電氣控制系統(tǒng)改造研究

【關(guān)鍵詞】ECS 系統(tǒng)；提質(zhì)改造

引言

電氣控制系統(tǒng)ECS（Electrical Control System）承擔著4臺發(fā)電機組、400V主聯(lián)絡開關(guān)、10kV及以上所有高壓開關(guān)和電氣系統(tǒng)的保護、測量、控制、分析等綜合功能，并在ECS畫面顯示各系統(tǒng)設備狀態(tài)、工況，而且還承擔對發(fā)變電機組及各配電設備事故、預告、保護動作后的報警、光字牌顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄等功能，ECS系統(tǒng)涉及電氣系統(tǒng)的所有重要部分。

一、ECS系統(tǒng)改造的必要性

原ECS因設計及系統(tǒng)開發(fā)原因存在的問題：

1.不符合電力網(wǎng)絡安全要求

國家電網(wǎng)對于網(wǎng)絡安全管理要求的升級，要求基于Windows系統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須更換且所有服務器必須國產(chǎn)化，以適應新的網(wǎng)絡安全形勢。而我廠原ECS系統(tǒng)只能安裝于WIN7操作系統(tǒng)，不符合電網(wǎng)網(wǎng)絡安全要求。

2.服務器老化崩潰，監(jiān)控運行不穩(wěn)定

經(jīng)常出現(xiàn)服務器無故障死機，無法正常啟動，重啟成功后，數(shù)據(jù)更新速度慢，不利于長期穩(wěn)定的監(jiān)控運行。

3.數(shù)據(jù)中斷，不穩(wěn)定

電量數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)經(jīng)?？D、不刷新，報表打開之后無數(shù)據(jù)顯示，不利于數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，也不利于對整個系統(tǒng)的精細化管理。

4.后臺復雜，拓展性不強

后臺程序復雜，出現(xiàn)問題后需廠家到現(xiàn)場參與解決，不利于問題處理的時效性，且專業(yè)人員無法修改相關(guān)后臺數(shù)據(jù)[4]。

5.功能不完善

無報警篩選功能，不利于報警信息讀?。粺o電量分析功能，不利于精細化管理[5]。

二、ECS系統(tǒng)改造的重點與難點

（一）ECS系統(tǒng)改造重點

ECS系統(tǒng)改造的重點內(nèi)容如下：

表1 改造的重點任務匯總

（二）ECS系統(tǒng)改造難點

ECS系統(tǒng)改造難點主要有：

1.時間緊

改造工期與半邊廠房停電檢修重合（工期4～5天），時間壓縮嚴重。

2.任務重

改造過程中，需將4臺發(fā)電機測控裝置、4臺主廠房公用測控裝置、2臺升壓站公用測控裝置、8臺主變測控裝置、2臺線路測控裝置、1臺母線測控裝置、遠動裝置和數(shù)臺通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換機、4臺ECS服務器和操作員站進行更新改造，其中每臺測控裝置接線在150—200根，還同時需對每根接線及相關(guān)信號進行一一核對。

三、ECS系統(tǒng)改造方案與實施流程

（一）ECS系統(tǒng)改造方案

新增加的ECS監(jiān)控系統(tǒng)需要更換測控裝置、轉(zhuǎn)換器、交換機、遠動設備、監(jiān)控主機以及后臺軟件系統(tǒng)等，采取逐步改造替換的方法，改造中，舊系統(tǒng)與新系統(tǒng)同時運行，互不影響。改造方案制定過程中，考慮到縮短施工工期及節(jié)約改造成本，改造只更換遠動設備屏體，部分新設備通過重新制作面板等安裝在原有屏體上，屏體內(nèi)的外部電纜不動，端子的位置盡量不動。技術(shù)人員完成屏體內(nèi)部至端子排的接線工作。另外為了方便工程的順利進行，此次改造ECS監(jiān)控系統(tǒng)站控層所有設備，包含服務器、操作員站、網(wǎng)絡設備、規(guī)約轉(zhuǎn)換器等間隔層設備與測控裝置，可以按照停電間隔逐步調(diào)試改造。遠動設備待全部替換完成后與電力公司自動化進行調(diào)試，調(diào)試成功后投入新的遠動設備。為保證后臺系統(tǒng)的安全性，改造后臺監(jiān)控采用國產(chǎn)安全操作系統(tǒng)，采用國產(chǎn)計算機和交換機設備，滿足電網(wǎng)公司下發(fā)的網(wǎng)絡安全文件的要求。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用北京四方的CSC-2000（V2）監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足技術(shù)要求。CSC-2000系統(tǒng)的總體功能特色主要有：

完全的分層分布式設計，間隔設備耐惡劣環(huán)境，可分散分布安裝，省空間、省電纜、性價比極具競爭力。完全面向間隔配置，運行維護方便，可靠性高。平等對立的主站，運行可靠，擴展方便。功能強大、性能可靠的間隔層裝置。

間隔測控裝置CSI-200E功能強大、配置靈活，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠程/就地控制、就地LCD間隔單元圖形顯示、間隔設備管理、網(wǎng)絡通信、防誤閉鎖等功能。

監(jiān)控網(wǎng)絡采用雙網(wǎng)絡冗余配置以提高通信的可靠性。實現(xiàn)遠方、后臺及就地三種控制方式，遙控正確率100％。間隔測控裝置CSI-200E相互之間可以通信，實現(xiàn)按電氣單元的操作閉鎖及不同電氣單元之間的操作聯(lián)鎖，提高可靠性。

CSC-2000（V2）監(jiān)控系統(tǒng)具有簡便靈活的工程設計，成熟可靠、友好美觀的人機接口，以及長期的售后服務和質(zhì)量保證。

（二）ECS系統(tǒng)改造方案實施流程

根據(jù)設計施工圖紙仔細核對電纜數(shù)量、規(guī)格、彎制護管、電纜敷設、掛電纜吊牌、電纜整理與固定、二次接線、電纜防火。

主要施工工序流程如下：

四、ECS系統(tǒng)改造后應用舉例

（一）聯(lián)絡線線損數(shù)據(jù)的有效收集與分析

原ECS系統(tǒng)因服務器老化、數(shù)據(jù)異常中斷等因素，導致許多重要數(shù)據(jù)被遺忘，有些甚至被隱藏在程序當中，無法被運行人員監(jiān)控與分析，ECS系統(tǒng)改造之后，因數(shù)據(jù)更新速度快且能有效收集，也因為新ECS系統(tǒng)可拓展性強，專業(yè)人員可根據(jù)運行的實際情況，新增各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如聯(lián)絡線線損相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，新ECS系統(tǒng)針對聯(lián)絡線線損進行了實時線損數(shù)據(jù)的顯示、線損日報表、月報表統(tǒng)計等，具體畫面見下圖：

也正是基于對聯(lián)絡線線損數(shù)據(jù)的持續(xù)收集、分析與研究，給后續(xù)聯(lián)絡線管母改造有利于降低線損提供了數(shù)據(jù)支撐，也能為今后的各項分析提供數(shù)據(jù)支撐。

（二）主變損耗數(shù)據(jù)調(diào)用與分析

基于聯(lián)絡線線損的計算方法與實現(xiàn)途徑，在新ECS系統(tǒng)方便進入后臺讀取原始數(shù)據(jù)的條件下，調(diào)用主變前后兩端開關(guān)上的電度表數(shù)據(jù)，集成了主變損耗日報表、月報表（見下圖），這對于長期穩(wěn)定運行后的高壓變壓器，便于對比投運前期與運行某一段時間后的變壓器損耗變化情況，從損耗變化的角度監(jiān)控變壓器運行情況。

（三）數(shù)據(jù)的實時曲線與歷史曲線的建立

為了隨時調(diào)取某一數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)的變化情況，以便分析設備的運行狀態(tài)，在新ECS系統(tǒng)可擴展性的基礎上，逐一建立了各個數(shù)據(jù)的實時曲線與歷史曲線，以2#聯(lián)絡線電流為例，展示實時曲線與歷史曲線圖。

總結(jié)

經(jīng)過對ECS系統(tǒng)的提質(zhì)改造，主要有以下幾點成效：

1.將基于Windows系統(tǒng)構(gòu)架的操作系統(tǒng)更換為Linux系統(tǒng)，同時采用國產(chǎn)高性能服務器，不僅滿足電網(wǎng)進網(wǎng)安全許可，且提高了ECS的穩(wěn)定性，防止因ECS崩潰導致的全廠停電事故。

2.新ECS系統(tǒng)內(nèi)各項電氣數(shù)據(jù)能有效收集、更新，新增的聯(lián)絡線線損及主變損耗等新功能，對運行精細化管理有很大的提升作用，運行值班人員對于負荷的精確控制，能有效提高發(fā)電效率及降低廠用電率。

3.后臺程序相對簡單可靠，可拓展性強，便于專業(yè)人員進入后臺程序處理相關(guān)問題，獲取最原始數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)歷史曲線與實時曲線，數(shù)據(jù)存儲周期長，有利于運行及檢修人員判斷設備的運行狀態(tài)，提高了設備的可靠性。

5.電氣組及部分運行人員全程參與新系統(tǒng)的改造工作，對該系統(tǒng)有了更加深入地了解，并能對新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、報表系統(tǒng)進行編輯、維護、更新，滿足了一些特定需求。