楊傳斌

（云南省火電建設公司，云南 昆明 650032）

電氣系統(tǒng)是發(fā)電機組三大系統(tǒng)之一，即鍋爐、汽機、電氣系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)通常采用獨立監(jiān)控方式。目前，電氣系統(tǒng)控制（Electric Control System,簡稱稱ECS）納入DCS的控制監(jiān)視范圍成為發(fā)電機組控制系統(tǒng)的應用研究課題。

目前，采用較多的方案是，電氣系統(tǒng)控制、監(jiān)視測點采用硬接線I/O直接接入DCS。但，由于需要接入的電氣系統(tǒng)控制、監(jiān)視信息量較多，DCS電氣量采集性能，方案無法完整的實現(xiàn)電氣系統(tǒng)監(jiān)控，使整個機組的監(jiān)控部分有一些缺失，數(shù)據(jù)即信息、控制不完整，機組的自動化程度未能達到要求。

為了有效利用DCS系統(tǒng)，發(fā)揮其監(jiān)控優(yōu)勢，使電氣系統(tǒng)的各種電氣量、開關量及監(jiān)視、信號量納入DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)火電機組控制一體化要求，使機組的整體監(jiān)控系統(tǒng)的自動化得到提高，便于機組的監(jiān)視控制，在云南宣威電廠六期擴建工程2×300MW機組的電氣控制方案中采用DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)一體化技術方案。

在云南宣威電廠六期擴建工程2×300MW機組控制主控制系統(tǒng)采用美國MCS公司maxDNA DCS系統(tǒng)產(chǎn)品，上海自動化儀表股份有限公司DCS公司供貨；ECS系統(tǒng)采用北京四方華能電網(wǎng)控制系統(tǒng)有限公司的CSPA2000電氣監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品。采用DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)通訊組合的控制系統(tǒng)一體化技術方案，實現(xiàn)機組鍋爐、汽機、電氣系統(tǒng)運行監(jiān)控數(shù)據(jù)采集、處理運算、監(jiān)視控制、連鎖保護功能。

宣威電廠六期工程2×300MW機組的電氣系統(tǒng)運行監(jiān)控采用CSPA2000型電氣監(jiān)控系統(tǒng)(ECS)，電廠電氣系統(tǒng)間隔層的控制設備采用1:1分散就地安裝，集保護、測量、控制、通信于一體的基于微處理器的微機綜合智能終端設備——測控單元裝置（SCU），如電動機綜合保護測控裝置、低壓變壓器保護測控裝置、廠用分支保護測控裝置、同期合閘裝置、廠用電快切裝置等）；各設備間通訊采用分段的LonWorker現(xiàn)場總線將分散的測控單元SCU終端設備的通信接口連接起來，通過分段的通信處理機（CSE）實現(xiàn)ECS系統(tǒng)設備級管理的控制層；通信處理機與ECS系統(tǒng)100M以太網(wǎng)聯(lián)接，組成電氣ECS系統(tǒng)網(wǎng)絡的信息層；ECS監(jiān)控系統(tǒng)信息網(wǎng)絡通過主站（CSPA）雙向通訊聯(lián)接至DCS系統(tǒng)信息網(wǎng)絡。采用CSPA2000型電氣監(jiān)控系統(tǒng)(ECS)后，一方面使測控單元SCU終端設備就地安裝，與ECS監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)通訊連接，節(jié)省測量、控制電纜，經(jīng)濟效益顯著；另一方面電氣監(jiān)控信息量（實時采集、計算、診斷、報警等）極大豐富，數(shù)據(jù)交換不受限制，與系統(tǒng)投資基本無關；再則，由于廠用電源系統(tǒng)采用綜合保護裝置，其保護、測量、控制一體化，減少了原來所需的電量變送器等設備，節(jié)約了成本。

宣威電廠六期工程采用電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）通信納入DCS系統(tǒng)的技術方案，改變了電氣監(jiān)控信息量經(jīng)I/O卡件接入DCS系統(tǒng)的傳統(tǒng)應用方式，技術方案是國內(nèi)乃至國際上首家采用，其結構特點如下：

CSPA2000通過通信網(wǎng)絡（LonWorks現(xiàn)場總線＋以太網(wǎng)）將電廠電氣系統(tǒng)的微機保護測控單元SCU組合為一個分層分布式的電氣計算機網(wǎng)絡實時監(jiān)控系統(tǒng)；

首次將微機保護技術、現(xiàn)場總線技術、通訊聯(lián)網(wǎng)技術組合應用到電廠自動化系統(tǒng)中，率先實現(xiàn)了電氣自動化系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)緊密集成，將成為該領域監(jiān)控系統(tǒng)應用技術的發(fā)展方向。

通過CSE200－DPU通信處理機與DCS系統(tǒng)DPU互聯(lián)直接通訊交換數(shù)據(jù)；通過SDPU(虛擬DPU)以太網(wǎng)互聯(lián)通訊方式與DCS系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，將電氣系統(tǒng)的監(jiān)控功能全面融入DCS系統(tǒng)，接受DCS系統(tǒng)的遙控命令，實時性、可靠性達到實用要求，從而實現(xiàn)發(fā)電廠的機、爐、電監(jiān)控一體化。這種綜合的電廠自動化技術方案擴展了DCS系統(tǒng)電氣部份的控制應用功能范圍，實現(xiàn)電廠電氣部分的綜合自動化的同時，全面提高了發(fā)電廠運行的自動化程度，符合監(jiān)控系統(tǒng)一體化的技術發(fā)展趨勢。

宣威電廠六期工程采用電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS電氣控制系統(tǒng)：DCS系統(tǒng)DPU配置有串行接口卡，ECS系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡化的電動機測控單元通訊接入DPU串行卡，可視為DCS的電氣專用遠程I/O測控單元。電動機測控單元按工藝系統(tǒng)劃分，分散接入DCS控制站，熱力工藝系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)監(jiān)控信息在DCS控制層集中，工藝、輔機聯(lián)鎖邏輯由DPU完成，實現(xiàn)監(jiān)控一體化。重要的跳閘、聯(lián)鎖信號采用硬接線聯(lián)接。

針對一些特殊的裝置。如廠用電、直流系統(tǒng)、UPS及其它專用裝置，在實際工程中采用通訊網(wǎng)絡網(wǎng)橋接入MAXNET，以虛擬DPU軟件運行通訊網(wǎng)絡網(wǎng)橋的方式，實現(xiàn)信息共享，監(jiān)控一體化。另外，電氣監(jiān)控系統(tǒng)（自供）有獨立的監(jiān)控通訊網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)庫管理，設置后臺工作站，實現(xiàn)高級監(jiān)控管理（定值狀態(tài)分析、錄波、小電流選線等）等其他功能，采用電氣ECS系統(tǒng)，其主要邏輯功能為：

1輔機系統(tǒng)電動機控制是非電量、電量綜合控制，控制對象是機組輔機系統(tǒng)轉動機械動力電動機的電氣開關。其中，每個電氣開關設備電量控制由測控單元獨立、自主完成；而非電量控制則由DCS系統(tǒng)控制單元（DPU）完成，非電量數(shù)據(jù)檢測處理由DCS系統(tǒng)DPU的I/O卡件承擔，DPU的SCS功能完成輔機設備非電量手動、順控啟停和保護聯(lián)鎖控制邏輯（設備間、子系統(tǒng)間等）運算，通過串口卡→現(xiàn)場總線→測控單元→控制電動機啟動、停止，該部分控制功能由原DCS系統(tǒng)的SCS功能完成。

2電動機測控單元分為：CSL216M、CSF102E、CSF102V三種類型，其模擬量有A相電流、C相電流、三相有功、有功電度，用于完成監(jiān)視功能，做報警、趨勢等;電流超額定要限制出力,(不包含啟動電流,延時躲過啟動電流)；開關量點的輸入信號為：事故音響、告警音響、保護動作總、裝置故障、裝置告警、斷路器位置、彈簧未儲能、控制回路斷線、遠方操作閉鎖、三跳失敗（保持）、控母斷線告警（保持）、過負荷告警（保持），開關量點的輸入用于信號功能為：事故音響是非DCS遙控指令的電氣跳閘，做報警顯示；告警音響表明沒有發(fā)生跳閘，但是情況非正常，用來做聲音報警；裝置告警也為報警顯示；三跳失?。ū３郑?、控母斷線告警（保持）、過負荷告警（保持）都做為報警顯示。開關量點的輸出信號：遙控合閘、遙控跳閘；遠方操作閉鎖表明DCS可控還是就地可控，用來閉鎖DCS控制輸出；控母斷線告警（保持）表明控制回路失電要閉鎖DCS控制輸出；保護動作總保持表明保護動作要閉鎖DCS合閘控制輸出，直到運行人員確認復歸；彈簧未儲能閉鎖控制合的輸出，但不閉鎖分的輸出；裝置故障表明DCS不可控要閉鎖DCS的手動輸出。

3電氣開關控制:電氣系統(tǒng)分為二部分：單元機組電氣系統(tǒng)和公用電氣。電氣開關控制主要應用DI、DO量。其開關量輸入信號有保護動作總、彈簧未儲能、斷路器位置、控制回路斷線、遠方閉鎖壓板、裝置故障總、開關拔出狀態(tài)或開關插入狀態(tài)等。開關量輸出信號：遠方合閘、遠方跳閘。

4發(fā)-變-線路單元組、廠用電系統(tǒng)設備控制是純電量控制，控制對象為機組發(fā)-變-線路組、廠用電系統(tǒng)母線及饋線的電氣開關。每個電氣開關設備的控制由測控單元獨立、自主完成，無設備間相關公用控制邏輯。現(xiàn)場總線、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡只用于電氣系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)采集；中間計算量；手動跳、合閘指令的傳送。

5母線工作邏輯判斷功能：各廠用6KV段工作判據(jù)為：相應的母線工作電壓正常，并且進線電源開關或備用進線電源開關合閘有一臺在合位。

6斷路器聯(lián)鎖邏輯：按電氣操作控制要求，各變壓器高壓側開關跳閘連鎖跳低壓側開關，同理高壓側開關未合禁止合低壓側開關，以防止變壓器反擊。另外，母線工作狀態(tài)失去連鎖跳母線指定的出線開關（不包含備自投的情況），母線不在工作狀態(tài)禁止合出線開關。母線不在工作狀態(tài)禁止合出線開關MCC站的對應380V母線出線開關跳閘連鎖跳MCC站的進線開關，同理MCC站的對應380V母線出線開關未合禁止合MCC站的進線開關。另外，廠用電快切裝置遠程監(jiān)控、手動切換直接 DCS實現(xiàn)，并判斷快切是否成功；機組同期控制邏及同期對象如電壓差、頻率差計算可由DCS系統(tǒng)控制實現(xiàn)，計算值大于設定值將閉鎖DCS同期啟動指令；也可由電氣同期裝置發(fā)出閉鎖并網(wǎng)指令，如機組同期并列后，DCS系統(tǒng)收到機組并網(wǎng)信號。則自動控制機組帶初負荷運行，防止機組的逆功率運行。對順控送電控制，通過DCS邏輯判別，對滿足送電條件的按操作順序執(zhí)行，對不滿足條件的送電過程進行閉所操作，達到防止電氣誤操作的目的。

宣威電廠六期工程2×300MW機組機電一體化控制系統(tǒng)經(jīng)過靜態(tài)情況下的各種模擬試驗，工程項目實施之前，進行了多次單一裝置、分系統(tǒng)調(diào)試及全系統(tǒng)的測試，測試試驗內(nèi)容包括了監(jiān)控系統(tǒng)一體化通信實時性、可靠性（72小時監(jiān)控穩(wěn)定性）、通道冗余測試，主備服務器切換、故障模擬測試以及一些其它輔助功能的測試，相關的測試結果滿足工程實際監(jiān)控要求，達到火電廠監(jiān)控技術要求的性能指標；測試結果驗證了工程設計技術方案的可行性，整個一體化項目的成功應用為后面的工程一體化控制技術的設計及應用提供了科學依據(jù)。

[1]劉宇穗.火電機組控制系統(tǒng)的優(yōu)化配置.電力建設.2002-03-30