(fā)變組、5#發(fā)變組、中央信號、110kV母聯(lián)及南鋁Ⅱ線、110kV宿屯線南鋁Ⅰ線控制屏共5面控制屏全部拆除，在原屏柜下方電纜夾層室內(nèi)相對應(yīng)位置安裝線纜轉(zhuǎn)接箱，將原屏柜內(nèi)線纜全部接至轉(zhuǎn)接箱內(nèi)，再將ECS控制所需線纜從轉(zhuǎn)接箱接至測控屏及同期屏。

原有手操式開關(guān)分合閘均通過電氣控制系統(tǒng)（ECS）實現(xiàn)，通過ECS發(fā)出指令至同期裝置，同期裝置根據(jù)指令選擇相應(yīng)所要操作斷路器的同期點進行同期判別，發(fā)出同期合閘指令；原屏柜測量表計、光字牌全部接入ECS系統(tǒng)，各保護裝置發(fā)出的報警信號及其他數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線經(jīng)遠動通訊屏接入ECS系統(tǒng)，就地硬接線報警信號通過測控裝置接入ECS系統(tǒng)。

3.2 高低壓廠用電控制屏移位及控制改造

根據(jù)集控室總體布局，需要將7面高低壓廠用電控制屏按原排列順序全部移位，保留原有手操控制，并同時實現(xiàn)ECS控制。在原屏柜下方電纜夾層室內(nèi)相對應(yīng)位置安裝線纜轉(zhuǎn)接箱，將原屏柜內(nèi)線纜全部接至轉(zhuǎn)接箱內(nèi)，再從轉(zhuǎn)接箱接至原廠用電控制屏，同時將ECS控制所需線纜從轉(zhuǎn)接箱接至測控屏及同期屏。

改造后廠用電系統(tǒng)同期方式分為兩種：一種是ECS控制，通過ECS發(fā)出指令至同期裝置，同期裝置根據(jù)指令選擇相應(yīng)所要操作斷路器的同期點進行同期判別，發(fā)出同期合閘指令；另一種是原屏柜手動操作，操作方式不變，通過原中央信號繼電器屏同期繼電器進行同期監(jiān)測。

改造后原屏柜測量表計、光字牌全部接入ECS系統(tǒng)，各保護裝置發(fā)出的報警信號及其他數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線經(jīng)遠動通訊屏接入ECS系統(tǒng)，就地硬接線報警信號通過測控裝置接入ECS系統(tǒng)。

4 設(shè)備配置及功能

本次改造將110kV線路、主變、發(fā)電機、電抗器以及6kV進線及廠變的顯示、控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一改造，通過增加測控裝置和智能通訊設(shè)備及后臺監(jiān)控系統(tǒng)，采集電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)等電氣量信息，實現(xiàn)后臺系統(tǒng)對現(xiàn)場開關(guān)設(shè)備的遠方分合閘，電流、電壓等電氣量的監(jiān)視，達到綜合自動化控制水平。

設(shè)備配置分成兩個層次，即變電站層和間隔層。變電站層及站級主站層，由監(jiān)控系統(tǒng)主站、遠動主站構(gòu)成，監(jiān)控系統(tǒng)由一臺工控機和監(jiān)控軟件組成。間隔層及繼電保護、測控裝置層，通過以太網(wǎng)直接接到交換機上跟后臺相連，后臺對相關(guān)設(shè)備進行保護、測量和控制各間隔單元保留應(yīng)急手動操作跳、合閘手段，各間隔單元互相獨立、互不影響。

4.1 測控裝置

本次改造共配置了4臺測控裝置（型號RCS9704C），分別接入原110kV線路及發(fā)變組控制屏、6kV室I段廠用電控制屏、6kV室II段廠用電控制屏、6kV室III段廠用電控制屏相關(guān)電氣量。通過測控裝置交流采樣回路采集每臺現(xiàn)場設(shè)備的電流、電壓等數(shù)據(jù)，在后臺中實現(xiàn)有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及有功、無功電度脈沖的統(tǒng)計計算；通過測控裝置內(nèi)遙信開入采集每臺斷路器位置、手車位置及刀閘位置，在后臺中能夠準(zhǔn)確反映出目前供電回路的開關(guān)及刀閘狀態(tài)；通過測控裝置內(nèi)的遙控回路結(jié)合后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)遠方對開關(guān)的分、合控制。

4.2 自動準(zhǔn)同期屏

采用RCS-9659數(shù)字式準(zhǔn)同期裝置，配置20個點的同期功能，通過該裝置對發(fā)變組、110kV配電裝置、電抗器、6kV廠用電系統(tǒng)等共計13路同期點進行檢同期或檢無壓合閘操作。

4.3 遠動通訊屏

配置了集規(guī)約轉(zhuǎn)換、遠程調(diào)度、GPS對時于一體的遠動通信裝置(型號為RCS-9698N），4臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機(型號為PCS-9882C）。

RCS-9698N遠動通信裝置用于收集全站測控單元、保護裝置以及智能電子設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后通過模擬通道、數(shù)字通道或網(wǎng)絡(luò)向變電站當(dāng)?shù)鼗蛘哌h方的監(jiān)控系統(tǒng)傳送，同時接收監(jiān)控系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)命令并向變電站設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)執(zhí)行。

PCS-9882C工業(yè)以太網(wǎng)交換機，負(fù)責(zé)采集整個站內(nèi)保護裝置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)保護信息資源共享。支持24個100Mbps快速以太網(wǎng)接口和四個100Mbps千兆以太網(wǎng)接口。

4.4 后臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)

4.4.1 硬件配置：DELL 790MT商用機（主機），10/100M網(wǎng)卡、聲卡，音箱，語音報警，打印機HP LJ5600 A3系列2套。

4.4.2 后臺軟件PCS9700

運行畫面顯示功能：顯示站點一次系統(tǒng)接線圖，并通過點擊設(shè)備顯示相應(yīng)設(shè)備規(guī)格型號等參數(shù)和電量參數(shù)，實時顯示各開關(guān)的工作狀態(tài)；顯示站點一次系統(tǒng)潮流圖，顯示檢測到的各電量和非電量參數(shù)，以表格方式顯示報警信息等顯示功能。

遙控功能:具備就地/主站/遠方三級控制，能完成對開關(guān)的分合控制，具備保護功能壓板的投退、信號復(fù)歸等控制功能。為確?？刂频恼_性，系統(tǒng)提供延時控制、返校檢查、拒動重發(fā)、成組控制等功能。系統(tǒng)經(jīng)過鍵盤和鼠標(biāo)的控制輸出相應(yīng)的操作記錄，此記錄為加密記錄，其屬性為只讀。系統(tǒng)能對主設(shè)備的電氣操作實現(xiàn)閉鎖。對各斷路器和開關(guān)，在后臺計算機上通過鼠標(biāo)（鍵盤）進行操作時可設(shè)置不同身份的操作員密碼和具有操作確認(rèn)功能，以防誤操作。

PCS9700系統(tǒng)還具備運行記錄功能、報警功能、報表功能、運行管理功能、計算功能、事故追憶功能、事件順序記錄功能（SOE）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、打印等功能。

5 結(jié)語

通過本次改造該廠實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的集控操作、監(jiān)視、自動報表生成等功能，提高了自動化水平，降低了職工的勞動強度。

[1]陳良根,張進,田蘭.ECS在巴蜀江油電廠的應(yīng)用[J].四川電力,2003.

[2]高偉.計算機控制系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2000.

[3]黃小悅,常盛.新型發(fā)電廠廠用電電氣監(jiān)控系統(tǒng)[J].繼電,2008.36(12):35.39.