用電監(jiān)控系統(tǒng)在張掖電廠的應用

　　一、ECS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的優(yōu)缺點
　　
　　用電監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)（ECS）是為協(xié)調電廠熱控與電氣自動化的同步發(fā)展，提高發(fā)電廠廠用電電氣控制管理水平而開發(fā)的在線系統(tǒng)。傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式，是把電氣控制直接引入DCS，將斷路器位置信號等開關量直接接入DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電壓電流等模擬量通過變送器轉換成4～20mA電流后接入DCS系統(tǒng)，經(jīng)處理后進入監(jiān)控中心。這種方式的缺點是：①由于采用了變送器，二次接線復雜，造價高，抗干擾能力差，精度不高。②通過DCS采用專用硬件和軟件實現(xiàn)電氣邏輯，這些邏輯對速度要求較高時，加重了DCS負擔，代價大，并且由于DCS實現(xiàn)電氣功能的方式是I/O采集信號后通過主控單元完成算法，實時性較差，不易滿足電氣要求。③電氣控制依賴于DCS，沒有提升電氣專業(yè)的運行水平和管理水平。④投產(chǎn)初期由于DCS投入較晚致使電氣控制失去遠主控制功能。⑤增加了DCS硬件，沒有實現(xiàn)真正的分散控制。
　　近年來電力工業(yè)不斷發(fā)展，電力自動化技術實用化程度的不斷提高，新一代的ECS電氣控制系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)DCS的成熟技術，采用先進的現(xiàn)場總線和開放的通訊接口，ECS的優(yōu)點是：變千百根電纜為一根，可節(jié)約大量電纜；控制功能下放到現(xiàn)場，使控制信號傳輸?shù)臏蚀_性、實時性、快速性和可靠性大為提高；現(xiàn)場總線通信協(xié)議標準化省去I／O端子柜和控制柜后，使控制室占地面積大大減少并使系統(tǒng)簡化，帶來了系統(tǒng)設計、安裝、調試和維護費用的降低及工作量的減少；有利于控制室的防火和火電廠的安全運行。在張掖發(fā)電廠采用廠用電監(jiān)控系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)）和DCS系統(tǒng)同時并存的方式，構成了更完善的分布式控制系統(tǒng)。
　　
　　二、張掖電廠廠用電監(jiān)控系統(tǒng)(ECS)的特點
　　
　　1、簡化高效的分層分布式網(wǎng)絡結構。采用流行的三層結構，結構簡單清晰，間隔層的微機保護測控裝置和通訊層的主控單元，通訊接入裝置采用了基于嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)的通訊技術，可以直接和站控層多臺計算機進行以太網(wǎng)通訊，省卻了基于現(xiàn)場工業(yè)總線通訊技術的間隔層裝置和以太網(wǎng)站控層計算機之間必需的介質及規(guī)約轉換，減少了通信的環(huán)節(jié)和成本，消除了通訊層的故障瓶頸，提高了通信可靠性；同時可以充分發(fā)揮以太網(wǎng)傳輸速度高（10M/100M）、容量大、成本低、開放性好和網(wǎng)絡拓撲結構靈活的特點。2、雙機雙網(wǎng)的設計。站控層中的多臺計算機可以采用雙以太網(wǎng)、雙數(shù)據(jù)庫服務器及雙操作員工作站；間隔層的微機保護測控裝置和通信接入裝置可以提供相互獨立的雙以太網(wǎng)口，組成冗余備份的雙網(wǎng)。3、合理的內網(wǎng)通訊機制。站控層的多臺計算機和通訊管理層的主控單元、間隔層的微機保護裝置之間采用基于標準TCP/IP協(xié)議、具有很強開放性的通訊規(guī)約。
　　
　　三、工程概述和應用實例
　　
　　甘肅省“十五”重點工程項目張掖電廠是“2×300MW”的火力發(fā)電廠，在2005年12月已經(jīng)投入運行，廠用電監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）運行穩(wěn)定、反映良好，整個廠用電監(jiān)控系統(tǒng)的設計是根據(jù)西北電力設計院提供的技術要求結合電廠實際情況及6KV系統(tǒng)、400V系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊要求而完成的，主要保護和監(jiān)控對象有發(fā)電機變壓器組保護、啟備變保護、主廠房電動機、勵磁系統(tǒng)、廠用電快切系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等的監(jiān)視和控制管理。張掖電廠的控制層次和對象可分為站控層、通訊管理層和間隔層三級控制系統(tǒng)結構，電廠監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡采用分層分布式網(wǎng)絡。站控層通訊網(wǎng)由于信息流量大、開放性要求高，故采用以太網(wǎng)。通訊管理層到間隔層通訊媒介采用光纖和電纜（雙絞線），通信規(guī)約采用CSPA2004 TCP/IP通信傳輸規(guī)約。間隔層的微機保護測控裝置就地安裝在開關柜上，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡采用LONWORKS總線網(wǎng)絡，LONWORKS總線網(wǎng)絡采用主動上送式規(guī)約，變化量上送的模式，實時性好，占用信道帶寬少響應速度較快，不受通信規(guī)約為CSC2000RTU通信傳輸規(guī)約的限制。甘肅省張掖發(fā)電廠，機爐大聯(lián)鎖里的電動機，其跳合閘命令及斷路器位置信號可以用硬接線和通信線兩種并存方式傳送，但以硬接線信號優(yōu)先，而且跳合閘命令只用硬接線方式。從理論上和實踐上得出，目前這種現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的實時性和可靠性已經(jīng)很有保障。
　　
　　四、廠用電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景和預測
　　
　　廠用電電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS（Electrical Control System，ECS），保留了傳統(tǒng)DCS的成熟技術，采用先進的現(xiàn)場總線和開放標準，將能取代DCS中的電氣自動化，用微機保護測控裝置取代DCS的電氣1/0。從經(jīng)濟分析比較（單臺300MW機組ECS與DCS一體化控制）一體化控制系統(tǒng)設計方案的綜合技術性能水平高，信息量是常規(guī)應用方式的兩倍；采用一體化控制系統(tǒng)設計方案機組自動化水平得到整體性提高，且節(jié)約投資410萬元到700萬元（其中：控制系統(tǒng)硬件資源配置節(jié)約230萬元、控制電纜減少節(jié)約402萬元），采用一體化控制系統(tǒng)設計方案，工程控制系統(tǒng)（DCS＋ECS）總投資可節(jié)省投資15％，一體化控制系統(tǒng)設計方案的技術經(jīng)濟性能高于常規(guī)方式，具有極高的性價比。廠用電監(jiān)控系統(tǒng)作為ECS的一部分已首先在發(fā)電廠中推廣。它的特點可歸納為：面向對象，功能獨立；電氣系統(tǒng)操作很少，保護動作快速；功能下放；可靠性要求極高；基于現(xiàn)場總線；分層分布控制。現(xiàn)場總線技術的優(yōu)勢有：①完全替代4一20mA模擬信號，實現(xiàn)傳輸信號數(shù)字化，從而易于現(xiàn)場布線，且降低了電纜安裝和保養(yǎng)費用，提高了可靠性；②控制、報警、趨勢分析等功能分散在現(xiàn)場儀表和裝置中，簡化了上層系統(tǒng)；③各廠家產(chǎn)品的交互操作和互換使用，給用戶進行系統(tǒng)組織提供了方便；④實現(xiàn)自動化儀表技術從模擬數(shù)字技術向全數(shù)字技術的轉化，自動化系統(tǒng)從封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉變。
　　我國大中小型電廠在廠用電電氣控制系統(tǒng)（ECS）在我國的應用還剛剛起步，落后于國外的企業(yè)。因此，應積極推進廠用電控制系統(tǒng)（ECS）在電廠中的應用，為實現(xiàn)電廠的全面數(shù)字化奠定堅實的基礎。
　　（作者單位：黑龍江省阿城繼電器股份有限公司）