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[摘 要]电厂电气自动化系统（ECS）是使用保护、测控、通信接口、监控系统等设备实现所有电厂电气设备的监测、控制、保护和信息管理，是实现发电厂电气自动化的全面解决方案。笔者结合现场工作经验，对电厂电气自动化控制的经验进行了总结，介绍了电气控制对象的特点及ECS在DCS中实现的方式，并对当前存在的问题进行了分析，以供参考。
[关键词]电气自动化 ECS 实现方式 问题
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
电厂电气自动化系统（ECS）是指使用保护、测控、通信接口、监控系统等设备实现所有电厂电气设备的监测、控制、保护和信息管理。是实现发电厂电气自动化的全面解决方案。
国内大部分发电厂都采用集散控制系统（DCS）来实现热工系统的自动化运行，而传统的电气系统一般采用“一对一”的硬连接控制以及仪表监视，自动化水平相对落后。为了提升电气系统的自动化水平，应考虑建设相对独立的电气控制系统，ECS系统包括电厂所有电气子系统即升压站子系统、机组子系统和厂用电子系统。
2 电气控制对象的特点
以火力发电厂为例，电气控制系统相对于热机等设备而言，其需要控制的信息采集量和对象并不是很多，其操作频率也相对较低，但须要强调快速性与准确性。而对于电气设备的保护自动装置的可靠性也要求较高，并且动作速度要快，抗干扰性较好。
热力系统控制需要处理的信息量很大，系统也很复杂，多以过程控制为主；电气控制系统（ECS）主要以数据采集系统和顺序控制为主，连锁保护较多。
3 电气控制系统ECS概述
电气控制系统ECS（Electrical Control System）一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。其任务是保证一次设备运行的可靠与安全，因此需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。
一般ECS设备主要功能包括：测量功能、监视功能、自动控制功能和保护功能。即实现对相关的电气设备监控、联锁及各电气参数的测量，并可在操作员站CRT画面上显示各系统设备状态、工况，并全部实现软操作等功能；实现对发变组及各配电设备事故、预告、保护动作后的报警，光字牌显示、历史站记录、追忆打印等功能；实现发电机顺控自动升压自动准同期并网；实现高备厂变及各低备厂变的自动切换操作等功能。
常用的控制线路的基本回路包括：电源供电回路、保护回路、信号回路、自动与手动回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路。在设备操作与监视当中，传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在小型设备和就地局部控制的电路中传统元部件仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。
4 ECS在DCS中的实现方式
4.1 部分DCS方式
仅由DCS软件实现电气逻辑，通过DCS的I/O通道或网络通信将控制指令发送到电气控制装置上。DCS可实现联锁的投退，开关的分合闸，电动机的启停，操作指令合法性的逻辑检查和揭示逻辑实现条件等。对于发电机励磁调节器AVR（自动电压调节器）、发电机准同期装置ASS、发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等，其功能靠自身装置实现，仅通过DCS实现装置的投、退。
优点：电气装置独立，完全由其自身实现安全性连锁逻辑，脱离DCS系统，依靠自身仍然能够维持安全运行；缺点：可靠性取决与装置。
4.2 完全由DCS硬件和软件实现电气逻辑
包括发电机同期逻辑、厂用电自动切换逻辑、发电机励磁调节器甚至简单的继电器保护逻辑等。有些DCS已有相应的专用硬件模件，与其软件组态完成相应电气装置的功能。
优点：软硬均在DCS，灵活方便功能强；缺点：对DCS要求高，负担重，可能影响其它控制系统，并且某些功能上难实现（发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等）。
5 存在的问题及建议
ECS的监控系统与各个保护的通讯接口没有统一的规约，因其保护型号不同，相应的规约也有较大差异。例如，威盛电能表规约DL/T 645-1997，而许继的保护规约为IEC-870-5-103。这就需要网络通讯管理机对这些规约进行解释，对系统的调试带来了很多困难。而实际工程项目中，通常留给调试的时间也十分紧张，因此会出现随着投产的进行，消缺也紧随其后的情况。
从系统的结构可以看出，各间隔分散的数据，容易发生由于传送数据量大，受通信速率、数据缓冲区容量等的限制使通道阻塞，造成信息传输的瓶颈。
在监控系统设计与实施过程中，还需要特别强调信息总量的问题，因为信息采集内容越全，对电厂监视和事故处理越有利，但经过一段时间的运行，就會发现还存在一个信息优化的问题。特别是对于保护装置通过监控系统上传的报文，例如当保护动作时，装置就会上传大量的报文，从而影响了运行人员对重要信息的捕捉。所以，我们必须对系统所采集的信息进行一定的优化与筛选。
监控系统的技术指标也是需要着重考虑的重要因素之一。但是，系统的很多技术指标既没有确切的定义，在现场调试过程中也不便于测试，如网络负荷率和CPU等。间隔设备并没有像微机保护那样明确的校验规程。随着监控系统在电厂运行中所处的重要地位，这些问题不容忽视，必须立即制定相关的调试、校验规程，以保证监控系统正常稳定的运行。
6 结束语
ECS系统将各自独立运行的继电保护装置、测控装置、自动装置等通过现场总线或以太网连接起来构成系统，通过网络和后台软件，实现了电气系统的协调控制、故障分析和运行管理，提高了整个发电厂的自动控制水平和运行管理水平，同时，减小了运行人员的劳动强度和设备的维护量，对提高电厂安全、稳定、可靠、管理的运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益等都具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 吴烽.发电厂电气综合自动化系统的研究[D]华北电力大学，2005.
[2] 李东平.达拉特发电厂电气综合自动化的方案研究和实施[D].华北电力大学，2006.
[3] 王娓娜.大型发电厂厂用电监控系统研究[D].华北电力大学，2009.
[4] 郑鸿志.发电厂电气自动化技术的应用方案[D].华北电力大学，2011.
[关键词]电气自动化 ECS 实现方式 问题
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0059-01
1 引言
电厂电气自动化系统（ECS）是指使用保护、测控、通信接口、监控系统等设备实现所有电厂电气设备的监测、控制、保护和信息管理。是实现发电厂电气自动化的全面解决方案。
国内大部分发电厂都采用集散控制系统（DCS）来实现热工系统的自动化运行，而传统的电气系统一般采用“一对一”的硬连接控制以及仪表监视，自动化水平相对落后。为了提升电气系统的自动化水平，应考虑建设相对独立的电气控制系统，ECS系统包括电厂所有电气子系统即升压站子系统、机组子系统和厂用电子系统。
2 电气控制对象的特点
以火力发电厂为例，电气控制系统相对于热机等设备而言，其需要控制的信息采集量和对象并不是很多，其操作频率也相对较低，但须要强调快速性与准确性。而对于电气设备的保护自动装置的可靠性也要求较高，并且动作速度要快，抗干扰性较好。
热力系统控制需要处理的信息量很大，系统也很复杂，多以过程控制为主；电气控制系统（ECS）主要以数据采集系统和顺序控制为主，连锁保护较多。
3 电气控制系统ECS概述
电气控制系统ECS（Electrical Control System）一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。其任务是保证一次设备运行的可靠与安全，因此需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。
一般ECS设备主要功能包括：测量功能、监视功能、自动控制功能和保护功能。即实现对相关的电气设备监控、联锁及各电气参数的测量，并可在操作员站CRT画面上显示各系统设备状态、工况，并全部实现软操作等功能；实现对发变组及各配电设备事故、预告、保护动作后的报警，光字牌显示、历史站记录、追忆打印等功能；实现发电机顺控自动升压自动准同期并网；实现高备厂变及各低备厂变的自动切换操作等功能。
常用的控制线路的基本回路包括：电源供电回路、保护回路、信号回路、自动与手动回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路。在设备操作与监视当中，传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代，但在小型设备和就地局部控制的电路中传统元部件仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。
4 ECS在DCS中的实现方式
4.1 部分DCS方式
仅由DCS软件实现电气逻辑，通过DCS的I/O通道或网络通信将控制指令发送到电气控制装置上。DCS可实现联锁的投退，开关的分合闸，电动机的启停，操作指令合法性的逻辑检查和揭示逻辑实现条件等。对于发电机励磁调节器AVR（自动电压调节器）、发电机准同期装置ASS、发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等，其功能靠自身装置实现，仅通过DCS实现装置的投、退。
优点：电气装置独立，完全由其自身实现安全性连锁逻辑，脱离DCS系统，依靠自身仍然能够维持安全运行；缺点：可靠性取决与装置。
4.2 完全由DCS硬件和软件实现电气逻辑
包括发电机同期逻辑、厂用电自动切换逻辑、发电机励磁调节器甚至简单的继电器保护逻辑等。有些DCS已有相应的专用硬件模件，与其软件组态完成相应电气装置的功能。
优点：软硬均在DCS，灵活方便功能强；缺点：对DCS要求高，负担重，可能影响其它控制系统，并且某些功能上难实现（发电机-变压器组继电保护装置、故障录波装置等）。
5 存在的问题及建议
ECS的监控系统与各个保护的通讯接口没有统一的规约，因其保护型号不同，相应的规约也有较大差异。例如，威盛电能表规约DL/T 645-1997，而许继的保护规约为IEC-870-5-103。这就需要网络通讯管理机对这些规约进行解释，对系统的调试带来了很多困难。而实际工程项目中，通常留给调试的时间也十分紧张，因此会出现随着投产的进行，消缺也紧随其后的情况。
从系统的结构可以看出，各间隔分散的数据，容易发生由于传送数据量大，受通信速率、数据缓冲区容量等的限制使通道阻塞，造成信息传输的瓶颈。
在监控系统设计与实施过程中，还需要特别强调信息总量的问题，因为信息采集内容越全，对电厂监视和事故处理越有利，但经过一段时间的运行，就會发现还存在一个信息优化的问题。特别是对于保护装置通过监控系统上传的报文，例如当保护动作时，装置就会上传大量的报文，从而影响了运行人员对重要信息的捕捉。所以，我们必须对系统所采集的信息进行一定的优化与筛选。
监控系统的技术指标也是需要着重考虑的重要因素之一。但是，系统的很多技术指标既没有确切的定义，在现场调试过程中也不便于测试，如网络负荷率和CPU等。间隔设备并没有像微机保护那样明确的校验规程。随着监控系统在电厂运行中所处的重要地位，这些问题不容忽视，必须立即制定相关的调试、校验规程，以保证监控系统正常稳定的运行。
6 结束语
ECS系统将各自独立运行的继电保护装置、测控装置、自动装置等通过现场总线或以太网连接起来构成系统，通过网络和后台软件，实现了电气系统的协调控制、故障分析和运行管理，提高了整个发电厂的自动控制水平和运行管理水平，同时，减小了运行人员的劳动强度和设备的维护量，对提高电厂安全、稳定、可靠、管理的运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益等都具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 吴烽.发电厂电气综合自动化系统的研究[D]华北电力大学，2005.
[2] 李东平.达拉特发电厂电气综合自动化的方案研究和实施[D].华北电力大学，2006.
[3] 王娓娜.大型发电厂厂用电监控系统研究[D].华北电力大学，2009.
[4] 郑鸿志.发电厂电气自动化技术的应用方案[D].华北电力大学，2011.