浅谈电气控制系统（ECS）的应用和发展

经文驹

摘 要： 随着电厂生产管理的要求不断提高，电气设备智能化水平的不断提升，电气控制系统（ECS）功能得到了进一步扩展。将ECS、NCS及电气各类专用智能设备（如同期、微机保护、自动励磁等）采用通讯方式与DCS系统接口，作为一个DCS系统中一个相对独立的子系统，实现同一平台，便于监控、管理、维护；即厂级电气综合保护监控的概念。

关键词： 功能扩展；电气控制系统；电气综合自动化

在电力行业飞速发展的今天， 企业为了适应智能化管理的需要，采用信息、智能技术，建立SIS（实时信息系统）、MIS（生产管理系统）系统已成为必然趋势。为了适应“厂网分家，竞价上网”这一新的形势，建立信息共享、管理、决策平台，已成为必然趋势。

一、电气控制对象的特点和要求

电气控制量与热控相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点如下。

（1）电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小，操作频率低，但强调快速性、准确性。

（2）电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快；同时对抗干扰要求较高。

（3）电气控制系统（ECS）主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。

二、常规ECS系统的实现功能和水平

大多数电厂和DCS厂家所实现的ECS控制功能主要局限在以下几个方面。

1、监视部分：发变组系统，励磁系统，厂用电系统，直流系统和UPS电源系统，所控电气设备开关、闸刀的状态监视；中央信号及事故报警、追忆功能。

2、控制部分：发变组电气一次设备的控制、联锁，发电机程序起停，励磁调节；厂用电源的操作；电气接地系统管理；断路器、隔离开关的控制。

三、功能扩展后的ECS系统实现功能和集中监控水平

1、设计原则

对于发电机组和厂用电部分的操作，运行人员可以在ECS系统的运行工作站上实现，为发电系统提供了继电保护功能和信息管理功能。

（1）系统的可靠性设计原则：重要设备和关键环节考虑冗余设计，如发变组保护等；通讯网络采用双网，网络具有自诊断和纠错功能。

（2）系统的大容量实时数据库，满足大容量数据采集的要求。

（3）系统的实时性设计原则：选用高速工业以太网/现场总线，通讯主控单元选用工业计算机。

（4）通信服务器、通讯网络采用冗余方式，每个控制设备可采用主/备双通道，故障时自动切换，确保系统正常运行。

（5）快速的主/备机故障切换机制，确保主/备机数据的一致性。

2、电气控制系统（ECS）的监控对象及应具备的功能

（1）电气ECS监测和控制的对象主要有

发变组，AVR（自动励磁调节装置）、同期装置、高、低压厂用电源开关，6KV厂用电动机，直流系统，UPS电源，保安电源及柴油机。监测量包括电流、电压、功率、频率、电能和温度量等；信号量包括断路器、隔离开关以及接地开关的位置信号、继电保护装置动作及报警信号、运行监视信号等。

（2）主要实现功能

（a）数据采集、监视与处理：模拟量采集包括电流、电压、功率、频率等电量和温度等非电量。数字量采集包括断路器，隔离开关以及接地刀闸的位置信号，保护动作信号、运行监视信号等，并实现如下功能： 定时采集、越限报警、设备异常报警、事件顺序记录（SOE）和操作记录；脉冲量的采集包括电度等，并实现如下功能：应能连续采集电度脉冲量，对采集的电度量进行分时段和方向进行统计等。对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视。如：电气一次系统设备运行状态、各主要电气量（电流、电压、频率、功率）等的实时值，各机组及全厂发电容量曲线，各种保护信息及报表，控制操作过程记录及报表，事故追忆记录报告或曲线，操作票和各种统计报表。

（b）控制操作：正常运行时，不允许在厂用电综合保护及监控系统进行操作，其操作权交由机组DCS。控制方式分为就地控制、主控层或DCS控制。操作命令的优先级为：就地控制——站控层或DCS控制。同一时间只允许一种控制方式有效。

（c）报警：在电气工程师站当所采集的模拟量发生越限，数字量变位及计算机系统自诊断故障时应进行报警处理。

（d）事件顺序记录（SOE）及事故追忆：对断路器位置信号、继电保护动作信号等开关量进行事件顺序记录，分辨率应不大于1ms。在出现事故后，能追忆事故前后一定时间内的变化情况。

（e）运行管理：运行操作指导、事故分析检索、在线设备分析、模拟操作；其他日常管理，如操作票、自动抄表、设备管理、工作票管理，运行记录及交接班记录管理，设备运行状态、缺陷、维修记录管理等。

四、采用扩展功能的ECS系统（或称为电气综合自动化系统）的特点和优点

1、特点

（1）开放的网络结构：采用高速交换式以太网网络结构，提高网络通讯的带宽，保证数据的高速交换；支持各种基于不同协议的设备与系统的互联。

（2）系统功能的模块化设计，系统功能的模块化、层次化，功能的任意组合，同时提供数据库应用的API开发接口。

（3）与相关系统的无缝连接，可实现多种方案的DCS接入方式，同时可与SIS、MIS连接。

2、优点

（1）设备就地安装，与DCS间通过数据交换实现连接，可节约大量测量控制电缆，经济效益明显。

（2）采用电气综合自动化系统后，最大限度的利用已有资源，系统的电气信息量极大丰富，且交换不受限制。

（3）可實现运行分析、画面显示、报表生成、打印、人机接口、事件记录、报警、事故追忆、防误闭锁等丰富的电气自动化应用功能，组织成一个分层分布式的电气监控系统。

五、应用前景及展望

应该说，功能扩展的ECS系统首次将微机保护技术、现场总线技术实际应用到电厂电气自动化，实现了电厂厂用电部分的综合自动化[1]。同时，在保证DCS系统与ECS系统相对独立性的同时，使ECS与DCS紧密联系，发挥DCS强大的监视、记录、运算等手段，将这些设备纳入到DCS应用功能中，可以对这些智能设备进行参数的整定，监视，SOE记录等。给用户带来的方便，提高机组的运行、管理水平，实现了电厂机、炉、电的一体化运行。这将是今后DCS系统发展的必然趋势。

目前，在很多电厂已接受这种思路和选型，使得电厂的综合自动化水平上一个新的台阶，应用前景非常广阔。

参考文献

[1]金君斌.电气控制系统自动化设计研究[J].内燃机与配件，2018（04）：69-70.