电气控制系统(E C S)改造方案设计与应用

孙伟(山东兖矿集团有限公司南屯电力分公司，山东 邹城 273500)

1 概述

兖矿集团有限公司南屯电力分公司装机容量2×50MW，“三炉两机”（3×220t/h+2×50MW）配置，电气系统的控制还停留在常规的表计、光字牌、手操站水平，改造完成后，南屯电力分公司4#发变组、5#发变组、110kV系统、高低压厂用电系统实现集中控制，各系统相关开关、状态指示、电流、电压显示，各类报警信号等功能在集控系统中实现。

南屯电力分公司电气控制系统（ECS）改造采用南瑞继保电气公司的RCS-9000系统，该系统具备“五遥”功能。该综合自动化系统应用CANBUS现场总线技术，采用分层、分布式结构，间隔层装置按一次设备为对象布置，以变电站层、间隔层两层设备结构构成，硬件系统作为间隔层设备的通用硬件，远动与监控系统共用间隔层信息采集装置，专用远动主站从测控网络上获取所需要的信息直接远传至调度中心，满足调度自动化信息直采直送要求，系统能实现远方故障分析、装置故障诊断和定值管理。

2 改造范围

将4#发变组、5#发变组、中央信号、110kV母联及南铝Ⅱ线、110kV宿屯线南铝Ⅰ线控制屏共5面控制屏拆除并进行集控改造；将7面高低压厂用电控制屏移位并进行集控改造；新安装110kV线路及发变组测控屏、6kV厂用电测控屏、自动准同期控制屏、远动通讯屏、测控线缆转接箱、厂用电控制柜线缆转接箱、电源分配柜、集控操作台等多面屏柜，实现集中控制。

3 改造施工

3.1 #4发变组、#5发变组及110kV系统控制屏控制改造

将4#发变组、5#发变组、中央信号、110kV母联及南铝Ⅱ线、110kV宿屯线南铝Ⅰ线控制屏共5面控制屏全部拆除，在原屏柜下方电缆夹层室内相对应位置安装线缆转接箱，将原屏柜内线缆全部接至转接箱内，再将ECS控制所需线缆从转接箱接至测控屏及同期屏。

原有手操式开关分合闸均通过电气控制系统（ECS）实现，通过ECS发出指令至同期装置，同期装置根据指令选择相应所要操作断路器的同期点进行同期判别，发出同期合闸指令；原屏柜测量表计、光字牌全部接入ECS系统，各保护装置发出的报警信号及其他数据通过网线经远动通讯屏接入ECS系统，就地硬接线报警信号通过测控装置接入ECS系统。

3.2 高低压厂用电控制屏移位及控制改造

根据集控室总体布局，需要将7面高低压厂用电控制屏按原排列顺序全部移位，保留原有手操控制，并同时实现ECS控制。在原屏柜下方电缆夹层室内相对应位置安装线缆转接箱，将原屏柜内线缆全部接至转接箱内，再从转接箱接至原厂用电控制屏，同时将ECS控制所需线缆从转接箱接至测控屏及同期屏。

改造后厂用电系统同期方式分为两种：一种是ECS控制，通过ECS发出指令至同期装置，同期装置根据指令选择相应所要操作断路器的同期点进行同期判别，发出同期合闸指令；另一种是原屏柜手动操作，操作方式不变，通过原中央信号继电器屏同期继电器进行同期监测。

改造后原屏柜测量表计、光字牌全部接入ECS系统，各保护装置发出的报警信号及其他数据通过网线经远动通讯屏接入ECS系统，就地硬接线报警信号通过测控装置接入ECS系统。

4 设备配置及功能

本次改造将110kV线路、主变、发电机、电抗器以及6kV进线及厂变的显示、控制系统进行统一改造，通过增加测控装置和智能通讯设备及后台监控系统，采集电流、电压、开关状态等电气量信息，实现后台系统对现场开关设备的远方分合闸，电流、电压等电气量的监视，达到综合自动化控制水平。

设备配置分成两个层次，即变电站层和间隔层。变电站层及站级主站层，由监控系统主站、远动主站构成，监控系统由一台工控机和监控软件组成。间隔层及继电保护、测控装置层，通过以太网直接接到交换机上跟后台相连，后台对相关设备进行保护、测量和控制各间隔单元保留应急手动操作跳、合闸手段，各间隔单元互相独立、互不影响。

4.1 测控装置

本次改造共配置了4台测控装置（型号RCS9704C），分别接入原110kV线路及发变组控制屏、6kV室I段厂用电控制屏、6kV室II段厂用电控制屏、6kV室III段厂用电控制屏相关电气量。通过测控装置交流采样回路采集每台现场设备的电流、电压等数据，在后台中实现有功功率、无功功率、功率因数以及有功、无功电度脉冲的统计计算；通过测控装置内遥信开入采集每台断路器位置、手车位置及刀闸位置，在后台中能够准确反映出目前供电回路的开关及刀闸状态；通过测控装置内的遥控回路结合后台系统，实现远方对开关的分、合控制。

4.2 自动准同期屏

采用RCS-9659数字式准同期装置，配置20个点的同期功能，通过该装置对发变组、110kV配电装置、电抗器、6kV厂用电系统等共计13路同期点进行检同期或检无压合闸操作。

4.3 远动通讯屏

配置了集规约转换、远程调度、GPS对时于一体的远动通信装置(型号为RCS-9698N），4台工业以太网交换机(型号为PCS-9882C）。

RCS-9698N远动通信装置用于收集全站测控单元、保护装置以及智能电子设备的数据，经规约转换后通过模拟通道、数字通道或网络向变电站当地或者远方的监控系统传送，同时接收监控系统的遥控、遥调命令并向变电站设备转发执行。

PCS-9882C工业以太网交换机，负责采集整个站内保护装置数据，实现保护信息资源共享。支持24个100Mbps快速以太网接口和四个100Mbps千兆以太网接口。

4.4 后台计算机监控系统

4.4.1 硬件配置：DELL 790MT商用机（主机），10/100M网卡、声卡，音箱，语音报警，打印机HP LJ5600 A3系列2套。

4.4.2 后台软件PCS9700

运行画面显示功能：显示站点一次系统接线图，并通过点击设备显示相应设备规格型号等参数和电量参数，实时显示各开关的工作状态；显示站点一次系统潮流图，显示检测到的各电量和非电量参数，以表格方式显示报警信息等显示功能。

遥控功能:具备就地/主站/远方三级控制，能完成对开关的分合控制，具备保护功能压板的投退、信号复归等控制功能。为确保控制的正确性，系统提供延时控制、返校检查、拒动重发、成组控制等功能。系统经过键盘和鼠标的控制输出相应的操作记录，此记录为加密记录，其属性为只读。系统能对主设备的电气操作实现闭锁。对各断路器和开关，在后台计算机上通过鼠标（键盘）进行操作时可设置不同身份的操作员密码和具有操作确认功能，以防误操作。

PCS9700系统还具备运行记录功能、报警功能、报表功能、运行管理功能、计算功能、事故追忆功能、事件顺序记录功能（SOE）、数据转发功能、打印等功能。

5 结语

通过本次改造该厂实现电气系统的集控操作、监视、自动报表生成等功能，提高了自动化水平，降低了职工的劳动强度。

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[2]高伟.计算机控制系统[M].北京:中国电力出版社,2000.

[3]黄小悦,常盛.新型发电厂厂用电电气监控系统[J].继电,2008.36(12):35.39.