火電廠電氣控制系統（ECS）的功能和組成

徐衛平

在ECS系統中，間隔層設備按照需要就地安裝。凡是有在ECS系統進行遙控、遙測、遙信、遙調要求的廠用電氣系統間隔層設備，應實現數字化。采用分散式就地安裝的集保護、測量、控制、通信于一體的綜合智能終端設備，如微機式發變組保護裝置、電動機綜合保護測控裝置、微機廠用電快切裝置等。這設備分散于各個電氣部件，做到了分層布置，可靠性高，使ECS與DCS的控制水平一致。

1 ECS系統實現的功能

根據單元機組的運行和電氣系統的特點，應將發電機-變壓器組和廠用電源系統的控制都納入ECS中，主要包括以下功能：

500kV/220kV斷路器、隔離開關的監視（控制由NCS實現）。

發變組系統（包括發變組保護、廠高變保護、勵磁變保護、變壓器風冷控制）。

發電機勵磁系統

高壓廠用電源系統（包括廠用快切功能）

低壓廠用電源系統（含400VPC和MCC的測控）

高壓啟動/備用變壓器控制

柴油發電機組和保安電源

直流系統和UPS裝置

自動準同期并網

電氣DAS數據采集。電壓、電流、有功、無功、溫度等參數以及開關刀閘的運行狀態監視，各種工況下數據的記錄，實現SOE功能等。

自動抄表功能

目前，廠用電的抄表基本由手工完成，有些電廠配置了專業的抄表系統。利用測控裝置本身的計量功能或電度表的脈沖信號，可以在上位機進行電量的在線統計。有了各點的實時潮流，對分析電廠能耗，改進運行方式有重要意義。

自動發電控制（AGC）

自動發電控制可以使電廠實時接收中調的負荷指令，快速跟蹤系統負荷的變化，增強機組調頻調峰能力。

2 電氣控制系統ECS的實現模式

ECS系統在發展過程中，隨著器件技術的不斷進步，并在IT技術、現場總線技術的不斷推動下，形成了若干發展階段，產生了不同的實現模式。

2.1 ECS的傳統實現方式

火電廠ECS傳統的實現方式是由DCS設置單獨的電氣控制器（DPU），經過I/O卡件（AI、DI、SOE、DO）實現對電氣部分的采集和控制。電氣部分的特殊控制功能，如繼電保護、勵磁、同期并網、廠用電源切換、故障錄波等都由獨立的電氣裝置完成，與DCS無關。電氣部分的繼電保護功能由獨立的電氣保護裝置完成，DCS的I/O卡件與電氣的繼電保護獨立工作，沒有聯系。DCS所需的所有測點都由DCS中的I/O卡件完成，這些卡件也只完成最基本的采集功能。I/O部分與電氣回路采用電纜連接，模擬量的采集需要安裝變送器。

這種方式在傳統DCS熱工自動化的基礎上納入了對電氣部分的監控，從功能上實現了熱工、電氣專業的合作，具有重大意義。該模式實現了初步的一體化控制，進而支持了DCS納入其他自動化系統，是一種技術進步。在DCS上實現了對電氣關鍵部分的測量和控制，從而使得整個自動化系統的性能得到提升。另一方面，在DCS和電氣保護完全分離時，保護可以采用集成電路型等非職能保護，保護的非智能化決定了DCS只能采用完全獨立的的測控手段實現電氣部分的控制。隨著微機保護的發展，電氣綜合保護測控裝置能夠實現基于交流采樣和數字算法技術的保護、測量、錄波、控制和通信，該領域的技術條件和ECS的實現方法發生了變化。

2.2 DAS方式的ECS實現模式

隨著廠用電系統綜合保護測控裝置的出現，間隔層的I/O可以由電氣保護測控裝置實現。功能完善的保護測控裝置能夠依靠交流采樣和數字算法實現下列測控（I/O）功能：電氣量測量功能（I，U，P，Q，電量等）；開關量采集功能（DI，SOE和保護事件）；電能質量采集功能（電壓波動、諧波、三相不平衡、頻率偏差、電壓跌落、閃變）；故障錄波功能；控制功能（DO、PLC）；自診斷功能；對時功能等。

DCS獨立實現了電氣控制，ECS僅作為DCS的一個數據采集子系統，為DCS的MNI工作站層/實時數據庫提供一些電氣部分的I/O信息。DCS通過I/O和硬接線采集電氣回路的電壓電流、功率、開關位置、保護動作信號和相關的SOE，并實現對電動機啟停/開關合跳的控制。ECS以現場總線或工業以太網的方式連接間隔層的保護測控裝置，將這些裝置視為電氣DAS的I/O卡件。ECS實現對電氣部分的監控和管理，通信管理機可以兼有部分工程師站的功能。ECS通過通信管理機向DCS轉發所需的電氣I/O信息，從而豐富了DCS對電氣部分的信息采集，因此稱為DAS模式。

2.3 保留關鍵硬接線的FECS方式的ECS實現模式

在DAS模式的ECS中，DCS可以得到電氣部分的信息，但未能實現對該類信息的有效利用。更有效的應用方式是要求ECS的I/O信息直接從DCS的DPU層進入DCS，從而直接代替DCS的I/O采集的電氣信息參與DCS計算、控制和連鎖。

ECS可以經通信網關將電氣/O信息提供給其它系統，如SIS系統等，使得ECS成為電廠數字化監控和管理的基礎系統之一。該模式的ECS以通信和I/O方式集成其他電氣子系統，包括勵磁、同期裝置、廠用快切、直流和UPS、發變組保護、故障錄波等，通信接口可以獲得以上智能設備較為豐富的運行信息。如果某一子系統的通信接口有困難，可以通過ECS的測控裝置采集硬接線信息。上述子系統的I/O信息將與ECS間隔層裝置的I/O信息同等對待，共同構成ECS的實時數據庫。

該模式的ECS具有完整的FECS監控主站。FECS主站系統由SCADA系統和高級系統構成。SCADS系統包括通信前置子系統、實時數據庫系統、網絡子系統、歷史庫、報警、圖形、報表、計算程序、作業程序等軟件模塊；高級應有包括智能操作票、五放閉鎖、設備管理、工程邏輯組態、可靠性分析、拓撲分析、經濟性分析、電量計量、小電流選線、Web發布等。