火電廠電氣控制系統(tǒng)（ECS）的功能和組成

徐衛(wèi)平

在ECS系統(tǒng)中，間隔層設(shè)備按照需要就地安裝。凡是有在ECS系統(tǒng)進行遙控、遙測、遙信、遙調(diào)要求的廠用電氣系統(tǒng)間隔層設(shè)備，應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字化。采用分散式就地安裝的集保護、測量、控制、通信于一體的綜合智能終端設(shè)備，如微機式發(fā)變組保護裝置、電動機綜合保護測控裝置、微機廠用電快切裝置等。這設(shè)備分散于各個電氣部件，做到了分層布置，可靠性高，使ECS與DCS的控制水平一致。

1 ECS系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

根據(jù)單元機組的運行和電氣系統(tǒng)的特點，應(yīng)將發(fā)電機-變壓器組和廠用電源系統(tǒng)的控制都納入ECS中，主要包括以下功能：

500kV/220kV斷路器、隔離開關(guān)的監(jiān)視（控制由NCS實現(xiàn)）。

發(fā)變組系統(tǒng)（包括發(fā)變組保護、廠高變保護、勵磁變保護、變壓器風(fēng)冷控制）。

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)

高壓廠用電源系統(tǒng)（包括廠用快切功能）

低壓廠用電源系統(tǒng)（含400VPC和MCC的測控）

高壓啟動/備用變壓器控制

柴油發(fā)電機組和保安電源

直流系統(tǒng)和UPS裝置

自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)

電氣DAS數(shù)據(jù)采集。電壓、電流、有功、無功、溫度等參數(shù)以及開關(guān)刀閘的運行狀態(tài)監(jiān)視，各種工況下數(shù)據(jù)的記錄，實現(xiàn)SOE功能等。

自動抄表功能

目前，廠用電的抄表基本由手工完成，有些電廠配置了專業(yè)的抄表系統(tǒng)。利用測控裝置本身的計量功能或電度表的脈沖信號，可以在上位機進行電量的在線統(tǒng)計。有了各點的實時潮流，對分析電廠能耗，改進運行方式有重要意義。

自動發(fā)電控制（AGC）

自動發(fā)電控制可以使電廠實時接收中調(diào)的負(fù)荷指令，快速跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的變化，增強機組調(diào)頻調(diào)峰能力。

2 電氣控制系統(tǒng)ECS的實現(xiàn)模式

ECS系統(tǒng)在發(fā)展過程中，隨著器件技術(shù)的不斷進步，并在IT技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷推動下，形成了若干發(fā)展階段，產(chǎn)生了不同的實現(xiàn)模式。

2.1 ECS的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式

火電廠ECS傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式是由DCS設(shè)置單獨的電氣控制器（DPU），經(jīng)過I/O卡件（AI、DI、SOE、DO）實現(xiàn)對電氣部分的采集和控制。電氣部分的特殊控制功能，如繼電保護、勵磁、同期并網(wǎng)、廠用電源切換、故障錄波等都由獨立的電氣裝置完成，與DCS無關(guān)。電氣部分的繼電保護功能由獨立的電氣保護裝置完成，DCS的I/O卡件與電氣的繼電保護獨立工作，沒有聯(lián)系。DCS所需的所有測點都由DCS中的I/O卡件完成，這些卡件也只完成最基本的采集功能。I/O部分與電氣回路采用電纜連接，模擬量的采集需要安裝變送器。

這種方式在傳統(tǒng)DCS熱工自動化的基礎(chǔ)上納入了對電氣部分的監(jiān)控，從功能上實現(xiàn)了熱工、電氣專業(yè)的合作，具有重大意義。該模式實現(xiàn)了初步的一體化控制，進而支持了DCS納入其他自動化系統(tǒng)，是一種技術(shù)進步。在DCS上實現(xiàn)了對電氣關(guān)鍵部分的測量和控制，從而使得整個自動化系統(tǒng)的性能得到提升。另一方面，在DCS和電氣保護完全分離時，保護可以采用集成電路型等非職能保護，保護的非智能化決定了DCS只能采用完全獨立的的測控手段實現(xiàn)電氣部分的控制。隨著微機保護的發(fā)展，電氣綜合保護測控裝置能夠?qū)崿F(xiàn)基于交流采樣和數(shù)字算法技術(shù)的保護、測量、錄波、控制和通信，該領(lǐng)域的技術(shù)條件和ECS的實現(xiàn)方法發(fā)生了變化。

2.2 DAS方式的ECS實現(xiàn)模式

隨著廠用電系統(tǒng)綜合保護測控裝置的出現(xiàn)，間隔層的I/O可以由電氣保護測控裝置實現(xiàn)。功能完善的保護測控裝置能夠依靠交流采樣和數(shù)字算法實現(xiàn)下列測控（I/O）功能：電氣量測量功能（I，U，P，Q，電量等）；開關(guān)量采集功能（DI，SOE和保護事件）；電能質(zhì)量采集功能（電壓波動、諧波、三相不平衡、頻率偏差、電壓跌落、閃變）；故障錄波功能；控制功能（DO、PLC）；自診斷功能；對時功能等。

DCS獨立實現(xiàn)了電氣控制，ECS僅作為DCS的一個數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，為DCS的MNI工作站層/實時數(shù)據(jù)庫提供一些電氣部分的I/O信息。DCS通過I/O和硬接線采集電氣回路的電壓電流、功率、開關(guān)位置、保護動作信號和相關(guān)的SOE，并實現(xiàn)對電動機啟停/開關(guān)合跳的控制。ECS以現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)的方式連接間隔層的保護測控裝置，將這些裝置視為電氣DAS的I/O卡件。ECS實現(xiàn)對電氣部分的監(jiān)控和管理，通信管理機可以兼有部分工程師站的功能。ECS通過通信管理機向DCS轉(zhuǎn)發(fā)所需的電氣I/O信息，從而豐富了DCS對電氣部分的信息采集，因此稱為DAS模式。

2.3 保留關(guān)鍵硬接線的FECS方式的ECS實現(xiàn)模式

在DAS模式的ECS中，DCS可以得到電氣部分的信息，但未能實現(xiàn)對該類信息的有效利用。更有效的應(yīng)用方式是要求ECS的I/O信息直接從DCS的DPU層進入DCS，從而直接代替DCS的I/O采集的電氣信息參與DCS計算、控制和連鎖。

ECS可以經(jīng)通信網(wǎng)關(guān)將電氣/O信息提供給其它系統(tǒng)，如SIS系統(tǒng)等，使得ECS成為電廠數(shù)字化監(jiān)控和管理的基礎(chǔ)系統(tǒng)之一。該模式的ECS以通信和I/O方式集成其他電氣子系統(tǒng)，包括勵磁、同期裝置、廠用快切、直流和UPS、發(fā)變組保護、故障錄波等，通信接口可以獲得以上智能設(shè)備較為豐富的運行信息。如果某一子系統(tǒng)的通信接口有困難，可以通過ECS的測控裝置采集硬接線信息。上述子系統(tǒng)的I/O信息將與ECS間隔層裝置的I/O信息同等對待，共同構(gòu)成ECS的實時數(shù)據(jù)庫。

該模式的ECS具有完整的FECS監(jiān)控主站。FECS主站系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)和高級系統(tǒng)構(gòu)成。SCADS系統(tǒng)包括通信前置子系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、歷史庫、報警、圖形、報表、計算程序、作業(yè)程序等軟件模塊；高級應(yīng)有包括智能操作票、五放閉鎖、設(shè)備管理、工程邏輯組態(tài)、可靠性分析、拓?fù)浞治?、?jīng)濟性分析、電量計量、小電流選線、Web發(fā)布等。