電氣控制系統(E C S)改造方案設計與應用

孫偉(山東兗礦集團有限公司南屯電力分公司，山東 鄒城 273500)

1 概述

兗礦集團有限公司南屯電力分公司裝機容量2×50MW，“三爐兩機”（3×220t/h+2×50MW）配置，電氣系統的控制還停留在常規的表計、光字牌、手操站水平，改造完成后，南屯電力分公司4#發變組、5#發變組、110kV系統、高低壓廠用電系統實現集中控制，各系統相關開關、狀態指示、電流、電壓顯示，各類報警信號等功能在集控系統中實現。

南屯電力分公司電氣控制系統（ECS）改造采用南瑞繼保電氣公司的RCS-9000系統，該系統具備“五遙”功能。該綜合自動化系統應用CANBUS現場總線技術，采用分層、分布式結構，間隔層裝置按一次設備為對象布置，以變電站層、間隔層兩層設備結構構成，硬件系統作為間隔層設備的通用硬件，遠動與監控系統共用間隔層信息采集裝置，專用遠動主站從測控網絡上獲取所需要的信息直接遠傳至調度中心，滿足調度自動化信息直采直送要求，系統能實現遠方故障分析、裝置故障診斷和定值管理。

2 改造范圍

將4#發變組、5#發變組、中央信號、110kV母聯及南鋁Ⅱ線、110kV宿屯線南鋁Ⅰ線控制屏共5面控制屏拆除并進行集控改造；將7面高低壓廠用電控制屏移位并進行集控改造；新安裝110kV線路及發變組測控屏、6kV廠用電測控屏、自動準同期控制屏、遠動通訊屏、測控線纜轉接箱、廠用電控制柜線纜轉接箱、電源分配柜、集控操作臺等多面屏柜，實現集中控制。

3 改造施工

3.1 #4發變組、#5發變組及110kV系統控制屏控制改造

將4#發變組、5#發變組、中央信號、110kV母聯及南鋁Ⅱ線、110kV宿屯線南鋁Ⅰ線控制屏共5面控制屏全部拆除，在原屏柜下方電纜夾層室內相對應位置安裝線纜轉接箱，將原屏柜內線纜全部接至轉接箱內，再將ECS控制所需線纜從轉接箱接至測控屏及同期屏。

原有手操式開關分合閘均通過電氣控制系統（ECS）實現，通過ECS發出指令至同期裝置，同期裝置根據指令選擇相應所要操作斷路器的同期點進行同期判別，發出同期合閘指令；原屏柜測量表計、光字牌全部接入ECS系統，各保護裝置發出的報警信號及其他數據通過網線經遠動通訊屏接入ECS系統，就地硬接線報警信號通過測控裝置接入ECS系統。

3.2 高低壓廠用電控制屏移位及控制改造

根據集控室總體布局，需要將7面高低壓廠用電控制屏按原排列順序全部移位，保留原有手操控制，并同時實現ECS控制。在原屏柜下方電纜夾層室內相對應位置安裝線纜轉接箱，將原屏柜內線纜全部接至轉接箱內，再從轉接箱接至原廠用電控制屏，同時將ECS控制所需線纜從轉接箱接至測控屏及同期屏。

改造后廠用電系統同期方式分為兩種：一種是ECS控制，通過ECS發出指令至同期裝置，同期裝置根據指令選擇相應所要操作斷路器的同期點進行同期判別，發出同期合閘指令；另一種是原屏柜手動操作，操作方式不變，通過原中央信號繼電器屏同期繼電器進行同期監測。

改造后原屏柜測量表計、光字牌全部接入ECS系統，各保護裝置發出的報警信號及其他數據通過網線經遠動通訊屏接入ECS系統，就地硬接線報警信號通過測控裝置接入ECS系統。

4 設備配置及功能

本次改造將110kV線路、主變、發電機、電抗器以及6kV進線及廠變的顯示、控制系統進行統一改造，通過增加測控裝置和智能通訊設備及后臺監控系統，采集電流、電壓、開關狀態等電氣量信息，實現后臺系統對現場開關設備的遠方分合閘，電流、電壓等電氣量的監視，達到綜合自動化控制水平。

設備配置分成兩個層次，即變電站層和間隔層。變電站層及站級主站層，由監控系統主站、遠動主站構成，監控系統由一臺工控機和監控軟件組成。間隔層及繼電保護、測控裝置層，通過以太網直接接到交換機上跟后臺相連，后臺對相關設備進行保護、測量和控制各間隔單元保留應急手動操作跳、合閘手段，各間隔單元互相獨立、互不影響。

4.1 測控裝置

本次改造共配置了4臺測控裝置（型號RCS9704C），分別接入原110kV線路及發變組控制屏、6kV室I段廠用電控制屏、6kV室II段廠用電控制屏、6kV室III段廠用電控制屏相關電氣量。通過測控裝置交流采樣回路采集每臺現場設備的電流、電壓等數據，在后臺中實現有功功率、無功功率、功率因數以及有功、無功電度脈沖的統計計算；通過測控裝置內遙信開入采集每臺斷路器位置、手車位置及刀閘位置，在后臺中能夠準確反映出目前供電回路的開關及刀閘狀態；通過測控裝置內的遙控回路結合后臺系統，實現遠方對開關的分、合控制。

4.2 自動準同期屏

采用RCS-9659數字式準同期裝置，配置20個點的同期功能，通過該裝置對發變組、110kV配電裝置、電抗器、6kV廠用電系統等共計13路同期點進行檢同期或檢無壓合閘操作。

4.3 遠動通訊屏

配置了集規約轉換、遠程調度、GPS對時于一體的遠動通信裝置(型號為RCS-9698N），4臺工業以太網交換機(型號為PCS-9882C）。

RCS-9698N遠動通信裝置用于收集全站測控單元、保護裝置以及智能電子設備的數據，經規約轉換后通過模擬通道、數字通道或網絡向變電站當地或者遠方的監控系統傳送，同時接收監控系統的遙控、遙調命令并向變電站設備轉發執行。

PCS-9882C工業以太網交換機，負責采集整個站內保護裝置數據，實現保護信息資源共享。支持24個100Mbps快速以太網接口和四個100Mbps千兆以太網接口。

4.4 后臺計算機監控系統

4.4.1 硬件配置：DELL 790MT商用機（主機），10/100M網卡、聲卡，音箱，語音報警，打印機HP LJ5600 A3系列2套。

4.4.2 后臺軟件PCS9700

運行畫面顯示功能：顯示站點一次系統接線圖，并通過點擊設備顯示相應設備規格型號等參數和電量參數，實時顯示各開關的工作狀態；顯示站點一次系統潮流圖，顯示檢測到的各電量和非電量參數，以表格方式顯示報警信息等顯示功能。

遙控功能:具備就地/主站/遠方三級控制，能完成對開關的分合控制，具備保護功能壓板的投退、信號復歸等控制功能。為確?？刂频恼_性，系統提供延時控制、返校檢查、拒動重發、成組控制等功能。系統經過鍵盤和鼠標的控制輸出相應的操作記錄，此記錄為加密記錄，其屬性為只讀。系統能對主設備的電氣操作實現閉鎖。對各斷路器和開關，在后臺計算機上通過鼠標（鍵盤）進行操作時可設置不同身份的操作員密碼和具有操作確認功能，以防誤操作。

PCS9700系統還具備運行記錄功能、報警功能、報表功能、運行管理功能、計算功能、事故追憶功能、事件順序記錄功能（SOE）、數據轉發功能、打印等功能。

5 結語

通過本次改造該廠實現電氣系統的集控操作、監視、自動報表生成等功能，提高了自動化水平，降低了職工的勞動強度。

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[2]高偉.計算機控制系統[M].北京:中國電力出版社,2000.

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