梁琛
（山东东电能源工程设计院有限公司 250000）
摘要：随着科学技术的不断发展，推动了我国电力行业的快速进步，电气监控系统被广泛的应用到我国火力发电厂中。发电厂的电气自动化水平越来越高，发电厂的监控系统向更高层次更高水平发展已经非常必要。本文对火力发电厂中的电气监控系统的特点做了简要的介绍。同时根据自身工作经验，指出了传统电气监控系统的不足。随后提出了电气监控管理系统在发电生产中的应用技术做出了研究，希望对今后这一课题的研究具有借鉴作用。
关键词：电气监控系统；电气自动化；火力发电厂；设计
随着我国电力事业的飞速发展，生产自动化水平也日趋提高，对发电厂的电气自动化水平也提出了更高的要求。为了保证火电厂运行阶段各部分都有良好的安全、稳定性，应能认识到自动监控体系的重要性。但在火力类型发电站这种发展趋势下，发电厂在监管方面的难度也在增强，需要使用更加高效的自动监控模式来监管电厂的正常运行，避免电厂运行出现故障。本文对此内容在火力发电厂中的使用进行了一些论述，希望可以对电厂电气自动化水平以及机组运行管理的水平的提高有一些借鉴意义。
1.火力发电厂电气系统的特点
火力发电厂中主要是由电气监控系统ECS和热工自动化系统DCS两个系统组成，它们之间存在着很多的区别。
1.1电气监控系统的精确性要求较高
电气监控系统与热工自动化系统相比较而言，在对象和频率上较低，只要电气系统能够正常运行以后，就会长时间的保持正常运行的状态，不需要工作人员在进行长时间的操作了，只需对其间歇性的查看和操作即可。电气系统对于火力发电厂的要求很精确，这种精确性在变压器以及厂用电源上表现的更为明显。一旦电气监控系统中出现制动延迟的现象，造成的后果和损失都是无法想象的，不可估量的。
1.2电气监控系统的性能高
电气监控系统对于能够自保的设备要求它们的反应要灵敏，可靠性也要满足规定的要求，例如：在电压自动调整装置进行快速励磁程序时，就必须要在极短的时间内完成；厂用电在进行快切装置时，切换所花费的时间不能大于60-80ms；发电机的变压器在进行保护动作时，需要在40s的时间内完成。这也就充分的说明了电气监控系统的工作性能极高。
2.基于现场总线技术的机组电气监控管理系统（（ECMS）常规设计方案
从2000年初期开始，当现场总线技术在变电站取得成熟运行经验后，开始应用于火力发电厂电气控制系统，经过近十年来发展与完善以现场总线技术为基础的电气计算机控制系统已成为当前电厂设计的主流方案。
在国内的火力发电工程中，热控专业大都是采用全厂DCS控制系统，针对DCS系统，电气监控系统常规设计采用如下三种方案：
（1）单元机组电气系统采用硬接线与通信相结合的方式进入DCS监控每台机组设置电气监控管理系统（（EC MS），将机组电气系统的发电机变压器组、单元机组厂用电系统和公用厂用电系统纳入该系统进行数据采集及管理，电气系统与控制逻辑有关的信号采用硬接线接入DCS，其他监测信号由ECMS通过通信方式上传给DCS，在DCS操作员站实现对电气系统的监控，电气监控系统另设工程师站，对电气系统设备进行维护管理。
（2）机组电气系统进DCS监控，信号采集采用硬接线，电气监控管理系统在站控层除工程师站外还设置了监视管理站，对电气设备进行监视和管理。
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本方案为解决与DCS通信的问题，在控制室设置电气系统监视管理站，这样电气系统的控制在DCS中完成，与此有关的信息全部采用硬接线；而用于电气设备监视管理的信息则全部以通信方式送到电气系统监视管理站，由其实现电气设备的正常运行监视及诸如事故分析、电量统计、保护定值整定等一系列运行管理功能（其他管理及维护功能仍由工程师站完成），监视管理站与DCS间不再需要数据通信传输
（3）电气监控管理系统（（ECMS）设置单独操作员站对电气设备进行监控。
在方案二的基础上，本方案站控层除工程师站外，还设置了独立的电气操作员站，完成整个机组电气系统的监控，并取消ECMS与DCS的通信接口。电气计算机控制系统的操作员工作站与DCS操作员站一起布置于集中控制室，DCS不再为电气系统专设操作员站。
对于发变组，其与DCS的联锁和联系信号采用硬接线，其它电气监控信号经测控装置以通信方式送入电气监控管理系统；对于高、低压厂用电源系统等，所有电气量全部采用现场总线方式接入电气监控管理系统，取消所有硬接线；对机炉电动机，由于与机组热工系统联系紧密且需要在DCS中实现监控，因此与机、炉逻辑有关的信息采用硬接线接入DCS监控，其它电气管理信息则通过现场总线接入ECMS。
方案一是目前国内应用最多的控制方案，该方案是基于电气系统进DCS监控并最大程度保证电气系统正常监控的可靠性而设计的，有着比较成熟的设计及运行经验。但是由于DCS系统结构在设计之初就是按不开放的系统进行考虑的，其对外的通信接口仅仅作为特殊情况下进行少量通信之用，所以当通信信息量较大时，根本无法保证系统的可靠性和实时性；同时由于许多DCS系统对于通信信息只能作画面显示，不能参与逻辑组态，造成了部分电气设备控制逻辑不甚完善。
方案二将DCS监控所需信号采用硬接线接入DCS，另在控制室设置了专供电气设备运行监视及管理用的监视站；应该说模式二仅仅是一个过渡性方案。
方案三除解决与DCS的通信问题外，由于基本取消了电气电源系统的硬接线，使控制系统接线更加简单，能最大程度地节省控制电缆，进一步减小施工、安装、调试、检修和维护工作量；同时由于采集信息量的扩大，使更多的电气管理功能得以实现。该方案目前存在的问题是对ECMS集成商能力要求较高，且因电气操作员站与DCS操作员站的操作平台不同，当电厂采用全员值班员时，对运行人员提出的要求会较高。
3．ECS全通信方式目标趋势
要实现ECS和DCS无缝从“只监测不控制”到全通信还有不小距离。当前部分ECS厂商和电厂在全通信做了一些实践，进入工程实际应用的全通信方式，这种运作方式，虽然可以使电气系统的控制和联锁全部通过网络通信来实现，但是实时性和硬接线还是不同，可以基本上达到目标，是为全通信目标的一种实验。不过也有很多问题：
DCS的开放性不好，影响了两个系统之间联接的紧密性，可靠性和实时性受到较大的制约，这也是大部分用户和设计院对这种模式望而却步的主要原因；
通信管理机根据工艺过程配置，因数量较多使投资成本提高，同时一个工艺过程的厂用电动机回路往往来自不同的配电间隔，网络布线交叉，也增加了施工和维护的难度。
未来随着电力机制的改革与发展，ECS的应用也越来越普遍，“硬接线+通信”很好地处理ECS接入DCS实现机炉电一体化协调工作的目标，随着ECS的发展与创新，用不了太久，全部替代硬接线的全通信方式将受到客户与市场的采用。
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论文作者:梁琛
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
标签：电气论文; 火力发电厂论文; 系统论文; 监控系统论文; 通信论文; 接线论文; 管理系统论文; 《河南电力》2018年16期论文;