发电厂电气监控管理系统 ECMS

1、发电厂电气监控管理系统 ECMSECMS(Electrical Control and Management System发电厂电气监控管理系统)，是电厂、钢铁厂、化工企业等工业自动化的重要组成部分，一般划分为间隔层、通信管理层和站控层，实现了对全厂电气设备的遥信、遥测、遥控功能，并且集成了事件追忆、故障录波分析等高级功能。ECMS系统典型结构及应用0引言随着电厂厂用电系统智能保护测控装置的出现，原有的由DCS系统实现全厂监控一体化的方式显现了很多不足，主要由于DCS系统侧重于机炉的运行、控制和保护功能，对电气设备情况考虑较少，电气装置基本上是独立运行，与DCS系统间仅用硬接线进行有限的信息交

2、换，DCS系统无法反映全面完整的电气设备信息。如果需要在DCS系统中全面监控电厂主要电气设备的运行状态和运行参数，不仅受到DCS系统规模的限制(I/O数量不能过多)，而且设备费用和电缆数量也将是巨大的，同时加大了日后设备维护成本，因此近年来，厂用电气系统单独组成监控系统的方法得到了普遍应用。为了对系统名称进行规范(实际应用中，名称有ECS、FECS、EFCS等)，中国电力顾问集团电顾发电200820号文规定统一名称为ECMS(Electrical Control and Management System in powerplants)-火力发电厂电气监控管理系统。1 ECMS系统的发展历史作

3、为电厂自动化系统的组成部分，ECMS的发展主要有以下两个阶段。第一阶段是DCS负责全厂设备的监控，但DCS与厂用电微机保护测控装置之间只保留必要的硬接线(如位置信号、控制出口节点等)，设立单独的厂用电气监控管理系统-ECMS系统，DCS所需的其余信号经由ECMS系统中的通信管理单元或位于站控层的通信网关传送至DCS。ECMS包含全部厂用电系统信息，主要包括高、低压厂用电保护测控装置，发变组、启备变保护信息，UPS、直流、励磁、保安电源等其它智能设备。这样，ECMS系统较全面的反映了厂用电系统的信息，但ECMS一般不具有控制功能，控制仍由DCS实现，只有当DCS退出等特殊情况下，ECMS系统才允

4、许具有控制功能。目前，大部分ECMS系统采用此结构。虽然上述方案使用较多，但信息从装置采集至DCS监控系统画面显示，中途经过多次规约转换及通讯方式的改变，导致信息响应时间较长，很难满足现场运行的要求，因此，从2008年开始，ECMS逐步采用新的结构，即发电机-变压器组、高低压厂用电源等电气设备的控制、监视和管理在ECMS实现，电动机的监测管理信息进入ECMS。电动机的控制仍由机组DCS实现。在机组集控室设置ECMS操作员站，ECMS不与机组DCS通信，DCS系统可以不设ECS控制器。所有厂用电源开关控制的闭锁逻辑需在ECMS系统中实现。2典型ECMS系统结构RCS-9700发电厂厂用电气监控管

5、理系统(以下简称RCS-9700ECMS系统)采用分层、分布、开放式网络系统结构，具有典型的三层结构：站控层、通信管理层、智能间隔层。站控层采用双以太网冗余结构，根据需要可设置数据库服务器、电气操作员站、电气工程师站、打印机以及负责与其它系统通信的通信网关，是整个系统的监控、管理中心；通信管理层主要由通信管理单元、交换机等组成。主要负责站控层与间隔层的数据交换，通信管理单元主要进行规约及通讯方式的转换，同时也可以实现与DCS系统的DPU的数据交换；智能间隔层由分散的电气智能装置(如安装在厂用高低压配电柜的保护测控装置、微机型元件保护装置、AVR、ASS、UPS控制器、直流系统控制器等)构成,执

6、行DCS或电气监控的各种指令并向DCS或电气监控发送监控、监测信息。智能终端层采用RS485、Worldfip等现场总线或以太网组网，双网冗余配置，将综合保护测控装置中的保护、测量、控制、计量等信息量通过通信口上传到通信管理单元。2.1第一阶段ECMS系统结构典型案例华电国际邹县发电厂四期工程装机容量为2×1000MW，电厂两台机组以发电机-变压器组接线接至500kV系统。厂用电高压为10kV，每台机组设10kV工作段A、B、C、D共四段，同时设输煤10kV段两段。主厂房厂用电低压动力中心(PC)为400V/230V，每台机组分为汽机、锅炉、保安、电除尘、照明、检修段PC，其中汽机、

7、锅炉、保安，每台机组为两段，两段互为备用，每台机组电除尘共三段，其中两段为工作段，一段为专用备用段；照明、检修每台机组各一段，两台机组主厂房400VPC共22段；两台机组设公用段PC两段。本期辅助厂房设输煤、翻车机、除灰、综合水泵房、反渗透处理、中水处理、脱硫PC，每个PC分为两段，两段互为备用，两台机组辅助厂房PC共14段。高压厂用电综合保护测控装置采用双100M以太网，保证了信息交互的快速性，同时便于装置波形的快速上送，实现了与站控层的无缝连接。每段母线的所有装置接入位于当地的交换机，再通过光纤以太网与中心交换机通讯。低压厂用电装置由于采用RS-485通讯方式，且较分散，所以每个PC段配置

8、一台通讯管理单元，进行规约转换后转成双100M以太网与站控层连接。RCS-9785C对时装置接收GPS对时信号，通过以太网向全站广播。同时通过差分信号对间隔层设备实现精确对时。本方案具有如下特点：(1)实现了电厂机、炉、电一体化监控，DCS系统能反映更多的电气信息量，同时又有电气专用监控系统。(2)提高了电气监控的水平。现场智能装置功能得到充分利用，同时系统采集的信息量大大增加，为电气运行及维护人员提供了丰富的数据，并不再受DCS硬件的限制。(3)高压厂用电部分采用100M以太网，大大提高了信息响应及波形上送的速度。2.2第二阶段ECMS系统结构典型案例首钢京唐钢铁联合有限责任公司自备电厂2&

9、#215;300MW机组，每台机组设一台三相分裂高压厂用工作变压器，每台高压厂用工作变压器设2段6kV母线。系统的监控范围包括以下设备：发变组微机保护、起备变微机保护装置、发电机自动同期装置、发电机励磁系统、6kV厂用微机综合保护测控装置、6kV厂用电源切换装置、380V厂用电源开关测控单元、380V微机型马达控制单元、机组智能仪表屏、机组故障录波装置、事故柴油发电机智能控制模块、直流系统、UPS、起备变有载调压装置等。设置此系统的目的是实现对全厂厂用电系统的监测、管理，以及对高低压厂用电源、厂变等设备的监测、控制和管理功能；ECMS系统在主控室设置操作员站。ECMS与DCS系统没有信息交换，

10、DCS各工艺系统中的电机运行、报警等开关量及模拟量均采用硬接线连接。所有装置的闭锁逻辑在站控层实现。整个监控系统采用VLAN划分，#1机网络只能接受#1机及公用部分的信息，#2机网络只能接受#2机及公用部分的信息，在一台机组检修时，不对另一台机组及公用部分的监控造成任何影响，两台机组信息并不会因为公用部分而耦合在一起。本方案的特点如下：(1)将厂用电源负荷的监控功能全部由ECMS实现，DCS可以不设ECS控制器及其IO卡件，大大节省了DCS的工程费用，同时节省了大量电缆。(2)ECMS与DCS系统相互独立，功能清晰，电源负荷归ECMS监控，工艺负荷由DCS控制。(3)高压厂用电部分采用100M以太网，大大提高了信息及波形上送、指令下发等速度。(4)ECMS系统实现了监测、控制、统计、远方整定