電廠600MW機(jī)組電氣控制系統(tǒng)ECS設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

呂松臣

摘 要：我國(guó)電力行業(yè)是生產(chǎn)技術(shù)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷優(yōu)化。作為現(xiàn)代行業(yè)發(fā)展中最重要的技術(shù)之一，電子信息技術(shù)對(duì)提高電廠生產(chǎn)質(zhì)量和效率具有十分關(guān)鍵的意義，同時(shí)也是推動(dòng)我國(guó)電力生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)、對(duì)整個(gè)電力生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理的重要前提條件。ECS是電氣控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，從各種因素出發(fā)對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行充分考量及補(bǔ)充使意見(jiàn)非常重要的任務(wù)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和電廠生產(chǎn)的效率產(chǎn)生直接影響。因此，本文將對(duì)電廠中600MW機(jī)組電氣控制系統(tǒng)ECS設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：電廠600MW機(jī)組；電氣控制系統(tǒng)；ECS設(shè)計(jì)要點(diǎn)

信息技術(shù)發(fā)展使我國(guó)各行業(yè)工作的發(fā)展效率加快，特別是像電力系統(tǒng)這樣對(duì)運(yùn)行精確性要求較高的生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用跟家普遍。而針對(duì)目前人們對(duì)用電需求增加所帶來(lái)的生產(chǎn)要求增加的情況，增強(qiáng)電廠的分散控制（DCS）效果成為電廠建設(shè)發(fā)展的重要任務(wù)，同時(shí)還要建立相應(yīng)的信息監(jiān)視（SIS）和生產(chǎn)管理（MIS）體系，這些技術(shù)及制度體系在電廠系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用能夠在很大程度上為我國(guó)生產(chǎn)質(zhì)量提高創(chuàng)造了有力前提，對(duì)我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展有明顯的積極性意義。

1 電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

電氣監(jiān)控系統(tǒng)為提高電氣系統(tǒng)自動(dòng)化與管理水平，用計(jì)算機(jī)與測(cè)量保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)總線和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)運(yùn)行、保護(hù)、故障管理及診斷等功能的自動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)。主要用于發(fā)電廠用電系統(tǒng)。電氣控制和熱工自動(dòng)化兩個(gè)系統(tǒng)相比在要求與運(yùn)行中不同點(diǎn)很多，電氣控制主要特點(diǎn)是：

600MW機(jī)組侮2臺(tái)共用1臺(tái)變壓器，任一機(jī)組故障或者檢修不能影響另一臺(tái)正常運(yùn)行，ECS控制考慮控制方式，確保1臺(tái)機(jī)組ECS控制共用部分；同時(shí)，另一ECS能實(shí)時(shí)監(jiān)視，這種控制權(quán)可實(shí)現(xiàn)切換。

電氣設(shè)備連鎖邏輯簡(jiǎn)單，但本身操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜機(jī)組電氣系統(tǒng)并入DCS，控制系統(tǒng)要有較高可靠性。除了能正常啟停與操作，還能實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行異常與事故各種數(shù)據(jù)及狀態(tài)，提高操作指導(dǎo)與應(yīng)急處理，保證自動(dòng)控制最安全工況下工作。

近年來(lái)，分散控制DCS性能提高，可靠性、開(kāi)發(fā)性與性價(jià)比也提高，機(jī)、爐、電的安全、經(jīng)濟(jì)與穩(wěn)定運(yùn)行是電廠自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。汽機(jī)與鍋爐DCS中控制非常成熟，監(jiān)控系統(tǒng)并入DCS成為可能，將發(fā)電廠控制系統(tǒng)ECS并入DCS中，大大提高機(jī)組自動(dòng)控制水平與安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，鍋爐、汽機(jī)與發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，提高運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)一體化控制，為全廠管控一體化給出條件。

2 電氣控制系統(tǒng)ECS設(shè)計(jì)

2.1 硬連接

很多電廠對(duì)ECS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)聯(lián)系用直接連接，開(kāi)關(guān)量和模擬量直接接入DCS或輸出模塊，稱硬連接。這種接口受限電纜與采樣點(diǎn)數(shù)量，一臺(tái)機(jī)組電氣I/O點(diǎn)接入DCS約在3000點(diǎn)數(shù)據(jù)量有限，導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)量、定值整定、電量與潮流報(bào)表等運(yùn)行參數(shù)在DCS無(wú)法反應(yīng)。此種接口屬常規(guī)設(shè)計(jì)，但可靠性高完善DCS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電氣量，勢(shì)必增加電纜和I/O插件模塊，導(dǎo)致投資增大。

如果用通信接口，通信線纜接到ECS主機(jī)可解決DCS數(shù)據(jù)量不夠。用通信接口，要電氣系統(tǒng)侮個(gè)對(duì)象獨(dú)立微機(jī)型測(cè)控裝置，這些裝置有現(xiàn)場(chǎng)總線接口，支持Canbus與Modbus等通信規(guī)約。電氣人員的開(kāi)關(guān)量與模擬量由保護(hù)裝置采集后，經(jīng)總線網(wǎng)傳至ECS系統(tǒng)，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳至DCS通信，實(shí)現(xiàn)信息共享其優(yōu)點(diǎn)是大量保護(hù)裝置信息與參數(shù)能被監(jiān)視，省去大量I/O插件與控制電纜、電量變送器按600MW機(jī)組電氣信息量占DCS中I/O點(diǎn)比例來(lái)估計(jì)，整體工程投資大大降低。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）采用分層式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證運(yùn)行安全性與可靠性，系統(tǒng)分為三層：間隔層、系統(tǒng)層與通信管理層。

2.2.1 間隔層

就間隔層來(lái)看，其在電廠600MW機(jī)組電氣控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜合智能單元設(shè)備的有序分散，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行精準(zhǔn)采取，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。通過(guò)研究分析可知，該間隔層內(nèi)包含多種功能，主要體現(xiàn)在測(cè)量、通信、控制等多個(gè)方面，并包含一定特殊功能。在實(shí)際應(yīng)用中，間隔層能夠依照系統(tǒng)運(yùn)行綜合需求開(kāi)展分散布置，以確保系統(tǒng)各項(xiàng)功能的高效發(fā)揮。一般情況下，以間隔分散布置作為主要因素，系統(tǒng)功能配置具有一定獨(dú)立性。在機(jī)組電氣控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，間隔層的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行規(guī)范監(jiān)控，以便在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間進(jìn)行妥善處理。該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，間隔層內(nèi)部設(shè)備主要包含發(fā)變組、電源切換裝置以及10KV綜合測(cè)控裝置等，不同的裝置均具有其獨(dú)特的功能，通過(guò)各項(xiàng)設(shè)備的協(xié)調(diào)配合，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。間隔層中控制單元的安裝具有一定特殊性，其基于現(xiàn)場(chǎng)總線為主要介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)與管理機(jī)的有序通信。

2.2.2 系統(tǒng)層

由工程師站、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。對(duì)系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)或者歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)有監(jiān)視、打印、報(bào)表生成與系統(tǒng)自診斷等功能，設(shè)備集中系統(tǒng)層為外部系統(tǒng)給出網(wǎng)絡(luò)與串行接口，達(dá)到信息共享。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，根據(jù)運(yùn)行配備操作員站，以供人員操作。也可取消該種站，讓DCS操作員站操作，保留一工程師站為備用與維護(hù)，這樣達(dá)到一體化管理。

2.2.3 通信管理層

通信管理層是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)組成方式，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有非常重要的意義。其使用性能、配置情況和運(yùn)行的整體安全性對(duì)通信層的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行功能和服務(wù)器運(yùn)行的質(zhì)量有一定影響。在整個(gè)通信層運(yùn)行使其可操作性非常重要，多種配置設(shè)備在運(yùn)行時(shí)都應(yīng)該遵照相關(guān)的規(guī)章制度來(lái)嚴(yán)格執(zhí)行，這樣才能確保其整體運(yùn)行質(zhì)量得到有效提高，同時(shí)滿足電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中間隔層的配置需要。為滿足和間隔層通信，根據(jù)間隔層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、位置配置管理機(jī)電廠工程中，管理機(jī)按電氣安裝地點(diǎn)配置。

2.3 帶有控制間隔層設(shè)備接口方式

在整個(gè)電廠運(yùn)行的過(guò)程中，生產(chǎn)過(guò)程會(huì)受到很多因素影響，其中包含很多不同專業(yè)的步驟，總體構(gòu)成非常復(fù)雜。其中所涉及到的輔助機(jī)械和電機(jī)活動(dòng)和操作都是由DCS控制系統(tǒng)來(lái)完成的。在具體操作在中，為提高系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，相關(guān)工作人員需要對(duì)給水泵、二次風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行控制，在接線時(shí)需要將其中一些硬接線進(jìn)行保留；另外，開(kāi)關(guān)分位、分閘等位置在運(yùn)行過(guò)程中可以完成相關(guān)命令的執(zhí)行任務(wù)，采用半通信的模式來(lái)完成操作；而類似于電源線及變壓器等系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可以不通過(guò)DCS系統(tǒng)的控制來(lái)完成所有操作過(guò)程，通過(guò)全通訊的方式來(lái)完成數(shù)據(jù)的上傳和分析。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電廠機(jī)組設(shè)備的ECS設(shè)計(jì)是一項(xiàng)由多個(gè)環(huán)節(jié)共同組成的復(fù)雜的工作環(huán)節(jié)，其整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程會(huì)受到多種因素共同作用而發(fā)生變化。在本文中通過(guò)討論對(duì)600MW機(jī)組的ECS設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析能夠促進(jìn)我國(guó)城市建設(shè)質(zhì)量提高的重要前提，對(duì)我國(guó)電力行業(yè)運(yùn)行水平提高具有基礎(chǔ)的推動(dòng)作用。對(duì)電廠600MW機(jī)組電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化能夠在很大程度上為電廠生產(chǎn)水平及管理效果提高奠定基礎(chǔ)，是電力行業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是推動(dòng)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。

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