淺談發電廠廠用電氣監控系統（ＥＣＳ）

摘要:本文首先分析了現行發電廠廠用電氣監控系統相關的技術與硬件發展狀況，然后，對系統功能的解決方案做了簡要的介紹。最后，分析該系統的優點并展望未來的系統發展。

關鍵詞: 發電廠 廠用電氣 監控系統

自上世紀90年代以來，伴隨著半導體芯片技術、計算機技術和通信技術的高速發展，我國電力系統廠站自動化水平得以迅速提高，具體表現在火電機組的熱工控制全面采用分散控制系統(DCS)，水電機組的全盤自動化技術日趨成熟，變電站自動化發展更快，以分層分布為主要特征的綜合自動化技術得到廣泛應用。與此不相協調的是發電廠電氣系統的自動化水平發展緩慢，除部分繼電保護和自動裝置實現微機化并具備通訊功能外，大部分電氣監控仍然停留在控制屏臺上一對一的硬手操和常規儀表、光字牌的水平，控制邏輯一般由控制開關、繼電器和開關的輔助接點通過硬接線實現。隨著電力工業的快速發展，發電機組向大容量、高參數發展，隨之而來的監測任務增多，控制任務愈加復雜。常規的監控方式給日常的運行和維護帶來不便，安全性和可靠性也不高。近年來，以現場總線、工業以太網為代表的網絡通信技術在變電站綜合自動化系統的成功應用，使得發電廠廠用電氣監控系統(Electric Control System，ECS)應運而生，ECS的現行解決方案可歸結如下三類:硬接線方式 (原有DCS系統的擴展)、硬接線+通信方式、全通信方式。

1、硬接線方式 (原有DCS系統的擴展)

硬接線方式電氣信息通過硬接線接入DCS(見下圖)。接入信息主要包括開關量輸入(DI)、開關量輸出(DO)和模擬量輸入(AI)，接入方式為空接點和4mA-20mA直流信號。

硬接線方式結構

采用硬接線方式后，通過DCS的CRT實現了電氣相關信息的顯示報警與電氣設備的控制調節，有效提高了整個電氣控制的安全性和可靠性，同時擴大了DCS的控制范圍，實現了機爐電系統的一體化運行和監控。

硬接線方式的優點是:電氣量的I0模件柜集中布置，便于管理，設備運行環境好;信號傳輸中轉環節少，對現場信號的反應快速、可靠，連接電纜一次敷設正確后，發生故障的概率較低，維護工作量小。

2、硬接線+通信方式

硬接線+通信方式的ECS克服硬接線方式的不足，特別是對于接入DCS用于監測功能的信息，考慮采用通信方式部分取代硬接線，以現場總線、工業以太網為代表的網絡通信技術為基礎。一般采用分層分布體系結構，系統分為站控層、通信層和間隔層 。

站控層一般采用客戶服務器的分布式結構，由服務器、操作員工作站、維護工作站和通信網關等組成，構成電氣系統監控、管理和與DCS、管理信息系統(MIS)、監控信息系統(SIS)等自動化系統互聯的中心。

通信層一般以通信管理機為核心，對信息起到分組和上傳下達的作用，通過1OOMbit/S以太網接入站控層的實時主干網，廠用電綜保裝置通過RS-485或現場總線接入通信管理機，對于除廠用電綜保裝置外的第三方智能電氣設備，例如發變組保護、啟備變保護等，一般通過通信管理機實現通信接口和協議格式的轉換，從而實現完整的電氣系統聯網。

間隔層包括分散安裝的廠用電綜保裝置(例如電動機保護測控裝置、低壓變壓器保護測控裝置等)、380V電動機控制器、發變組保護、廠用電快切裝置等智能電氣設備，完成對電氣系統現場信息的采集、保護、控制和數據通信等功能。

3、全通信方式

在這種方式中，通信管理機按電廠工藝過程配置，參與工藝聯鎖控制的通信管理機與相應的DPU一對一進行通信，由于每個工藝過程的電動機綜保裝置數量較少，因而通信實時性較高，完全可以滿足電廠工藝聯鎖控制的要求。對于不參與工藝聯鎖的電氣信息，通過ECS站控層的通信網關接入DCS。

在發電廠廠用電氣監控系統(ECS)實施綜合自動化，其最終目標是運行人員憑借綜合自動化系統，通過操作員工作站的顯示器、鼠標和鍵盤對全廠電氣設備進行監控和管理。實現綜合自動化以后，不僅是電氣系統的控制模式將發生根本改變，發電廠的自動化水平和經濟效益也將得到很大程度的提高。其優越性體現在以下諸多方面:

1、電氣設備進入廠用電氣監控系統(ECS)后，取消了常規的強電控制屏臺，取消了大量的常規表計和光字牌，所有斷路器的控制操作均可在操作員工作站上實現軟手操，降低了勞動強度且節省投資。

2、發電機系統可實現由零起升速、升壓到并網帶初始負荷的程序控制和軟手操控制。

3、廠用電系統按啟動/停機階段和正常運行階段的要求實現程序控制和軟手操控制。

4、易于實現發電廠電氣系統防誤閉鎖功能，減少誤操作。

5、系統軟件為電氣各子系統提供結構清晰的系統圖，如發變組系統圖、廠用電系統圖、廠用電公用部分系統圖和升壓站系統圖等。

6、實現對所有電氣設備的測量、保護、控制、監視和信息管理。

隨著ECS系統的日趨穩定和通信技術的不斷發展，相信在不久的將來，通信速度和系統可靠性將完全得到保證，實質性地實現控制邏輯、提高電氣控制水平及系統運行管理水平，廠用電氣系統的控制完全由全通信方式實現，徹底取代硬接線形式，這樣也將真正得到用戶的廣泛接受和應用。

參考文獻:

1.錢亢木 大型火力發電廠廠用電系統 中國電力出版社.2001 北京 第一版 P1-P155;P209-P243

2.CSPA-2000發電廠電氣自動化系統說明書 北京四方繼保自動化股份有限公司 2004.7

3.PS6900電廠電氣自動化系統技術說明書 國電南京自動化規范有限公司 2005

4.錢可弭 新型發電廠電氣監控系統的架構與實現 廣東省電力設計研究院 2006.9

5.發電廠電氣保護及監控系統解決方案 深圳萬力達電氣股份有限公司 2006

6.DL/T 5136-2001 火力發電廠 變電所二次接線設計技術規程.2002-05-01 實施 中華人民共和國國家經濟貿易委員會發布

7.顏渝坪 現場總線控制系統--火電廠現代化控制、管理和決策的基石 中國電力 2003.20(2):P54-58

作者簡介:

王喆:1975年12月17日出生所在單位:中電投電力工程有限公司煙臺分公司 所在部門:安全質保部 職務:電氣工程師