摘要：通过介绍大型火力发电厂电气监控系统的典型配置，阐述该系统对大型火力发电厂的意义和作用。

0 引言

随着火力发电机组容量的增大，大型火力发电厂电气一、二次设备的系统及其接线型式日趋复杂，由此导致的相关监视与控制系统也日益繁复，所起到的作用也更加重要，逐渐成为发电厂控制系统一个重要的分支，对大型火力发电厂的安全稳定运行产生了至关重要的意义。一般来说，大型火力发电厂的电气监控系统主要包括以下环节：

(1)主机DCS系统所包含的ECS模块;

(2)监控升压变电站的NCS系统;

(3)用于全厂电气设备的辅助监控系统(UACS);

(4)传统的电气仪表、继电保护及自动化装置，如关口表计、保护装置、自动准同期装置以及故障录波器等。

1 DCS对电气系统的监控

机组DCS系统中的ECS模块包括单元机组监控网络和公用系统监控网络。

1.1 ECS对电气系统的监测监控范围

其范围包括：发电机出口开关、发电机励磁系统、厂用高压电源(包括厂用变压器)、低压厂用变压器高压侧进线开关及PC进线、分段开关，PC至MCC的馈线开关(包括主厂房及辅助厂房)，各类闸刀以及单元机组的直流和UPS、柴油发电机组的重要信号部分。

1.2 ECS数据量的处理与采集

模拟量处理包括预防回路断线检测功能、信号抗干扰、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度换算、梯度计算、越复限判断及越限报警，最后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库。

开关量采集是指对事故/故障信号、开关及刀闸的位置信号、继电保护的动作信号以及手动自动方式选择的位置信号的采集。ECS对这些信号的采集方法为快速扫描。

脉冲量采集主要指有功及无功电度量等的累加。脉冲量的输入为无源接点或有源电脉冲，即时采集。

开关量输出特指各类操作控制指令。计算机在输出这些信号前进行校验，经判断无误后才能送至执行机构，为保证信号的电气独立性及准确性。

1.3 ECS对电气系统的监控功能

(1)调节功能

调节变压器有载调压分接开关的位置。调节自动励磁调节器(AVR)、各类辅机变频器的可控硅导通角，从而达到调节发电机、电动机电压和电流的目的。

(2)控制功能

①发变组控制

对发变组的控制有二种方式，即顺序控制或软手操控制。采用哪种控制方式，由设在操作员站上的选择开关实现。

发变组的顺序控制是按逻辑条件顺序完成发电机由零起升压直至并网，带初始负荷的全过程。

软手操控制是指运行人员通过键盘和鼠标进行开关的操作，每一项操作计算机都将进行合法性检查和控制闭锁条件检查。

②厂用电源开关的控制

正常的合闸、分闸操作，由ECS软手操发出指令实现。

事故情况下，备用电源之间的互相切换，包括柴油发电机启动带载直至充当事故电源，虽然不经过操作员站发出指令，但要经过ECS逻辑判断。

③辅助车间控制方式

辅助车间的电源系统控制方式，除辅助厂房低压变压器高压侧开关的投、切由ECS控制外，其它均为常规就地操作，但须向ECS送出必要的信号量和运行数据。

(3)事故处理

当发生事故、故障和越限等事件时，监控系统应能自动作一系列处理，如发出音响，推出画面、启动事故追忆、画块或数据变色等。

2 NCS对电气系统的监控

发电厂220kV、500kV升压站的监控由网络控制系统(NCS)实现。

2.1 NCS对电气系统的监测监控范围

控制范围包括：500kV开关、电动刀闸、电动接地开关，变压器有载调压开关。

监测范围包括：电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电能、无功电能和温度量等。

NCS的监视信号包括：变压器调压开关、SF6开关、闸刀以及接地开关的位置信号、继电保护装置和安全自动装置动作及报警信号、运行监视信号等。

2.2 NCS的硬件结构

NCS包括两部分：站控层和间隔层，它们之间通过铠装光缆连接。

(1)站控层是升压站网络设备监视、测量、控制、管理的中心。站控层网络为以太网，按双网配置，网络拓扑结构为星型，网络传输协议为TCP/IP，通讯介质为铠装光缆。站控层网络实现站控层各个工作站之间和来自间隔层的全部数据的传输和各种访问请求。主要设备有主机/操作员站、工程师站、五防闭锁工作站、通信接口装置、公用接口装置、打印服务器及打印机、GPS对时装置、网络设备等。

(2)间隔层网络采用以太网，网络拓扑结构为星型，网络传输协议为TCP/IP，通讯介质为五类双绞屏蔽线。间隔层的主要设备包括测控单元、通讯接口单元、网络设备等。当站控层及网络失效时，间隔层仍能独立完成监测和控制功能。