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ECS設計安全技術措施探討

文檔作者：王雪梅，馮寶泉，張國祥文檔來源：達拉特發(fā)電廠		點擊數：	更新時間： 2021年11月07日
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內 蒙古 電力 技術
INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER 2006年第24卷第6期
ECS設計安全技術措施探討
Discussion to ECS Designated Safety Technical Measures
王雪梅，馮寶泉，張國祥
(達拉特發(fā)電廠，內蒙古 達拉特014300)
『摘要1介紹了ECS電氣系統(tǒng)裝置、設計原則及
在發(fā)電廠應用等有關內容，并對ECS安全設計方面
的一些技術措施進行了說明和探討。
[關鍵詞】ECS；電氣系統(tǒng)；安全設計；DCS
『中圖分類號】TK323
『文獻標識碼1 B
『文章編號1 1008—6218(2006)06—0050—03
1 電氣系統(tǒng)控制的特點
電氣系統(tǒng)與熱工自動化系統(tǒng)相比在控制要求及
運行過程有很多不同，其主要特點如下：
(1)電氣設備相對熱工設備而言控制對象少，
操作頻率低，有的系統(tǒng)或設備運行正常，幾個月或更
長時間才操作1次。
(2)電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動
作速度快：發(fā)變組保護動作速度要求在40 ms以內；
自動準同期采用同步電壓方式，轉速、電壓調整和滑
差控制要求在5 ms以內；電壓自動調整裝置快速勵
磁要求時間極短；廠用電快切裝置快速切換時間一
般小于100 ms，同步鑒定相位差5~-20。。
(3)300 MW 及以上機組一般每2臺機組共用
1臺高壓啟／備變，任1機組檢修都不能影響另1臺
機組的正常運行。
(4)電氣設備電氣系統(tǒng)的聯鎖邏輯較簡單，但
電氣設備本身操作機構復雜。
因此，機組的電氣系統(tǒng)納入ECS控制系統(tǒng)要求
具有很高的可靠性，除了能實現正常起停和運行操
作外，還要求能夠實現實時顯示異常運行和事故狀
態(tài)下的各種數據和狀態(tài)，并提供相應的操作指導和
應急處理措施，保證電氣系統(tǒng)自動控制在最安全合
理的工況下工作。
2 電氣系統(tǒng)納入DCS監(jiān)控的范圍
根據單元機組的運行和電氣控制的特點，在工
程的應用中采用將對發(fā)電機變壓器組和廠用電源等
電氣系統(tǒng)的控制納入DCS監(jiān)控。從升壓站(不包括
升壓站)至電廠側的所有主廠房內電氣系統(tǒng)均納入
DCS監(jiān)控，主要包括發(fā)變組系統(tǒng)、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、
高壓廠用電源系統(tǒng)(包括廠用電源正常切換)、低壓
廠用電源系統(tǒng)和380 V MCC、高壓啟／備變電源系
統(tǒng)(2臺機共用)、柴油發(fā)電機組和保安電源系統(tǒng)(僅
監(jiān)視)、直流系統(tǒng)和UPS系統(tǒng)(僅監(jiān)視)、自動同期系
統(tǒng)、廠用電快切系統(tǒng)等。
3 相對獨立于ECS的電氣系統(tǒng)和裝置
目前，要求DCS實現電氣繼電保護及安全自動
裝置的功能尚有一定的難度，而且要增加較大的費
用，因此原則上不要求通過DCS實現其功能，而是
要仍保留繼電保護及安全自動裝置，并由該裝置實
現其獨立的功能。但它們與DCS之間要有接口，常
規(guī)方式采用硬接口，將“裝置投入”、“裝置退出”、“裝
置復位”等DO量，“裝置故障”、“裝置啟動”、“裝置
失電”等DI量接人ECS，這些裝置與ECS之間任何
連接都不妨礙裝置獨立功能的實現。保留的繼電保
護及自動裝置主要有：發(fā)變組保護裝置、自動準同期
裝置、自動電壓調整裝置(AVR)、廠用電快切裝置、
低壓備自投裝置、故障錄波裝置等。
主廠房外輔助系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)如輸煤、化水、制
氫、電除塵等，都有各自相對獨立的程控控制設備
(如PLC系統(tǒng))，所以暫不納入主機DCS系統(tǒng)中，但
這些系統(tǒng)可以通過現場計算機輔網(一般采用以太
網)與DCS系統(tǒng)連接，在輔網滿足系統(tǒng)可靠性的情
【收稿日期]2006—08—14
【作者簡介]王雪梅(1971一)，女，內蒙古人，畢業(yè)于沈陽電力高等?？茖W校，工程師，現從事電廠安全生產質檢工作。
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2006年第24卷第6期 內蒙古電力技術 51
況下，將操作權限切換至DCS。
4 ECS中電氣控制回路設計原則
在ECS設計中，只需要將原來來自硬手操的接
點替換為ECS系統(tǒng)DO繼電器接點，同時將硬光字
報警作為ECS系統(tǒng)DI點接入，并做成軟光字。對于
2機公用的啟／備變或其它公用設備的機組，為確保
任何1臺機組檢修而另1臺機組正常運行，這些公
用設備應考慮在每臺機組的ECS系統(tǒng)中都能操作
及監(jiān)視，并且這種操作控制權能實現切換。
5 ECS設計安全技術措施
5．1 電氣設備的“五防”閉鎖功能
對于可以遠方操作的電氣設備，“五防”閉鎖功能
應確保由獨立的“五防”系統(tǒng)完成，不能因為在ECS中
加入了“五防”邏輯而廢止原“五防”系統(tǒng)。
ECS中實現“五防”閉鎖功能一般采取如下措施：
(1)將電氣設備的輔助接點引入ECS，根據“五
防”的要求作出相應閉鎖邏輯。
(2)在判斷電氣設備實際運行位置時采用可靠
邏輯。
(3)在ECS畫面中對重要設備采用簡}吉明了的
雙重編號(中文及數字編號)。
(4)對于所有電氣設備的運行狀態(tài)要從顏色上
進行明顯的區(qū)分。
(5)將電氣設備的操作按鈕設計為必須經過“確
認”方能使其操作有效的邏輯。
(6)為電氣設備設計程控／就地操作轉換把手
及檢修／運行狀態(tài)，防止就地檢修時遠方誤啟動，造
成人身或設備傷害。
(7)將發(fā)變組出口斷路器設計為低于某負荷值
不允許手動跳閘的邏輯。
(8)將滅磁開關設計為必須當發(fā)變組出口斷路
器已經跳閘時，方可跳閘的邏輯。
如果滿足上述要求．并在電氣設備相互閉鎖邏
輯的設計上考慮周全，再加上運行人員的安全意識、
操作技能培訓到位，基本可以做到“防止誤走錯間
隔”、“防止誤分／誤合斷路器”、“防止誤帶電合地
刀”、“防止誤帶負荷斷開關”、“防止接地開關閉合時
誤接通電源”。
5．2 模擬量監(jiān)視
對于直流模擬量及輔機模擬量的設計目前有的
設計方案是：直流模擬量通過直流絕緣監(jiān)測裝置與
ECS通訊，6 kV、380 V每一段母線的所有輔機利用
繼電保護裝置的測控功能進行測量，并通過通訊管
理機與ECS的通訊來實現對模擬量的監(jiān)視，在運行
當中經常出現通訊中斷問題，造成運行人員無法監(jiān)
視直流系統(tǒng)所有的模擬量及整個一段的輔機電流，
這種缺陷一旦出現，處理起來還需要一定的時間，對
安全運行有著嚴重的影響，因此還應堅持利用變送
器點對點傳輸的方式，將風險分散，實現運行穩(wěn)定。
5．3 信號
為使運行和檢修人員及時判斷設備所出的故
障，應將所有能取到的故障信息全部引入ECS，如繼
電保護動作、熱繼電器動作、電動門開過力矩動作、
電動門關過力矩動作等，提高故障的識別效率，同時
繼電保護動作信號閉鎖聯動和合閘操作，除非保護
動作信號被復歸。
對于中央信號的設計，應遵循分級布置的方式，
重要的信號排在前列，聲光報警要有區(qū)別，可以按照
系統(tǒng)分配，也可以按照專業(yè)分配。
對于已經通過ECS指令操作，但在規(guī)定的時間
內沒有相應位置反饋信息的設備，應發(fā)操作失敗信
號，并由ECS給出故障信息。
為每臺電氣設備設計“運行中故障”邏輯，只要
曾經通過ECS指令合過閘且不是ECS指令跳的閘，
其余不管是出于任何原因造成設備跳閘，都要發(fā)出
運行中故障信號，并啟動相應聯鎖。當故障自行消失
或處理完畢，則運行中故障信號自行復歸，也可以手
動復歸信號。
為防止熱繼電器誤發(fā)信號造成不良影響，一般
重要負荷的熱繼電器動作不閉鎖聯鎖功能，但閉鎖
手動操作．因為熱繼電器真正動作了，也不會聯鎖成
功，若是誤發(fā)信號聯鎖成功也不會造成跳機。熱繼電
器閉鎖手動合閘是因為已經有熱繼電器動作故障信
號，必須首先處理，如能復歸也不會產生任何影響。
5．4 控制電源監(jiān)視
現在．ECS的典型設計DI量都需要隔離繼電器
進行隔離，所以對于隔離繼電器的工作電源就有要
求。以斷路器為例，應將這臺斷路器的所有DI量的
隔離繼電器工作電源都取自該斷路器的控制電源，
如果控制電源消失則繼電器全部返回，會在ECS中
發(fā)I／O故障，也就能及時判斷出控制電源故障，及早
處理，防止斷路器拒動。也可以使用電源監(jiān)視繼電器
來專門監(jiān)視控制電源，當該繼電器返回時發(fā)控制電
源故障信號。
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52 內蒙古電力技術 2006年第24卷第6期
5．5 DI隔離繼電器
(1)隔離繼電器的控制電纜必須使用屏蔽電纜，
尤其是長電纜，若屏蔽不好會在電纜芯中感應很高
的電壓，甚至可達到額定值，造成繼電器抖動、過熱．
降低了運行壽命，并可能造成誤動。
(2)提高隔離繼電器的動作功率。根據繼電保護
的規(guī)程要求，經過長電纜啟動的繼電器動作功率應
大于5 W。達到這個要求有兩個方法，一是選擇大功
率繼電器，直接滿足要求；二是選擇動作功率稍小的
繼電器，通過在繼電器線圈并聯適當大功率電阻的
方法提高繼電器的整體動作功率。兩種方法均有效。
(3)由于隔離繼電器的緊湊布局設計，一定要注
意繼電器柜的通風散熱問題。要求繼電器柜內有通
風扇和濾網，柜體安裝在有空調設備的電子問內。
5．6 后備硬手操
對于一些重要設備，應在集控室操作臺設計手
動啟動／停止按鈕．并加裝防護蓋，防止ECS系統(tǒng)失
電或死機造成無法操作而引發(fā)重大設備事故。
5．7 事故按鈕及繼電保護動作跳閘
事故按鈕及繼電保護動作出口跳閘回路不能經
過ECS(DCS)，應直接接至設備跳閘線圈，防止由于
ECS(DCS)系統(tǒng)通訊問題延緩跳閘，以至于擴大事
故，但保護動作信息應同時通過DI量接入ECS
(DCS)報警。
5．8 程控／手動轉換
對于每1臺電氣設備應有1個程控／手動轉換
把手安裝在設備就地操作盤上．當程控／手動轉換把
手在程控位置時．只有遠方ECS操作能夠操作，所
有ECS內部軟件聯鎖均經過該把手程控位置邏輯
閉鎖。當程控／手動轉換把手在手動位置時．只有就
地操作按鈕能夠操作。事故按鈕及繼電保護動作不
經過程控／手動轉換把手閉鎖，防止把手接點不同造
成事故擴大。
5．9 電氣設備檢修狀態(tài)
為所有電氣設備設計一個檢修畫面，檢修畫面
中有所有設備的檢修操作。當設備需要檢修時只要
按下相應操作器的“檢修”按鈕，設備就從“運行”狀
態(tài)切換到“檢修”狀態(tài)；當需要運行時只要按下操作
器的“運行”按鈕．設備就從“檢修”狀態(tài)切換到“運
行”狀態(tài)。 “檢修”狀態(tài)時ECS不能輸出任何設備
操作指令，“運行”狀態(tài)時ECS才能進行設備操作。
只有當該設備需要檢修時，為了防止操作人員誤操
作而導致人身事故時才將設備轉到“檢修”狀態(tài)。
5．10 權限分級管理
ECS的操作權限分為只讀、控制、工程處理和系
統(tǒng)管理。具有觀察權限的操作員允許觀察當前的運
行狀態(tài)；控制權限操作人員允許進行控制操作等；工
程處理權限操作人員除了用戶管理之外，有權觀察
和操作；系統(tǒng)管理權限操作人員，包括用戶管理內所
有權利都允許的。
以上四種級別操作人員的任一人員對設備操
作，除操作窗口外．均有確認窗口，只有當二者都有
輸入時，該次操作才能生效。
6 結語
今后．隨著全國電力網的迅速發(fā)展，電氣控制系
統(tǒng)的重要性越來越突顯，而機組的電氣系統(tǒng)納入
ECS控制，對電廠系統(tǒng)控制來說，其可靠性、穩(wěn)定性
則更加明顯。
[參考文獻】
[1]GB 50171-1992，盤、柜及二次回路結線施工及驗收規(guī)[S]．
編輯：曹雪麗
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