電氣控制系統改造研究

【關鍵詞】ECS 系統；提質改造

引言

電氣控制系統ECS（Electrical Control System）承擔著4臺發電機組、400V主聯絡開關、10kV及以上所有高壓開關和電氣系統的保護、測量、控制、分析等綜合功能，并在ECS畫面顯示各系統設備狀態、工況，而且還承擔對發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、歷史數據記錄等功能，ECS系統涉及電氣系統的所有重要部分。

一、ECS系統改造的必要性

原ECS因設計及系統開發原因存在的問題：

1.不符合電力網絡安全要求

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

2.服務器老化崩潰，監控運行不穩定

經常出現服務器無故障死機，無法正常啟動，重啟成功后，數據更新速度慢，不利于長期穩定的監控運行。

3.數據中斷，不穩定

電量數據報表中的數據經常卡頓、不刷新，報表打開之后無數據顯示，不利于數據統計與分析，也不利于對整個系統的精細化管理。

4.后臺復雜，拓展性不強

后臺程序復雜，出現問題后需廠家到現場參與解決，不利于問題處理的時效性，且專業人員無法修改相關后臺數據[4]。

5.功能不完善

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

二、ECS系統改造的重點與難點

（一）ECS系統改造重點

ECS系統改造的重點內容如下：

表1 改造的重點任務匯總

（二）ECS系統改造難點

ECS系統改造難點主要有：

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、遠動裝置和數臺通訊協議轉換機、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信號進行一一核對。

三、ECS系統改造方案與實施流程

（一）ECS系統改造方案

新增加的ECS監控系統需要更換測控裝置、轉換器、交換機、遠動設備、監控主機以及后臺軟件系統等，采取逐步改造替換的方法，改造中，舊系統與新系統同時運行，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，屏體內的外部電纜不動，端子的位置盡量不動。技術人員完成屏體內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監控系統站控層所有設備，包含服務器、操作員站、網絡設備、規約轉換器等間隔層設備與測控裝置，可以按照停電間隔逐步調試改造。遠動設備待全部替換完成后與電力公司自動化進行調試，調試成功后投入新的遠動設備。為保證后臺系統的安全性，改造后臺監控采用國產安全操作系統，采用國產計算機和交換機設備，滿足電網公司下發的網絡安全文件的要求。

根據現場實際情況，采用北京四方的CSC-2000（V2）監控系統可以滿足技術要求。CSC-2000系統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，可實現數據采集、遠程/就地控制、就地LCD間隔單元圖形顯示、間隔設備管理、網絡通信、防誤閉鎖等功能。

監控網絡采用雙網絡冗余配置以提高通信的可靠性。實現遠方、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，實現按電氣單元的操作閉鎖及不同電氣單元之間的操作聯鎖，提高可靠性。

CSC-2000（V2）監控系統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量保證。

（二）ECS系統改造方案實施流程

根據設計施工圖紙仔細核對電纜數量、規格、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系統改造后應用舉例

（一）聯絡線線損數據的有效收集與分析

原ECS系統因服務器老化、數據異常中斷等因素，導致許多重要數據被遺忘，有些甚至被隱藏在程序當中，無法被運行人員監控與分析，ECS系統改造之后，因數據更新速度快且能有效收集，也因為新ECS系統可拓展性強，專業人員可根據運行的實際情況，新增各類數據統計，如聯絡線線損相關數據的統計與分析，新ECS系統針對聯絡線線損進行了實時線損數據的顯示、線損日報表、月報表統計等，具體畫面見下圖：

也正是基于對聯絡線線損數據的持續收集、分析與研究，給后續聯絡線管母改造有利于降低線損提供了數據支撐，也能為今后的各項分析提供數據支撐。

（二）主變損耗數據調用與分析

基于聯絡線線損的計算方法與實現途徑，在新ECS系統方便進入后臺讀取原始數據的條件下，調用主變前后兩端開關上的電度表數據，集成了主變損耗日報表、月報表（見下圖），這對于長期穩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控變壓器運行情況。

（三）數據的實時曲線與歷史曲線的建立

為了隨時調取某一數據在一段時間內的變化情況，以便分析設備的運行狀態，在新ECS系統可擴展性的基礎上，逐一建立了各個數據的實時曲線與歷史曲線，以2#聯絡線電流為例，展示實時曲線與歷史曲線圖。

總結

經過對ECS系統的提質改造，主要有以下幾點成效：

1.將基于Windows系統構架的操作系統更換為Linux系統，同時采用國產高性能服務器，不僅滿足電網進網安全許可，且提高了ECS的穩定性，防止因ECS崩潰導致的全廠停電事故。

2.新ECS系統內各項電氣數據能有效收集、更新，新增的聯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，便于專業人員進入后臺程序處理相關問題，獲取最原始數據。

4.數據歷史曲線與實時曲線，數據存儲周期長，有利于運行及檢修人員判斷設備的運行狀態，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的改造工作，對該系統有了更加深入地了解，并能對新系統數據庫、報表系統進行編輯、維護、更新，滿足了一些特定需求。