電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)專題

1、 電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)專題2011年1月一、 以往電廠電氣系統(tǒng)存在的問題目前，以熱工自動化為龍頭的發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）已得到了廣泛的應(yīng)用，但大都側(cè)重于汽機和鍋爐，對電氣系統(tǒng)考慮較少，機爐與電氣之間的控制及自動化水平不協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)采用物理硬接線和變送器、I/O卡件等大量硬件設(shè)備采集電氣信息、控制電氣設(shè)備，電氣系統(tǒng)的測量、保護(hù)動作、整定、事故追憶等信息在DCS上無法充分反應(yīng)，也就無法在DCS上實現(xiàn)電氣專業(yè)的分析和管理等功能。可以說，目前電氣進(jìn)入DCS的水平，只是將以前的控制屏放進(jìn)DCS的顯示器而已，僅僅能滿足日常運行基本操作和監(jiān)視的需要，電氣專業(yè)的管理還是停留在以前的水平（與

2、電網(wǎng)電氣自動化水平差距較大），電氣部分自動化水平相對落后。二、 設(shè)計思想要想提高整個電廠運行監(jiān)控的自動化、安全性和經(jīng)濟水平，提高電氣系統(tǒng)的運行監(jiān)控自動化和信息管理水平非常關(guān)鍵。將發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)運行監(jiān)控融入整個電廠的運行監(jiān)控自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)機、爐、電一體化控制是建立現(xiàn)代化電廠的重要組成部分。目前電氣就地安裝的二次設(shè)備絕大部分已實現(xiàn)智能化，而其強大的通訊管理功能未得到充分利用。因而，如何充分利用已有的保護(hù)測控設(shè)備，結(jié)合先進(jìn)、可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，取消原有DCS電氣部分硬接線、變送器等傳統(tǒng)設(shè)備，節(jié)省大量電纜和變送器，減少維護(hù)工作量，減少投資，使電廠全面信息化、數(shù)字化，最終實現(xiàn)機、爐、電一體化控制，是

3、我們設(shè)計中需要思考的問題。電氣設(shè)備保護(hù)測控功能分散就地實現(xiàn)，后臺系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)和就地綜合保護(hù)測控設(shè)備通訊，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、SOE、事故追憶等功能，在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)分析和管理等各種高級功能。綜合保護(hù)裝置不依賴于系統(tǒng)，風(fēng)險最大程度降低，設(shè)備信息豐富，是今后設(shè)計中發(fā)展的主方向，也拓寬和完善了DCS的監(jiān)控范圍和自動化程度。采用基于現(xiàn)場總線的分布式電氣監(jiān)控系統(tǒng)將越來越多地應(yīng)用在火電廠電氣監(jiān)控中，被稱為FECS?；痣姀S的FECS不是一個孤立的自動化系統(tǒng)，它將火電廠DCS、SIS等系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)協(xié)調(diào)監(jiān)控，共同提高火電廠整體自動化的水平。三、 目前幾種發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)(FECS)組網(wǎng)方

4、案及比較目前國內(nèi)投運的電廠FECS中組網(wǎng)方案有幾種，下面就幾種主流的組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點進(jìn)行分析和比較。4.1按照工藝流程組網(wǎng)的FECS系統(tǒng)典型方案以云南宣威電廠為代表的全通訊方式的FECS組網(wǎng)方案圖1為按照工藝流程組網(wǎng)的單臺機組FECS系統(tǒng)的典型方案。通信控制層主控單元CSN-031E的分配采用與DCS系統(tǒng)分配DPU的相同原則，按照工藝流程分配，把與熱工生產(chǎn)流程密切相關(guān)的6kV和380V電動機等負(fù)載的保護(hù)測控裝置分在同一組接入主控單元，主控單元與DPU一一對應(yīng)；進(jìn)線、低壓變壓器等與生產(chǎn)流程關(guān)聯(lián)不大的保護(hù)測控設(shè)備單獨聯(lián)網(wǎng)；發(fā)變組、高備變的保護(hù)測控設(shè)備、快切屏、同期屏、勵磁調(diào)節(jié)控制屏等也接入這些主控

5、單元。主控單元不僅完成數(shù)據(jù)處理而且還可將某個工藝流程中與電氣相關(guān)的邏輯運算由DCS的DPU下放到主控單元，一些DCS的工藝DPU需要的重要信息通過主控單元和DPU交換，并且是雙向數(shù)據(jù)交換，不重要的對速度要求低的信息通過站控層的轉(zhuǎn)發(fā)工作站來實現(xiàn)交換。按照工藝流程組網(wǎng)方案特點：由于按照工藝流程分配主控單元，同一主控單元同時要實現(xiàn)6kV和380V綜保裝置的數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場總線布線在電氣間隔有交叉， 6kV和380V綜保裝置采用現(xiàn)場總線技術(shù)，使采用工藝流程組網(wǎng)方案成為可能。與DCS工藝流程控制密切關(guān)聯(lián)，主控單元可以與DCS的DPU一對一通信，實時性和可靠性高，滿足DCS對電氣量的實時性需要，DCS對電氣設(shè)

6、備的控制可以通過通信實現(xiàn)，從而可以取消所用DCS電氣部分的硬接線和變送器。減少DCS投資和維護(hù)工作量，并增大DCS的信息量。通過通訊網(wǎng)絡(luò)將電氣系統(tǒng)完全融入到DCS系統(tǒng)中，實現(xiàn)機、爐、電一體化控制。是今后電廠發(fā)展的方向。工程實例：山西風(fēng)陵渡2*600MW機組發(fā)電廠云南宣威六期2*300MW機組發(fā)電廠云南宣威七期2*300MW機組發(fā)電廠山西平朔2*300MW機組發(fā)電廠4.2按照電氣分段組網(wǎng)的單臺機組FECS系統(tǒng)典型方案圖2為按照電氣分段組網(wǎng)的單臺機組ECS系統(tǒng)的典型方案，站控層包括雙冗余的系統(tǒng)服務(wù)器、維護(hù)工程師站/操作員站、轉(zhuǎn)發(fā)工作站等，系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)通信、數(shù)據(jù)存儲和處理等，維護(hù)工程師站負(fù)責(zé)系

7、統(tǒng)的維護(hù)、組態(tài)等，操作員站為運行人員的人機交互平臺，通訊網(wǎng)關(guān)主要為ECS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如DCS、SIS、MIS實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。其中維護(hù)工程師站/操作員站與系統(tǒng)服務(wù)器的軟件可同機運行。整個系統(tǒng)按照電廠廠用電系統(tǒng)主接線電氣分段對各種裝置分組，分配主控單元，6kV部分綜保裝置通過雙LON現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與主控單元CSN-031E連接，380V部分綜保裝置通過雙RS485與主控單元CSN-031E連接，其他智能設(shè)備通過單（雙）RS485/232口與主控單元CSN-031E連接。與DCS的數(shù)據(jù)交換主要通過站控層的通訊網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。速度較慢按照電氣分段組網(wǎng)方案特點是：方案簡單，現(xiàn)場總線布線容易，間隔分明，缺點是與

8、DCS工藝流程控制關(guān)聯(lián)不大，無法與DCS的DPU一對一通信，與DCS交換數(shù)據(jù)的速度受到制約，因此DCS對電氣設(shè)備的控制和信息仍需通過硬接線實現(xiàn)。只能作為純的電氣監(jiān)測系統(tǒng)，不能將電氣系統(tǒng)和機、爐系統(tǒng)融為一體，無法實現(xiàn)機、爐、電一體化控制。工程實例：湖南長沙2*600MW機組發(fā)電廠國電雙鴨山2*600MW機組電廠大連莊河2*600MW機組電廠4.3單臺機組ECMS系統(tǒng)典型方案圖3為ECMS系統(tǒng)的典型方案，站控層包括雙冗余的系統(tǒng)服務(wù)器、維護(hù)工程師站/操作員站等，系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)通信、數(shù)據(jù)存儲和處理等，維護(hù)工程師站負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)、組態(tài)等，操作員站為運行人員的人機交互平臺。發(fā)電機變壓器組、高低壓廠用電

9、源等電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理在ECMS實現(xiàn)，電動機的監(jiān)測管理信息進(jìn)入ECMS。電動機的控制仍由機組DCS實現(xiàn)。在機組集控室設(shè)置ECMS操作員站，ECMS不與機組DCS通信。ECMS方案的特點：電氣設(shè)備獨立組網(wǎng),電氣邏輯在ECMS中實現(xiàn)，電氣設(shè)備的監(jiān)控和管理全部由ECMS系統(tǒng)實現(xiàn)。不再與CS通訊。專業(yè)劃分更加清晰，各司其職。缺點：DCS和ECMS系統(tǒng)信息重復(fù)采集，增加了電廠的投資成本。工程實例：遼寧綏中2*1000MW機組發(fā)電廠四、 與DCS幾種通訊方式比較目前幾種與DCS的接口方式：1、 FECS的主控單元和DCS的DPU一對一配置，既每對DCS的DPU對應(yīng)一對FECS的主控單元，實現(xiàn)和DC

10、S的DPU直接通訊，將DPU需要參與邏輯運算的量實時的提供給DCS。其它大量的電氣量信息通過站控層網(wǎng)關(guān)與DCS操作員站通訊。FECS每對主控單元管理的設(shè)備通過現(xiàn)場總線按工藝就地組網(wǎng)，其中包括6kV和380V智能設(shè)備。這種方式實時性好，可以取消原有DCS的DPU所有電氣部分的硬接線和變送器，運用了現(xiàn)場總線技術(shù)，使6kV和380V智能設(shè)備按工藝就地組網(wǎng)成為可能，是目前最先進(jìn)的ECS實現(xiàn)方式。云南宣威電廠有成功運行經(jīng)驗。需要注意的是，采用此種方式與DCS通訊，在DCS招標(biāo)時需要求DCS廠家每對DPU提供與FECS的通訊接口。2、 由于受DCS通訊能力的限制，有些DCS廠家DPU不能提供通訊接口給FE

11、CS系統(tǒng)，只能通過站控層網(wǎng)關(guān)通訊。所有電氣量信息通過FECS后臺數(shù)據(jù)庫，經(jīng)DCS網(wǎng)關(guān)，再寫入DCS數(shù)據(jù)庫，采用此種方式通訊，速度慢，適用于DCS硬接線完全保留，F(xiàn)ECS只做為廠用電電氣監(jiān)測系統(tǒng)，而不是做為DCS子系統(tǒng)的方案。3、 FECS系統(tǒng)的主控單元與DCS的通訊DPU直接通訊的方式：一些DCS廠家能提供通訊DPU，主控單元可與DCS的通訊DPU直接通訊。FECS的主控單元只需將報文按照DCS需要的格式給通訊DPU即可，但需通訊DPU盡量分散配置多對，以保證通訊速度，每臺機組建議配置46對通訊DPU。此方式通訊速度較快。適合用于間隔層按電氣分段組網(wǎng)的系統(tǒng)。注意：在DCS招標(biāo)時需要求DCS廠家

12、提供用戶規(guī)定數(shù)量的通訊DPU。五、 目前在FECS中應(yīng)用的通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹和比較隨著計算機技術(shù)，特別是現(xiàn)場總線、通訊技術(shù)的完善，電氣與DCS采用硬接線接口已不再是唯一的方式。ECS與DCS之間已開始逐步采用全通訊接口控制方案，取代傳統(tǒng)I/O接口。通訊方式給工程帶來大量節(jié)約I/O點數(shù)和控制電纜，降低施工工程量等巨大優(yōu)勢時，同時大大豐富ECS和DCS的信息量，提高了發(fā)電廠數(shù)字化程度，另一方面也給電氣設(shè)計人員帶來了新的問題。在采用全通訊方案的初期，由于電氣人員對熱控DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不了解等原因，有些工程實施效果不完全理想，主要問題是通訊速率較慢。有的工程被迫在調(diào)試中取消通訊，回到傳統(tǒng)硬接

13、線方式，給工程建設(shè)造成了極大的浪費。因此，通訊網(wǎng)絡(luò)的確定在FECS方案中為關(guān)鍵部分，應(yīng)引起設(shè)計人員的關(guān)注。表2 4種通訊網(wǎng)絡(luò)的比較主題PROFIBUS-DPLon WorksCAN網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)概念/通訊原理支持主從系統(tǒng)、單主站或多主多從站系統(tǒng)。主站具有對總線的控制權(quán)。對等網(wǎng)絡(luò)，無主結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)點對點對等通信。支持優(yōu)先級傳輸。采用報文主動上送通信機制，多主方式，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可實現(xiàn)點對點、一點對多點等幾種通信方式。技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產(chǎn)品強度、可靠性、抗干擾性等各方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場需要。研發(fā)公司/組織 德國13家公司(如西門子、ABB)及5家研究所完成。美國Echelo

14、n公司德國BOSCH公司最初由美國XeroX公司于1975年提出的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€形總線型，星型，菊花鏈型，環(huán)型或混合。支持自由拓樸和多種介質(zhì)傳輸?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型，環(huán)型或線型協(xié)議結(jié)構(gòu)采用ISO/OSI模型的第1、2層通信協(xié)議，增加了用戶接口層。唯一一個采用了ISO/OSI模型的全部七層通信協(xié)議。采用ISO/OSI模型的第1、2層通信協(xié)議。只映射為ISO/OSI模型的第1、2層，在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層采用TCP/IP協(xié)議蔟。節(jié)點數(shù)量每段最多至32 個。使用中繼器可擴展至126個。每段64個最多110個理論上不受限數(shù)據(jù)傳輸速率9.6kbit/s 至12Mbit/s。78kbit/s至1.25Mbit/s。

15、5kbit/s 至1Mbit/s。10Mbit/s至1000Mbit/s不帶中繼器/擴展器的最大電纜長度最長1200m。波特率為187.5kbit/s 時，1000m。波特率為500kbit/s時，500m。波特率為1500kbit/s 時，200m。波特率為78kbit/s 時，2700m。當(dāng)波特率為1.25Mkbit/s 時，125m。波特率為5kbit/s 時，10km。波特率為1Mbit/s時，40m。雙絞線不超過100m，細(xì)同軸電纜不超過185m，粗同軸電纜不超過500m。傳輸介質(zhì)雙絞屏蔽電纜、光纖(較少采用)雙絞屏蔽電纜、同軸電纜、光纖、射頻、電力線等雙絞屏蔽電纜雙絞屏蔽電纜、同軸

16、電纜、光纖從對以上4種網(wǎng)絡(luò)形式的比較，可以看出PROFIBUS-DP是總線中通信速率最快的。在一個有32個站的分步系統(tǒng)中，DP對所有站傳輸512bit輸入數(shù)據(jù)和512bit輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)波特率為12Mbit/s時只需1ms。采用DP總線是一個非常好的選擇。雖然DP是開放的、不需要知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。原則上，DP在任何微處理器上都能實現(xiàn)。但當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率超過500kbit/s時，需采用DP協(xié)議專用ASIC芯片。而DP的核心技術(shù)被西門子所掌握，其芯片的價格是非常昂貴的，且協(xié)議并不對外開放，該總線中的大量診斷功能也不開放。另一方面，為達(dá)到良好的通信速率，DP應(yīng)采用其專用進(jìn)口電纜，這也大大增加了工程投資

17、。托克托電廠根據(jù)業(yè)主要求現(xiàn)場保護(hù)測控裝置采用DP總線，工程實施效果良好。唯一缺點就是在總線的投資較大，部分抵消了采用通訊方案可降抵工程投資的優(yōu)勢。LonWorks是我國引進(jìn)較早、運用成熟的總線。電氣控制領(lǐng)域最早由北京四方公司在1994年引進(jìn)，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中采用，取得了良好的效果。Lon網(wǎng)通訊協(xié)議LonTalk固化在神經(jīng)元芯片中，所以具有可用可得性。而Lon網(wǎng)國際組織和Echelon公司為推廣Lon網(wǎng)及其產(chǎn)品，沒有設(shè)置如何技術(shù)壁壘。其神經(jīng)元芯片價格也非常低廉，僅912美元一個。在鏈路層的子層，Lon Talk協(xié)議在CMSA/CD的基礎(chǔ)上，保留了CSMA的優(yōu)點，采用帶預(yù)測性P-持續(xù)CSM

18、A算法，保證了通信的確定性。基于以上原因，國內(nèi)電氣自動化設(shè)備越來越多的采用Lon網(wǎng)協(xié)議，或能提供Lon網(wǎng)協(xié)議的產(chǎn)品。CAN網(wǎng)由于受其通訊傳輸距離和數(shù)據(jù)包長度的限制（8個字節(jié)）的限制，不適合傳輸模擬量、SOE和事件報文，在電廠電氣設(shè)備如此分散布置的情況下，個人認(rèn)為是不太適合的。CAN網(wǎng)適用于智能設(shè)備相對集中布置的系統(tǒng)。另一方面，CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)僅僅定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，要將其運用到具體系統(tǒng)中，必須在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上建立應(yīng)用層。這也對運用廠家開發(fā)能力提出了更高的要求，如應(yīng)用層協(xié)議開發(fā)不合理會影響自身系統(tǒng)的可用性。工業(yè)以太網(wǎng)的通訊速率是一般現(xiàn)場總線不能比擬的。目前，將其運用于現(xiàn)場，還有一些問題

19、有待解決，主要是通信介質(zhì)的選擇。由于雙絞線僅能傳輸100m（在工業(yè)環(huán)境中通常限制在40m以內(nèi)），采用同軸電纜又無法實現(xiàn)全雙工通信，因此電廠ECS系統(tǒng)只能采用光纜。這就帶來了現(xiàn)場布線復(fù)雜，設(shè)置數(shù)量眾多的集線器、交換機和光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，同時對工業(yè)交換機的供電、RJ45等連接器的可靠連接和電磁兼容都成為新的問題，導(dǎo)致成本增加、可靠性下降。工業(yè)以太網(wǎng)采用的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商用以太網(wǎng)(即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn))，工業(yè)級交換機的價格數(shù)倍于普通交換機，約2萬元1臺。因此，采用工業(yè)以太網(wǎng)所產(chǎn)生的施工工程量大、造價偏高、后期維護(hù)工作量大的問題是困擾其在工程中采用的主要因素。在選擇總線形式時，不應(yīng)僅以通信速率作為衡量其

20、優(yōu)劣的唯一指標(biāo)。根據(jù)通信理論，通信速率與通信抗干擾能力是成反比的。因此在工程運用中合理的作法是在二者之間尋求一個平衡點，使系統(tǒng)整體最優(yōu)。通過以上分析，認(rèn)為電氣ECS就地保護(hù)測控設(shè)備采用Lon網(wǎng)是性價比最優(yōu)的方案。由于目前DP總線為熱工普遍采用的，也可能根據(jù)電廠統(tǒng)一性的要求采用DP總線，因此研究DP總線在電氣智能設(shè)備的應(yīng)用也是有實用價值的。發(fā)電廠的FCS系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是多種主流現(xiàn)場總線的混合應(yīng)用。還要說明一點：RS485總線不屬于現(xiàn)場總線的范疇。在大型的FECS系統(tǒng)中不適用。六、 發(fā)電廠FECS系統(tǒng)的總體方案綜合以上對FECS組網(wǎng)方案、與DCS通訊方式和通訊網(wǎng)絡(luò)的比較，結(jié)合本項目的特點，建議方案采用全

21、通訊方式取代原有DCS的電氣部分硬接線，保留關(guān)鍵電動機的啟或停硬接線，以保證整個電廠的安全性、穩(wěn)定性的要求。根據(jù)電氣系統(tǒng)設(shè)備控制的功能要求、技術(shù)特點，電氣監(jiān)控設(shè)備分為兩個電氣系統(tǒng)部分配置：（1） 純電量控制：發(fā)-變-線路單元組、廠用電電氣系統(tǒng)；（2） 非電量、電量綜合控制：輔機系統(tǒng)電動機電氣設(shè)備。兩個部分采用不同的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式通訊接入DCS：（1） 發(fā)-變-線路單元組、廠用電系統(tǒng)設(shè)備控制按電氣分段原則1：1配置測控單元，分4段現(xiàn)場總線聯(lián)接，通過通訊管理機接入電氣監(jiān)控系統(tǒng)FECS 100M以太網(wǎng)；通過網(wǎng)關(guān)與DCS通訊聯(lián)接。（2）輔機系統(tǒng)6kV和380V電動機設(shè)備按照工藝流程采用現(xiàn)場總線就地組網(wǎng)接

22、入對應(yīng)的FECS通信管理機， FECS系統(tǒng)的通信管理機與DCS的DPU1:1配置，通過通信管理機通訊接口接入DCS的DPU串口COM卡；同時，電動機設(shè)備的電量數(shù)據(jù)分析、診斷、保護(hù)管理數(shù)據(jù)信息通過通訊處理機的以太網(wǎng)口接入電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)至DCS 100M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。兩個部分不同的控制技術(shù)特點：發(fā)-變-線路單元組、廠用電系統(tǒng)設(shè)備控制是純電量控制，控制對象為機組發(fā)-變-線路組、廠用電系統(tǒng)母線及饋線電氣開關(guān)。每個開關(guān)設(shè)備的控制由測控單元獨立、自主完成，無設(shè)備間相關(guān)公用控制邏輯，現(xiàn)場總線、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)只用于電氣系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)采集；中間計算量；手動跳、合閘指令的傳送。輔機系統(tǒng)電動機控制

23、是非電量、電量綜合控制，控制對象是機組輔機系統(tǒng)轉(zhuǎn)動機械電動機電氣開關(guān)。其中，每個開關(guān)設(shè)備電量控制由測控單元獨立、自主完成；而非電量控制則由DCS控制單元（DPU）完成，非電量數(shù)據(jù)檢測由DPU的I/O卡件承擔(dān)，DPU完成輔機設(shè)備非電量手動、順控啟、停和保護(hù)聯(lián)鎖控制邏輯（設(shè)備間、子系統(tǒng)間等）運算，通過串口卡、現(xiàn)場總線、測控單元控制電動機啟動、停止，該部分控制即原DCS的SCS功能。上述電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS設(shè)計方案及設(shè)備配置方案具有網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)組合應(yīng)用的先進(jìn)性，具有較高的技術(shù)、經(jīng)濟性能。如附圖3所示，電氣計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)(FECS)采用先進(jìn)的分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分上位機系統(tǒng)站控層、通訊管理層、現(xiàn)

24、場保護(hù)測控單元層三層。站控層采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，間隔層采用雙現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，通訊管理機冗余配置，實現(xiàn)雙網(wǎng)雙機，自動切換，極大程度提供系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。a. 間隔層由眾多的保護(hù)和自動裝置構(gòu)成，這些裝置具有測量、控制、保護(hù)、信號、通信等基本功能，并完成各自的特殊功能。該級裝置數(shù)量眾多且分散，利用通訊技術(shù)予以連接。主要通訊技術(shù)分類：以下保護(hù)測控裝置提供雙現(xiàn)場總線（非RS485）通信接口與通信管理機通信：6KV廠用電系統(tǒng)的保護(hù)測控裝置： 線路保護(hù)測控裝置 變壓器保護(hù)測控裝置 電動機保護(hù)測控裝置 電動機差動保護(hù)裝置 變壓器差動保護(hù)裝置380V 廠用電系統(tǒng)的保護(hù)測控裝置： 線路保護(hù)測控裝置 電動機保護(hù)測控裝

25、置（馬達(dá)控制器） 測控裝置發(fā)變組和啟備變測控裝置： 發(fā)變組測控裝置 啟備變測控裝置以下電氣專用設(shè)備提供RS232、RS485、RS422等接口經(jīng)通信管理機進(jìn)行規(guī)約處理與ECS系統(tǒng)通信，并進(jìn)入DCS系統(tǒng)： 發(fā)-變組保護(hù) 安全穩(wěn)定控制裝置 220/110KV線路保護(hù) 勵磁系統(tǒng) 同期系統(tǒng) 廠用電快切裝置 柴油發(fā)電機 直流系統(tǒng) UPS系統(tǒng) b. 通訊管理層通訊管理層由通信管理機組成，其作用是將現(xiàn)場保護(hù)測控層的各種不同廠家、不同通訊接口和規(guī)約的設(shè)備連接在一起，經(jīng)統(tǒng)一的通訊接口傳送至系統(tǒng)監(jiān)控層，完成各種數(shù)據(jù)和指令的上傳下發(fā)。通信管理機可以同時支持多種類型的通訊口，包括以太網(wǎng)、串行通信口、可擴充的其他現(xiàn)場總

26、線接口等，軟件上，采用規(guī)約庫，支持MODBUS、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP）等。c. 系統(tǒng)監(jiān)站控層包括的設(shè)備有：每臺機組配置兩臺服務(wù)器（主備關(guān)系）、兩臺操作員兼工程師站、衛(wèi)星時鐘接收和同步系統(tǒng)、打印機等。鑒于現(xiàn)場保護(hù)測控單元層的裝置數(shù)量眾多，為了保證系統(tǒng)的實時性和可靠性，需將這些裝置分為若干組，再通過現(xiàn)場總線分別組網(wǎng)至對應(yīng)的通訊通信管理機，通訊通信管理機通過100M以太網(wǎng)和上位機系統(tǒng)監(jiān)控層進(jìn)行通訊。本方案中FECS根據(jù)DCS系統(tǒng)DPU的配置配備FECS的通訊通信管理機，即把與熱工生產(chǎn)流程密切相關(guān)的6kV和400V電動機等負(fù)載的保護(hù)、測控設(shè)備分在同一組接入通訊通信管理機，通訊通信管理機與DPU一

27、一對應(yīng)，實現(xiàn)通訊通信管理機與DPU進(jìn)行一對一通訊。通訊接口可以是串行接口（RS232/422/485），也可以是以太網(wǎng)。只有與熱工生產(chǎn)流程密切相關(guān)的數(shù)據(jù)和控制命令由這些通訊完成。由于每個通道的數(shù)據(jù)較少，沒有中間間隔，因此實時性、可靠性很高，可以取消全部硬接線。對于進(jìn)線、低壓變壓器、廠用電源饋線等與生產(chǎn)流程關(guān)聯(lián)不大的保護(hù)測控設(shè)備以及發(fā)變組、高備變的保護(hù)測控設(shè)備、快切屏、同期屏、勵磁調(diào)節(jié)控制屏等設(shè)備的數(shù)據(jù)和命令，由于對實時性要求不高，為成本計，則可通過以太網(wǎng)橋進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。七、 發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)(FECS)的優(yōu)點在發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中，每個開關(guān)柜均需裝設(shè)測量儀表及保護(hù)裝置，以滿足運行人員和電氣

28、檢修人員對設(shè)備的監(jiān)測和維護(hù)要求。傳統(tǒng)的做法是通過控制電纜將各種信息送至DCS，由于受DCS以及電纜投資的限制，只是將部分重要的信息送至DCS，而大量的信息仍需運行、檢修人員到現(xiàn)場查看，工作量相當(dāng)大。而電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)，是在微機綜合繼電保護(hù)裝置和測控裝置的基礎(chǔ)上將控制、保護(hù)、測量、報警等信號在就地單元內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信息后經(jīng)現(xiàn)場通訊總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機，全面滿足用戶對電氣設(shè)備的測量、保護(hù)和控制等要求。對比傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)配置I/O卡件實現(xiàn)對廠用配電設(shè)備的控制和采集數(shù)據(jù)的手段，該系統(tǒng)有以下優(yōu)點：l 二次保護(hù)和測控裝置分布于各電氣間隔，真正做到了分層分布。保護(hù)、測控可在底層由各自動化設(shè)備完成，不受通訊是否中斷的限制，系統(tǒng)的可靠性極高；l 數(shù)據(jù)交換由硬接線信號變?yōu)橛嬎銠C通訊方式，數(shù)據(jù)量大，改變了以往只有重要電氣量才進(jìn)入DCS而電氣運行人員仍需要到現(xiàn)場才能了解更多的設(shè)備詳細(xì)情況的狀況，真正地實現(xiàn)了電氣信息化和自動化，提高了運行