火电厂工程中应用ECS介绍

admin管理员组

文章数量:1534200

2024年5月7日发(作者：)

火电厂工程中应用ECS介绍

1、引宫

从21世纪末，单机容量600MW及以上的火电机组采

用成熟的集散控制系统(DCS)，形成了数据采集、模拟量控

制、顺序控制、燃烧器管理四大协调系统。而电气系统采用

了微机化的继电保护、自动同期、厂用电快切等装置，但自

动化水平一直处于单打独斗的局面。从发电机一变压器组、

厂用电系统陆续纳入DCS后，实现用DCS技术提高厂用电

气自动化水平，还存在着一些困难。

近年来，以现场总线、工业以太网为代表的网络通信技

术在变电站综合自动化系统的成功应用，引发了多种火电厂

厂用电气监控系统(Electric Control System，ECS)即ECS

方案，解决方案可归结为三类，即硬接线方式、硬接线+通

信方式和全通信方式。

2、HCS的设计、应用与比较

1.硬接线方式(原有DCS系统的扩展)

硬接线方式电气信息通过硬接线接入DCS，接入信息主

要包括开关量输入(DI)、开关量输出(DO)和模拟量输入(AI)，

接入方式为空接点和4nA-20mAK流信号。

采用硬接线方式后，通过DCS的CRT实现了电气相关

1

信息的显示报警与电气设备的控制调节，有效提高了整个电

气控制的安全性和可靠性，同时扩大了DCS的控制范围，

实现了机炉电系统的一体化运行和监控。

硬接线方式的优点是：电气量的10模件柜集中布置，便

于管理，设备运行环境好；信号传输中转环节少，对现场信

号的反应快速、可靠，连接电缆一次敷设正确后，发生故障

的概率较低，维护工作量小。硬接线方式虽然一次性投资较

高，但目前大部分电厂、设计院仍认为它是电气信息接人

DCS的最可靠、快速的方式。因此，目前对可靠性、实时性

和确定性要求很高的电气联锁与控制，仍然保留了硬接线方

式。

2、硬接线+通信方式

硬接线+通信方式的ECS克服硬接线方式的不足，特别

是对于接入DCS用于监测功能的信息，考虑采用通信方式

部分取代硬接线，以现场总线、工业以太网为代表的网络通

信技术为基础。一般采用分层分布体系结构，系统分为站控

层、通信层和间隔层3层：

站控层一般采用客户服务器的分布式结构，由服务器、

操作员工作站、维护工作站和通信网关等组成，构成电气系

统监控、管理和与DCS、管理信息系统(MIS)、监控信息系

统(sIs)等自动化系统互联的中心，虽然电气系统的大量信息

通过通信方式接入DCS，但主要用于监控功能。通过ECS

2

的站控层相对独立地实现对电气系统的监控，不仅提供了

DCS的后备控制手段，还通过对大量基础信息的分析处理，

实现了诸如事故追忆、保护定值管理、录波分析等复杂的电

气维护和管理工作，为电气系统的运行、维护和管理提供了

专用的平台，这是ECS的重要价值之一。

通信层一般以通信管理机为核心，对信息起到分组和上

传下达的作用，通过100Mbit／s以太网接入站控层的实时

主干网，厂用电综保装置通过RS-485或现场总线接入通信

管理机，对于除厂用电综保装置外的第三方智能电气设备，

例如发变组保护、启备变保护、励磁系统、同期装置、厂用

电快切装置和直流系统等，一般通过通信管理机实现通信接

口和协议格式的转换，从而实现完整的电气系统联网。同时，

通信管理机可经串行接口与机组DCS的分布式处理单元

(DPU)相连，进行信息交换。目前，ECSaOCS的通信可通

过站控层的通信网关和通信层的通信管理机二种方式实现。

通信网关一般采用lOOMbit／s以太网，信息吞吐量大，但

需要DCS开发专门的软件模块，受DCS的开放性限制较大，

通信管理机与DPU之间一般采用RS-485接口、ModbuS

协议通信，相对简单易行，同时也为电气信息参与工艺联锁

提供了可能，因而得到了广泛应用。

间隔层包括分散安装的厂用电综保装置(例如电动机保护

测控装置、低压变压器保护测控装置等)、380V电动机控制

3

器、发变组保护、厂用电快切装置等智能电气设备，完成对

电气系统现场信息的采集、保护、控制和数据通信等功能。

硬接线+通信方式的ECS把网络化的应用引入火电厂电气系

统，也使DCS中电气信息的接入模式发生了很大的变化，

电压、电流、功率、电量和保护动作信号等大量信息通过通

信方式接人DCS，与工艺联锁和控制相关的开关量输入输出

还保留硬接线，甚至只保留与热工联锁相关的电动机回路的

硬接线，厂用电源回路的控制也通过通信接口实现。这种方

式为电厂的电气运行和维护提供了，新的平台，为采用新型

的系统维护方式和企业管理模式提供了可能，

3、全通信方式

全通信系统中，通信管理机按电厂工艺过程配置，参与

工艺联锁控制的通信管理机与相应的DPU一对一进行通信，

由于每个工艺过程的电动机综保装置数量较少，因而通信实

时性较高，完全可以满足电厂工艺联锁控制的要求。对于不

参与工艺联锁的电气信息，通过ECS站控层的通信网关接

入DCS。通过这种方式，电气系统的控制和联锁全部通过网

络通信实现，实时性与硬接线虽有一定的差距，但都能满足

技术要求，在向全通信目标的过渡过程中，是一种大胆而有

益的尝试。

总的来讲，硬接线方式仍是固守DCS的领域扩展，造成

控制接线复杂化，投资过大，全通信方式是未来ECS接入

4

DCS的发展方向；硬接线+通信方式应用实践较多的折中的

过渡方案，其特点是：厂用电气自动化设备通过现场总线联

网；电气系统与DCS间采用通信加部分硬接线方式进行联

系以减少电缆数量，简化控制系统的接线方式；建立电气后

台系统，规划并逐步开发各种应用软件，提升了电气系统自

动化水平。

3、应用结论与未来展望

随着硬接线+通信方式的ECS系统在火电厂应用的大面

积铺开，针对在实际应用中出现的问题，一方面，需要ECS

厂家切实根据用户需求提供先进的技术、可靠的产品和完善

的服务，并且能持续不断地改进和创新，特别是提高网络通

信的可靠性和实时性、提供丰富完善的电气维护和管理功

能；另一方面，需要广大电厂、设计院和DCS厂家以更加

坚定的信心和开放的心态来接纳ECS，各方密切配合，从真

正为电厂用户提供服务的角度出发，做好ECS和DCS的互

联规划和实施工作，DCSK厂家应从软硬件配置上满足异构

系统互联的开放性、实时性和灵活性要求。相信在不久的将

来，通信速度和系统可靠性将完全得到保证，厂用电气系统

的控制完垒由垒通信方式实现，彻底取代硬接线形式，真正

提升电气系统自动化水平。

5

本文标签： 方式接线信息控制电气