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        火電廠電氣控制系統(tǒng)(ECS)的功能和組成

        2017-08-17 22:35:45徐衛(wèi)平
        卷宗 2017年19期
        關(guān)鍵詞:卡件廠用電測控

        徐衛(wèi)平

        在ECS系統(tǒng)中,間隔層設(shè)備按照需要就地安裝。凡是有在ECS系統(tǒng)進(jìn)行遙控、遙測、遙信、遙調(diào)要求的廠用電氣系統(tǒng)間隔層設(shè)備,應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字化。采用分散式就地安裝的集保護(hù)、測量、控制、通信于一體的綜合智能終端設(shè)備,如微機(jī)式發(fā)變組保護(hù)裝置、電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置、微機(jī)廠用電快切裝置等。這設(shè)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(tǒng)實現(xiàn)的功能

        根據(jù)單元機(jī)組的運行和電氣系統(tǒng)的特點,應(yīng)將發(fā)電機(jī)-變壓器組和廠用電源系統(tǒng)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(guān)的監(jiān)視(控制由NCS實現(xiàn))。

        發(fā)變組系統(tǒng)(包括發(fā)變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵磁變保護(hù)、變壓器風(fēng)冷控制)。

        發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

        高壓廠用電源系統(tǒng)(包括廠用快切功能)

        低壓廠用電源系統(tǒng)(含400VPC和MCC的測控)

        高壓啟動/備用變壓器控制

        柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源

        直流系統(tǒng)和UPS裝置

        自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)

        電氣DAS數(shù)據(jù)采集。電壓、電流、有功、無功、溫度等參數(shù)以及開關(guān)刀閘的運行狀態(tài)監(jiān)視,各種工況下數(shù)據(jù)的記錄,實現(xiàn)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(yè)的抄表系統(tǒng)。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(jī)進(jìn)行電量的在線統(tǒng)計。有了各點的實時潮流,對分析電廠能耗,改進(jìn)運行方式有重要意義。

        自動發(fā)電控制(AGC)

        自動發(fā)電控制可以使電廠實時接收中調(diào)的負(fù)荷指令,快速跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的變化,增強(qiáng)機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰能力。

        2 電氣控制系統(tǒng)ECS的實現(xiàn)模式

        ECS系統(tǒng)在發(fā)展過程中,隨著器件技術(shù)的不斷進(jìn)步,并在IT技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷推動下,形成了若干發(fā)展階段,產(chǎn)生了不同的實現(xiàn)模式。

        2.1 ECS的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式

        火電廠ECS傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式是由DCS設(shè)置單獨的電氣控制器(DPU),經(jīng)過I/O卡件(AI、DI、SOE、DO)實現(xiàn)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(hù)、勵磁、同期并網(wǎng)、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(guān)。電氣部分的繼電保護(hù)功能由獨立的電氣保護(hù)裝置完成,DCS的I/O卡件與電氣的繼電保護(hù)獨立工作,沒有聯(lián)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(tǒng)DCS熱工自動化的基礎(chǔ)上納入了對電氣部分的監(jiān)控,從功能上實現(xiàn)了熱工、電氣專業(yè)的合作,具有重大意義。該模式實現(xiàn)了初步的一體化控制,進(jìn)而支持了DCS納入其他自動化系統(tǒng),是一種技術(shù)進(jìn)步。在DCS上實現(xiàn)了對電氣關(guān)鍵部分的測量和控制,從而使得整個自動化系統(tǒng)的性能得到提升。另一方面,在DCS和電氣保護(hù)完全分離時,保護(hù)可以采用集成電路型等非職能保護(hù),保護(hù)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(xiàn)電氣部分的控制。隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展,電氣綜合保護(hù)測控裝置能夠?qū)崿F(xiàn)基于交流采樣和數(shù)字算法技術(shù)的保護(hù)、測量、錄波、控制和通信,該領(lǐng)域的技術(shù)條件和ECS的實現(xiàn)方法發(fā)生了變化。

        2.2 DAS方式的ECS實現(xiàn)模式

        隨著廠用電系統(tǒng)綜合保護(hù)測控裝置的出現(xiàn),間隔層的I/O可以由電氣保護(hù)測控裝置實現(xiàn)。功能完善的保護(hù)測控裝置能夠依靠交流采樣和數(shù)字算法實現(xiàn)下列測控(I/O)功能:電氣量測量功能(I,U,P,Q,電量等);開關(guān)量采集功能(DI,SOE和保護(hù)事件);電能質(zhì)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(xiàn)了電氣控制,ECS僅作為DCS的一個數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng),為DCS的MNI工作站層/實時數(shù)據(jù)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(guān)位置、保護(hù)動作信號和相關(guān)的SOE,并實現(xiàn)對電動機(jī)啟停/開關(guān)合跳的控制。ECS以現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)的方式連接間隔層的保護(hù)測控裝置,將這些裝置視為電氣DAS的I/O卡件。ECS實現(xiàn)對電氣部分的監(jiān)控和管理,通信管理機(jī)可以兼有部分工程師站的功能。ECS通過通信管理機(jī)向DCS轉(zhuǎn)發(fā)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(guān)鍵硬接線的FECS方式的ECS實現(xiàn)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(xiàn)對該類信息的有效利用。更有效的應(yīng)用方式是要求ECS的I/O信息直接從DCS的DPU層進(jìn)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(jīng)通信網(wǎng)關(guān)將電氣/O信息提供給其它系統(tǒng),如SIS系統(tǒng)等,使得ECS成為電廠數(shù)字化監(jiān)控和管理的基礎(chǔ)系統(tǒng)之一。該模式的ECS以通信和I/O方式集成其他電氣子系統(tǒng),包括勵磁、同期裝置、廠用快切、直流和UPS、發(fā)變組保護(hù)、故障錄波等,通信接口可以獲得以上智能設(shè)備較為豐富的運行信息。如果某一子系統(tǒng)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(tǒng)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(gòu)成ECS的實時數(shù)據(jù)庫。

        該模式的ECS具有完整的FECS監(jiān)控主站。FECS主站系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)和高級系統(tǒng)構(gòu)成。SCADS系統(tǒng)包括通信前置子系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、歷史庫、報警、圖形、報表、計算程序、作業(yè)程序等軟件模塊;高級應(yīng)有包括智能操作票、五放閉鎖、設(shè)備管理、工程邏輯組態(tài)、可靠性分析、拓?fù)浞治觥⒔?jīng)濟(jì)性分析、電量計量、小電流選線、Web發(fā)布等。

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