火力发电厂厂用电监控管理系统(ECMS)培训

1火力发电厂厂用电监控管理系统（ECMS)培训内容提要一、电气监控管理系统的发展史二、ECMS系统架构三、ECMS系统方案四、ECMS系统与其它系统接口五、现场总线六、ECMS系统应用案例一、电气监控管理系统的发展史1999年，中电顾问集团组织电气组网可行性研讨。2002年，第一例独立ECS在山东莱城电厂2×300MW实施。2003年第一例非独立ECS在贵州纳雍发电一厂4×300MW机组实施。2004年第一例全通信ECS在云南巡检司发电厂1×135机组实施。2007年11月，电力规划设计总院组织现场总线在发电厂应用专题研讨会，确定了ECS的发展方向、应用模式，并规范ECS、EFCS、FECS等统一称为ECMS。一、电气监控管理系统的发展史1995年开始发电厂厂用电微机综保WDZ系列的研发2000年开始了DCAP-4000电气监控管理系统的立项与研发2001年DCAP-4000通过电力规划设计总院专家的评审2002年成功组织ECS首个工程的实施，同年实现与DCS的接口2003年DCAP-4000被科技部列入国家火炬计划项目2007年DCAP-4000通过了中国电力企业联合会的专家鉴定一、电气监控管理系统的发展史1国内第一例300MW机组ECMS工程华电国际山东莱城发电厂2×300MW新建机组2国内第一例600MW机组ECMS工程华能河南沁北发电厂2×600MW新建机组3国内第一例1000MW机组ECMS工程国华浙江宁海发电厂2×1000MW新建机组4国内第一例“全通信”模式ECMS工程滇能云南巡检司发电厂135MW机组5国内第一例profibus总线应用工程内蒙古托克托发电厂三期2×600MW机组6国内第一例ECS+NCS应用工程华电云南昆明第二发电厂2×300MW机组二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时电子设备间发变组保护柜快切柜励磁柜直流柜录波柜6kV开关室400V开关室NCS系统DCS系统水、煤、灰等系统SIS系统SupervisoryinformationsysteminplantlevelECMS系统二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…电气设备现场总线…工艺电动机现场总线间隔层站控层数据库服务器电气操作员站GPS运行工作站打印机分层分布式结构二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时间隔层设备6kV保护测控装置电动机保护测控装置变压器保护测控装置线路保护测控装置PT保护测控装置二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时间隔层设备400V保护测控装置线路保护测控装置马达控制器线路测控装置PT保护测控装置二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时间隔层设备其它智能设备发变组保护励磁快切直流启备变保护柴油机同期…二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时厂用电组网分组原则＃1机组电气设备…现场总线…现场总线公用电气设备…现场总线＃2机组电气设备

取消硬接线，ECMS电气操作员站进行控制二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时厂用电组网分组原则＃1机组工艺电动机…现场总线…现场总线公用工艺电动机…现场总线＃2机组工艺电动机硬接线接入DCS，ECMS运行工作站仅进行数据的监视二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时现场总线型式

RS485方式通信管理机双网＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时现场总线型式

工业以太网方式通信管理机交换机＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时现场总线型式

CAN总线方式通信管理机双网＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时现场总线型式

Profibus－DP总线方式通信管理机目前仅支持单网＃32＃31＃1＃2＃63＃64中继器二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时设备类型工控机优点：采用WINDOWS操作系统，编程方便缺点：易死机，易受病毒黑客攻击，稳定可靠性低，安全性低。嵌入式装置优点：嵌入式CPU及嵌入式操作系统,模块电源，电子盘，无旋转设备，稳定可靠性高，安全性高。缺点：编程较复杂，成本相对高。二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时双机冗余热备如果4个“×”处均出现网络故障，系统仍可正常工作，并且仍然可实现双机冗余。二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时设备部署100MEthernet数据库服务器电气操作员站GPS运行工作站打印机备主网关二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时主流方案100MEthernet数据库服务器电气操作员站GPS运行工作站打印机100MEthernet数据库服务器电气操作员站GPS运行工作站打印机100MEthernet＃1机组ECMS站控层＃2机组ECMS站控层公用ECMS子系统二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时基本功能数据采集、处理、监视设备控制事故报警、查询通信、WEB服务在线计算、报表、曲线定值管理、自动抄表二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时高级应用功能高级应用设备运行管理机组运行状态监测故障信息管理ONCALL二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时对时方式6KV保护测控装置其它智能设备400V保护测控装置………以太网现场总线现场总线分/秒同步信号RS485GPS对时扩展对时扩展二、ECMS系统架构

ECMS监控范围

ECMS系统结构

间隔层

通信管理层

站控层

对时对时方式6KV保护测控装置其它智能设备400V保护测控装置………以太网现场总线现场总线分/秒同步信号以太网接口GPS对时扩展对时扩展三、ECMS系统方案三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案推荐方案一三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案推荐方案一100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…电气设备现场总线…工艺电动机现场总线间隔层站控层数据库服务器电气操作员站GPS运行工作站打印机三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案推荐方案二三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案推荐方案二100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…6kV保护测控装置现场总线…400V保护测控装置现场总线间隔层站控层数据库服务器运行工作站GPS打印机三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案监测DPUDCS系统RS485100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…6kV保护测控现场总线…400V保护测控现场总线间隔层站控层数据库服务器兼运行工作站GPS打印机三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案电气全通信＋关键硬接线100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…线路、变压器保护测控现场总线…电动机保护测控现场总线间隔层站控层数据库服务器兼运行工作站GPS打印机DPUDCS系统分合至电动机开关柜三、ECMS系统方案方案背景新方案

现行方案全通信100MEthernet发变组保护、快切等设备通信层通信管理机…电动机工艺过程n现场总线…电动机工艺过程1现场总线间隔层站控层数据库服务器兼运行工作站GPS打印机DPU1DCS系统DPUn四、ECMS系统与其它系统接口四、ECMS系统与其它系统接口与DCS系统接口与SIS/MIS系统接口串口方式RS485#1机主控单元#1机DPU公用主控单元RS485#2机主控单元#2机DPU四、ECMS系统与其它系统接口与DCS系统接口与SIS/MIS系统接口串口方式…RS485主控单元1DPU1主控单元nDPUn四、ECMS系统与其它系统接口与DCS系统接口与SIS/MIS系统接口网关方式ECS系统服务器网关100MEthernet100MEthernetDCS系统服务器四、ECMS系统与其它系统接口与DCS系统接口与SIS/MIS系统接口组合方式…通信管理机A通信管理机B间隔层保护测控装置DPUADPUBDCS服务器网关ECS服务器四、ECMS系统与其它系统接口与DCS系统接口与SIS/MIS系统接口网关方式ECS系统服务器网关100MEthernet100MEthernetSIS/MIS系统服务器五、现场总线现场总线标准

电力行业现场总线应用

金智科技现场总线应用五、现场总线国际电工委员会IEC2000年1月公布的投票结果，表明了现场总线的八种标准，这互不兼容的八个IEC61158标准为：1.IEC技术标准（FFH1）2.ControlNet(Rockwell公司)3.Profibus(Siemens)4.P-net(丹麦ProcessData公司)5.FFHSE(FFH2,Fisher、Rosemount公司)6.SwiftNet(美国波音公司)7.WorldFIP(法国Alstom公司)8.Interbus(德国PhoenixContact公司)其它总线：Lonworks、CAN、HART等欧洲标准：EN50170现场总线标准

电力行业现场总线应用

ProfiBusCanBusLonworksRS485

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线自1984年开始研制，现已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域。由物理层、数据链路层和应用层(FMS有)组成Profibus家族包括Profibus-DP，Profibus-PA，Profibus-FMS传输速度：9600bps为1.2km，1.5Mbps时200m，12Mbps时为100m。节点数目：可达128个Porfibus支持主－从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式表现优秀，成本高。现场总线标准

电力行业现场总线应用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线ControllerAreaNetwork控制器局域网由德国Bosch公司为汽车的检测和控制而设计，多主工作方式，支持点对点、点对多、广播式发送及接收数据，介质访问方式为非破坏性位仲裁方式。传输介质：双绞线，光缆。网络结构：总线，2002年被确定为电力通讯领域的国家标准。传输距离：1Mbps传输150m，10kbps传输距离5km。节点数目：可达110个（我公司推荐不大于32）。现场总线标准

电力行业现场总线应用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线优点：可靠性高，可以支持硬件节点的即插即用；故障节点可自动关闭，不影响其他网络节点；采用芯片硬件ID方式管理网络，故障节点界定十分方便，网络维护成本比较低。缺点：对于单个CAN节点，硬件成本较高；对于CAN控制芯片的编程比较复杂。适用范围：适用于节点数目很多，传输距离在10公里以内，安全性要求高的场合；适用于对实时性、安全性要求十分严格的控制网络；不适合于有大量数据需要传输(比如视频/音频信号)的场合。

现场总线标准

电力行业现场总线应用RS485CanBus

LonworksProfiBus

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线Lonworks总线由美国Echelon公司于1993年推出的一种现场总线，也是国内90年代末期比较流行的一种现场总线。Lonworks总线采用神经元芯片为核心技术设计基本节点，LonTalk通信协议支持7层网络协议，提供一个固化在神经元的网络操作系统；Lonworks总线介质访问采用P-PCSMA

（预测P-坚持载波监听多路复用）；可能会出现产生总线数据“死锁”现象，数据传输的实时性并不能够完全保证；适用实时性要求不高；国内的Lonworks总线应用也普遍集中于智能楼宇领域。现场总线标准

电力行业现场总线应用ProfiBusCanBusLonworks

RS485

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线RS-485总线是采用差分传输方式的一种串行网络，也是目前国内应用较多的中远距离串行数据方式。RS-485总线使用普通双绞线作为传输介质，采用直线拓朴结构，单条网络线路可连接32个节点，网络总长度最大可达1200米。优点：对于单个节点，电路成本较低，设计容易，实现方便。缺点：单个节点的故障有可能导致整个网络瘫痪，且不易界定网络中的故障节点，维护成本相对较高。适用范围：节点数目较少，传输距离在1公里以下现场总线标准

电力行业现场总线应用RS485CanBusLonworksProfiBus

工业以太网

金智科技现场总线应用五、现场总线基于802.3规范的“以太网+TCP/IP”已成为互联网技术中应用最普遍的技术，可以实现数据的远程传输。但以太网的本质特点是采用CSMA/CD(多路存取载波侦听碰撞检测)的介质访问控制技术，容易产生“节点”碰撞，无法保证数据的实时性/有效性；而且，实现以太网节点的软，硬件成本较高；现在使用以太网与通用工业协议结合的以太网方案(EtherNET/IP)，称为工业以太网，构建可以保证实时性能的网络传输方案；工业以太网成本较高，厂用电设备中,380V智能设备很少使用以太网方式通讯，工业以太网一般在6KV保护测控设备和站控层使用。现场总线标准

电力行业现场总线应用金智科技现场总线应用五、现场总线ProfibusCANRS485工业以太网六、ECMS系统应用案例六、ECMS系统应用案例

RS485应用

工业以太网应用

Profibus总线应用CAN总线应用1000MW机组应用＃3机子系统＃4机子系统公用子系统……#3机组6kV工作段综合保护测控装置RS485总线＃3机组其它智能设备＃4机组400V工作段综合保护测控装置公用6KV、380V及其他智能测控装置工程师兼操作员站RS485总线…#4机组发变组测控装置#3机组发变组测控装置数据服务器兼至DCS网关工程师兼操作员站数据服务器兼至DCS网关至SIS系统＃3机组400V工作段综合保护测控装置#4机组6kV工作段综合保护测控装置＃4机组其它智能设备至SIS系统湖南益阳2×600MW机组六、ECMS系统应用案例

RS485应用

工业以太网应用

Profibus总线应用CAN总线应用1000MW机组应用操作员站#1机组测控及其它智能设备(共3组）数据库服务器（主/从）DPU20~22DPU1~19通信服务器RS485/422/232RS485＃1电动机工艺流程（共19组）…＃1机电源部分（共3组）…公用电动机工艺流程（共2组）…公用测控及公用其它智能设备(共2组）220KV网控（共2组）…操作员站数据库服务器（主/从）100M以太网100M以太网DPU24~25DPU27~28#1机组ECMS（＃2机组同此）公用ECMS10/100M以太网10/100M以太网10/100M以太网通信管理单元通信管理单元通信管理单元（冗余）云南昆明二厂2×300MW机组六、ECMS系统应用案例

RS485应用

工业以太网应用

Profibus总线应用CAN总线应用1000MW机组应用100M以太网#5机组发变组保护、励磁、快切、电度表#5机组6kVA段、B段综保…＃5机组400V测控单元…#5机DCS-DPU4台RS485运行工作站公用6kVA段、B段综保……2台公用400V测控单元ProfibusProfibusRS485RS485公用DCS-DPUGPS内蒙古托克