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作者簡介：楊凌波（1975-），湖南東安人，電氣工程師，控制工程專業碩士研究生。
摘 要：本文介紹了電廠電氣系統控制系統（ECS）的范圍，結合工程實際的應用情況分析了ECS在電廠分散控制系統（DCS）中的控制特點、功能和要求，并就ECS在電廠DCS中應用的實現方式及其相應的硬件配置、軟件功能等問題進行了有益的探討，為以后同類工程提供借鑒。
關鍵詞：ECS；DCS；應用
Abstract：This paper introduces the application domain of the power plant’s electrical controls system（ECS），analyses their characteristic，function and demand of the distributed controls system（DCS）applied in the power plant by the practical application.The realization manner，hardware configurations，and software functions of ECS’s applications in the DCS of power plant are discussed，which is helpful for the similar projects in the future.
Key words：ECS；DCS；Application
1 引言
隨著電廠中發電機組向大容量、高參數以及多單元發展，特別是以計算機及網絡技術為基礎的分散控制系統（DCS）技術不斷提高及其在國內各類電廠廣泛應用之后，實現爐、機、電集中管理，使電廠主控室爐、機、電控制水平協調發展，提高全廠的自動化水平的需要越來越迫切。目前主流DCS基本都可以實現數據采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）、鍋爐安全保護（FSSS）、燃燒器管理（BMS）、汽機緊急保護跳閘（ETS）、電液調節（DEH）等系統的控制、調節功能。而電廠中另一主要控制系統――電氣控制系統（ECS）仍然采用較常規的控制手段：使用獨立的電氣保護配套的監控系統，配備專門的配電人員監控，同時負責動力變壓器；設置單獨的操作盤/臺，通過一對一硬手操方式，由鍋爐或汽機操作人員完成工藝過程中的電氣控制。爐、機控制與電氣控制日益顯得不協調，也越來越不能滿足工藝上數據共享的要求。為了解決這一矛盾，有效的辦法就是將ECS納入DCS之中，這樣既利用DCS已成熟的分散控制技術，提供相關工藝參數的全廠顯示，并且能將DCS中的報警與ECS的設備控制調節有機地結合起來，通過DCS強大的邏輯運算能力使電氣防誤操作、備自投等功能實現更方便、更完備，有效提高整個ECS的安全性和可靠性。同時還可以起到省投資、省人力、省主控制室面積，便于集控值班運行的作用。
2 工程概述
廣東韶關鋼鐵集團有限公司熱電廠第二熱電站共3臺220t/h CFB鍋爐、2臺220t/h高爐煤氣鍋爐、2臺60MW汽輪發電機組、1臺37MW汽動鼓風機組和2臺43MW汽動鼓風機組。配套1座35kV區域變電站其中包括2臺升壓變和2臺配電變，2臺升壓變和2臺發電機組組成發變組。ECS監控的范圍包括35kV區域變電站內設備、2套發變組以及5臺鍋爐和2臺汽輪機的高低壓電氣輔機設備等。本文根據工程中具體實施過程，就ECS在電廠DCS中應用的有關問題進行分析和探討。
3 ECS在DCS中的應用
3.1 DCS中ECS的監控范圍
根據火電廠的工藝運行以及電氣控制的要求，工程中主要有以下電氣設備被納入DCS中ECS的監控范圍：
①發電機（包括發電機并網開關柜、發電機本體及其冷卻系統等）；
②變壓器（包括與發電機組成發變組的變壓器、廠用動力變壓器等）；
③高、低電動機（包括鍋爐和汽機高、低壓電機本體，電機線圈及軸承溫度等）；
④高、低壓廠用電源系統（包括廠用高、低壓電源進線柜、母聯柜和電源饋線柜等）；
⑤直流系統和UPS系統（僅監測）；
⑥繼電保護裝置的報文信息（僅監視）。
按照該廠的規定，其中高、低壓電動機的啟停操作和電機運行狀態、電機電流、線圈及軸承溫度等的監視由鍋爐或汽機相關操作人員負責，其它部分的操作及監視由電氣值班員負責。
3.2 DCS中ECS的特點
電氣系統與爐、機系統相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，它的主要特點表現為：
①電氣設備相對爐、機設備而言控制對象少，操作頻率低，但其控制的準確性、可靠性要求更高。傳統電氣系統的控制操作都需要經過嚴格的程序：接令－操作員操作－監護人員確認－操作指令發出，由此確保操作的準確性和可靠性。而一般DCS程序中無此確認程序，因此，ECS納入DCS中后，需要增加專門的監護員的確認程序。
②電氣設備的保護動作和調節要求可靠性更高，動作速度更快。如電氣保護動作速度要求在40ms以內；同期和勵磁操作時，轉速、電壓和滑壓等的調節控制要求在5ms以內，同步鑒定相位差5°～20°；高壓廠用電快切裝置快速切換時間一般小于60～80ms。因此，不能通過DCS中的ECS實現上述的電氣保護、調節功能，仍采用專門的繼電保護裝置、勵磁調節裝置、自動準同期裝置、高壓廠用電快切裝置等。但本工程中低壓設備大都有低電壓延時保護或取消了低壓脫扣，因此在ECS中實現了低壓電快切功能。投運至今已經4年，所有動作可靠。
③廠用電受電工期一般比DCS投入時間要早1個月以上，而且ECS一經投入基本不能停運，也不允許因為爐、機的DCS的組態、調試工作影響ECS。根據一般電廠施工經驗，在廠用電受電時，DCS一般尚未投運。若要將ECS納入DCS中統一控制，必須采用先進的多域系統DCS，它可以實現單個域的相對獨立，又能實現各域的數據共享；各域可以單獨組態下裝，互不影響；在操作員站上，可以通過切換域方式，查看與操作其它域的設備和數據；也可以在同一畫面中顯示和操作不同域中的設備和數據。將ECS單列為一個域，在工程前期把ECS那個域的邏輯程序與監控畫面先行組態、調試完成，就可以解決ECS要比整個DCS早投運的矛盾。
④繼電保護裝置的報文信息實時性和準確性要求高。因為110kV系統以下的供電系統中一般不配置錄波裝置，所以故障及事故狀態下繼電保護裝置的報文信息實時性和準確性就關系到非常重要了。在本工程中，所有保護動作信息都通過SOE模塊（比一般的DI模塊采樣頻率更高）接入到ECS中，確保繼電保護裝置的報文信息實時性和準確性。
3.3 DCS中ECS的功能
①開關控制。電氣設備的正常起、停和其它運行操作等，都可以通過D0模塊及其輸出繼電器觸點，并入其就地控制柜內的分、合閘回路，實現分、合閘控制。
②位置監視。根據開關輔助觸點返回狀態量DI點，通過CRT上開關的不同的顏色，顯示開關的分閘、合閘，遠方、就地等狀態。部分重要信號，還可同時接入就地監控屏上的閃光報警器。
③調節控制。對變頻器等設備的調節可以通過AO模塊輸出4～20mA電流信號直接調節變頻器頻率輸出，輕松實現電氣設備的調節功能。
④數據監視。電流、電壓、頻率、有功、無功、溫度等參數通過變送器轉換成4～20mA的AI點形式送入DCS，進行數據的采集、顯示、參與順控、低壓電源自投、聯鎖啟動、閉鎖合閘等。
⑤報文、曲線監視。開關變位、操作記錄、控制回路監視等報警信息，保護動作信息和電流、電壓、溫度等參數的曲線記錄可以很方便的通過DCS的中間變量進行組態、顯示；而且通過DCS強大邏輯運算能力可以將AI量進行比較顯示狀態告警或事故停機，還可以參與聯鎖，實現快切甚至五防等功能。這些功能的實現都非常的方便，滿足甚至超過一般火電廠內電氣控制規程要求。同時，由于ECS納入DCS，工藝設備和電氣設備處于同一個時鐘系統下，所有的操作記錄、SOE信號、事故時相關參數曲線等不再有時間差，對事故的分析非常有利。
4 ECS在DCS中應用的問題
一般DCS的設計人員、安裝人員和維護人員都是由熱工專業的人完成，因此ECS在DCS中應用時，就要特別注意ECS與一般DCS的不同點。
（1）因為ECS納入DCS后，控制系統的輸出點與AC220V、AC380V電壓等級的設備、回路接觸的機會就大大的增加。若AC220V、AC380V電壓串入DCS系統中，就會可能燒壞大批弱電設備。因此需要設計人員在設計中充分考慮到強、若電的隔離問題。同樣的，在施工過程中，施工人員也要注意這個問題，避免燒壞設備。
（2）DCS控制軟件在用戶權限、權限分級可以做得很細致、到位，但是在操作監護上缺乏足夠的認識，需要在設計聯絡會上明確提出：要求DCS廠家必須具備ECS操作時所必須的由監護人員確認的程序。
（3）目前主流DCS控制程序的掃描周期在100～200ms左右，達不到電氣保護動作、高壓廠用電快切、同期和勵磁調節的要求，所以ECS納入DCS控制后，必須保留繼電保護裝置、高壓廠用電快切裝置、勵磁調節裝置和自動準同期裝置等，確保這些功能的準確性、可靠性和靈敏性。
（4）由于DCS設備安裝、調試等工作在工期上一般要晚于廠用電送電，所以ECS納入DCS控制后，在廠用電設備安裝調試的同時開展了DCS中ECS部分的安裝調試，使其投運在廠用電受電之前。另外，還需要注意DCS的機柜室、操作室的土建工程也必須同步或提前完成。
（5）繼電保護裝置的報文信息量非常大，而且實時性和準確性要求高。因此對保護動作報文信息最好通過SOE模塊接入DCS中；對于其它數據信息和報文信息最好通過通訊的方式接入DCS中，因為若所有信息都通過硬接線接入DCS中不但需要大量的DI模塊，也需要繼電保護裝置本身增加大量的開關點輸出板。這樣既可以滿足繼電保護裝置的報文信息實時性和準確性的要求，也可以降低工程投資。
——轉自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號