淺談電氣控制系統(tǒng)（ECS）的應用和發(fā)展

經(jīng)文駒

摘 要： 隨著電廠生產(chǎn)管理的要求不斷提高，電氣設備智能化水平的不斷提升，電氣控制系統(tǒng)（ECS）功能得到了進一步擴展。將ECS、NCS及電氣各類專用智能設備（如同期、微機保護、自動勵磁等）采用通訊方式與DCS系統(tǒng)接口，作為一個DCS系統(tǒng)中一個相對獨立的子系統(tǒng)，實現(xiàn)同一平臺，便于監(jiān)控、管理、維護；即廠級電氣綜合保護監(jiān)控的概念。

關鍵詞： 功能擴展；電氣控制系統(tǒng)；電氣綜合自動化

在電力行業(yè)飛速發(fā)展的今天， 企業(yè)為了適應智能化管理的需要，采用信息、智能技術，建立SIS（實時信息系統(tǒng)）、MIS（生產(chǎn)管理系統(tǒng)）系統(tǒng)已成為必然趨勢。為了適應“廠網(wǎng)分家，競價上網(wǎng)”這一新的形勢，建立信息共享、管理、決策平臺，已成為必然趨勢。

一、電氣控制對象的特點和要求

電氣控制量與熱控相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點如下。

（1）電氣控制系統(tǒng)相對熱機設備而言控制信息采集量小，操作頻率低，但強調快速性、準確性。

（2）電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快；同時對抗干擾要求較高。

（3）電氣控制系統(tǒng)（ECS）主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，聯(lián)鎖保護較多。

二、常規(guī)ECS系統(tǒng)的實現(xiàn)功能和水平

大多數(shù)電廠和DCS廠家所實現(xiàn)的ECS控制功能主要局限在以下幾個方面。

1、監(jiān)視部分：發(fā)變組系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，廠用電系統(tǒng)，直流系統(tǒng)和UPS電源系統(tǒng)，所控電氣設備開關、閘刀的狀態(tài)監(jiān)視；中央信號及事故報警、追憶功能。

2、控制部分：發(fā)變組電氣一次設備的控制、聯(lián)鎖，發(fā)電機程序起停，勵磁調節(jié)；廠用電源的操作；電氣接地系統(tǒng)管理；斷路器、隔離開關的控制。

三、功能擴展后的ECS系統(tǒng)實現(xiàn)功能和集中監(jiān)控水平

1、設計原則

對于發(fā)電機組和廠用電部分的操作，運行人員可以在ECS系統(tǒng)的運行工作站上實現(xiàn)，為發(fā)電系統(tǒng)提供了繼電保護功能和信息管理功能。

（1）系統(tǒng)的可靠性設計原則：重要設備和關鍵環(huán)節(jié)考慮冗余設計，如發(fā)變組保護等；通訊網(wǎng)絡采用雙網(wǎng)，網(wǎng)絡具有自診斷和糾錯功能。

（2）系統(tǒng)的大容量實時數(shù)據(jù)庫，滿足大容量數(shù)據(jù)采集的要求。

（3）系統(tǒng)的實時性設計原則：選用高速工業(yè)以太網(wǎng)/現(xiàn)場總線，通訊主控單元選用工業(yè)計算機。

（4）通信服務器、通訊網(wǎng)絡采用冗余方式，每個控制設備可采用主/備雙通道，故障時自動切換，確保系統(tǒng)正常運行。

（5）快速的主/備機故障切換機制，確保主/備機數(shù)據(jù)的一致性。

2、電氣控制系統(tǒng)（ECS）的監(jiān)控對象及應具備的功能

（1）電氣ECS監(jiān)測和控制的對象主要有

發(fā)變組，AVR（自動勵磁調節(jié)裝置）、同期裝置、高、低壓廠用電源開關，6KV廠用電動機，直流系統(tǒng)，UPS電源，保安電源及柴油機。監(jiān)測量包括電流、電壓、功率、頻率、電能和溫度量等；信號量包括斷路器、隔離開關以及接地開關的位置信號、繼電保護裝置動作及報警信號、運行監(jiān)視信號等。

（2）主要實現(xiàn)功能

（a）數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與處理：模擬量采集包括電流、電壓、功率、頻率等電量和溫度等非電量。數(shù)字量采集包括斷路器，隔離開關以及接地刀閘的位置信號，保護動作信號、運行監(jiān)視信號等，并實現(xiàn)如下功能： 定時采集、越限報警、設備異常報警、事件順序記錄（SOE）和操作記錄；脈沖量的采集包括電度等，并實現(xiàn)如下功能：應能連續(xù)采集電度脈沖量，對采集的電度量進行分時段和方向進行統(tǒng)計等。對主要電氣設備運行參數(shù)和設備狀態(tài)進行監(jiān)視。如：電氣一次系統(tǒng)設備運行狀態(tài)、各主要電氣量（電流、電壓、頻率、功率）等的實時值，各機組及全廠發(fā)電容量曲線，各種保護信息及報表，控制操作過程記錄及報表，事故追憶記錄報告或曲線，操作票和各種統(tǒng)計報表。

（b）控制操作：正常運行時，不允許在廠用電綜合保護及監(jiān)控系統(tǒng)進行操作，其操作權交由機組DCS?？刂品绞椒譃榫偷乜刂?、主控層或DCS控制。操作命令的優(yōu)先級為：就地控制——站控層或DCS控制。同一時間只允許一種控制方式有效。

（c）報警：在電氣工程師站當所采集的模擬量發(fā)生越限，數(shù)字量變位及計算機系統(tǒng)自診斷故障時應進行報警處理。

（d）事件順序記錄（SOE）及事故追憶：對斷路器位置信號、繼電保護動作信號等開關量進行事件順序記錄，分辨率應不大于1ms。在出現(xiàn)事故后，能追憶事故前后一定時間內的變化情況。

（e）運行管理：運行操作指導、事故分析檢索、在線設備分析、模擬操作；其他日常管理，如操作票、自動抄表、設備管理、工作票管理，運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理等。

四、采用擴展功能的ECS系統(tǒng)（或稱為電氣綜合自動化系統(tǒng)）的特點和優(yōu)點

1、特點

（1）開放的網(wǎng)絡結構：采用高速交換式以太網(wǎng)網(wǎng)絡結構，提高網(wǎng)絡通訊的帶寬，保證數(shù)據(jù)的高速交換；支持各種基于不同協(xié)議的設備與系統(tǒng)的互聯(lián)。

（2）系統(tǒng)功能的模塊化設計，系統(tǒng)功能的模塊化、層次化，功能的任意組合，同時提供數(shù)據(jù)庫應用的API開發(fā)接口。

（3）與相關系統(tǒng)的無縫連接，可實現(xiàn)多種方案的DCS接入方式，同時可與SIS、MIS連接。

2、優(yōu)點

（1）設備就地安裝，與DCS間通過數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)連接，可節(jié)約大量測量控制電纜，經(jīng)濟效益明顯。

（2）采用電氣綜合自動化系統(tǒng)后，最大限度的利用已有資源，系統(tǒng)的電氣信息量極大豐富，且交換不受限制。

（3）可實現(xiàn)運行分析、畫面顯示、報表生成、打印、人機接口、事件記錄、報警、事故追憶、防誤閉鎖等豐富的電氣自動化應用功能，組織成一個分層分布式的電氣監(jiān)控系統(tǒng)。

五、應用前景及展望

應該說，功能擴展的ECS系統(tǒng)首次將微機保護技術、現(xiàn)場總線技術實際應用到電廠電氣自動化，實現(xiàn)了電廠廠用電部分的綜合自動化[1]。同時，在保證DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)相對獨立性的同時，使ECS與DCS緊密聯(lián)系，發(fā)揮DCS強大的監(jiān)視、記錄、運算等手段，將這些設備納入到DCS應用功能中，可以對這些智能設備進行參數(shù)的整定，監(jiān)視，SOE記錄等。給用戶帶來的方便，提高機組的運行、管理水平，實現(xiàn)了電廠機、爐、電的一體化運行。這將是今后DCS系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

目前，在很多電廠已接受這種思路和選型，使得電廠的綜合自動化水平上一個新的臺階，應用前景非常廣闊。

參考文獻

[1]金君斌.電氣控制系統(tǒng)自動化設計研究[J].內燃機與配件，2018（04）：69-70.