火力發(fā)電廠廠用電監(jiān)控管理系統(tǒng)(ECMS)培訓

1火力發(fā)電廠廠用電監(jiān)控管理系統(tǒng)（ECMS)培訓內(nèi)容提要一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)三、ECMS系統(tǒng)方案四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口五、現(xiàn)場總線六、ECMS系統(tǒng)應用案例一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1999年，中電顧問集團組織電氣組網(wǎng)可行性研討。2002年，第一例獨立ECS在山東萊城電廠2×300MW實施。2003年第一例非獨立ECS在貴州納雍發(fā)電一廠4×300MW機組實施。2004年第一例全通信ECS在云南巡檢司發(fā)電廠1×135機組實施。2007年11月，電力規(guī)劃設計總院組織現(xiàn)場總線在發(fā)電廠應用專題研討會，確定了ECS的發(fā)展方向、應用模式，并規(guī)范ECS、EFCS、FECS等統(tǒng)一稱為ECMS。一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1995年開始發(fā)電廠廠用電微機綜保WDZ系列的研發(fā)2000年開始了DCAP-4000電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的立項與研發(fā)2001年DCAP-4000通過電力規(guī)劃設計總院專家的評審2002年成功組織ECS首個工程的實施，同年實現(xiàn)與DCS的接口2003年DCAP-4000被科技部列入國家火炬計劃項目2007年DCAP-4000通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會的專家鑒定一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1國內(nèi)第一例300MW機組ECMS工程華電國際山東萊城發(fā)電廠2×300MW新建機組2國內(nèi)第一例600MW機組ECMS工程華能河南沁北發(fā)電廠2×600MW新建機組3國內(nèi)第一例1000MW機組ECMS工程國華浙江寧海發(fā)電廠2×1000MW新建機組4國內(nèi)第一例“全通信”模式ECMS工程滇能云南巡檢司發(fā)電廠135MW機組5國內(nèi)第一例profibus總線應用工程內(nèi)蒙古托克托發(fā)電廠三期2×600MW機組6國內(nèi)第一例ECS+NCS應用工程華電云南昆明第二發(fā)電廠2×300MW機組二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時電子設備間發(fā)變組保護柜快切柜勵磁柜直流柜錄波柜6kV開關(guān)室400V開關(guān)室NCS系統(tǒng)DCS系統(tǒng)水、煤、灰等系統(tǒng)SIS系統(tǒng)SupervisoryinformationsysteminplantlevelECMS系統(tǒng)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…電氣設備現(xiàn)場總線…工藝電動機現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器電氣操作員站GPS運行工作站打印機分層分布式結(jié)構(gòu)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設備6kV保護測控裝置電動機保護測控裝置變壓器保護測控裝置線路保護測控裝置PT保護測控裝置二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設備400V保護測控裝置線路保護測控裝置馬達控制器線路測控裝置PT保護測控裝置二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設備其它智能設備發(fā)變組保護勵磁快切直流啟備變保護柴油機同期…二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時廠用電組網(wǎng)分組原則＃1機組電氣設備…現(xiàn)場總線…現(xiàn)場總線公用電氣設備…現(xiàn)場總線＃2機組電氣設備

取消硬接線，ECMS電氣操作員站進行控制二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時廠用電組網(wǎng)分組原則＃1機組工藝電動機…現(xiàn)場總線…現(xiàn)場總線公用工藝電動機…現(xiàn)場總線＃2機組工藝電動機硬接線接入DCS，ECMS運行工作站僅進行數(shù)據(jù)的監(jiān)視二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

RS485方式通信管理機雙網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

工業(yè)以太網(wǎng)方式通信管理機交換機＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

CAN總線方式通信管理機雙網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

Profibus－DP總線方式通信管理機目前僅支持單網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃63＃64中繼器二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時設備類型工控機優(yōu)點：采用WINDOWS操作系統(tǒng)，編程方便缺點：易死機，易受病毒黑客攻擊，穩(wěn)定可靠性低，安全性低。嵌入式裝置優(yōu)點：嵌入式CPU及嵌入式操作系統(tǒng),模塊電源，電子盤，無旋轉(zhuǎn)設備，穩(wěn)定可靠性高，安全性高。缺點：編程較復雜，成本相對高。二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時雙機冗余熱備如果4個“×”處均出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，系統(tǒng)仍可正常工作，并且仍然可實現(xiàn)雙機冗余。二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時設備部署100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務器電氣操作員站GPS運行工作站打印機備主網(wǎng)關(guān)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時主流方案100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務器電氣操作員站GPS運行工作站打印機100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務器電氣操作員站GPS運行工作站打印機100MEthernet＃1機組ECMS站控層＃2機組ECMS站控層公用ECMS子系統(tǒng)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時基本功能數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視設備控制事故報警、查詢通信、WEB服務在線計算、報表、曲線定值管理、自動抄表二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時高級應用功能高級應用設備運行管理機組運行狀態(tài)監(jiān)測故障信息管理ONCALL二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時對時方式6KV保護測控裝置其它智能設備400V保護測控裝置………以太網(wǎng)現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線分/秒同步信號RS485GPS對時擴展對時擴展二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時對時方式6KV保護測控裝置其它智能設備400V保護測控裝置………以太網(wǎng)現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線分/秒同步信號以太網(wǎng)接口GPS對時擴展對時擴展三、ECMS系統(tǒng)方案三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案一三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案一100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…電氣設備現(xiàn)場總線…工藝電動機現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器電氣操作員站GPS運行工作站打印機三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案二三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案二100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…6kV保護測控裝置現(xiàn)場總線…400V保護測控裝置現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器運行工作站GPS打印機三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案監(jiān)測DPUDCS系統(tǒng)RS485100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…6kV保護測控現(xiàn)場總線…400V保護測控現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器兼運行工作站GPS打印機三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案電氣全通信＋關(guān)鍵硬接線100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…線路、變壓器保護測控現(xiàn)場總線…電動機保護測控現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器兼運行工作站GPS打印機DPUDCS系統(tǒng)分合至電動機開關(guān)柜三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案全通信100MEthernet發(fā)變組保護、快切等設備通信層通信管理機…電動機工藝過程n現(xiàn)場總線…電動機工藝過程1現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務器兼運行工作站GPS打印機DPU1DCS系統(tǒng)DPUn四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口串口方式RS485#1機主控單元#1機DPU公用主控單元RS485#2機主控單元#2機DPU四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口串口方式…RS485主控單元1DPU1主控單元nDPUn四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口網(wǎng)關(guān)方式ECS系統(tǒng)服務器網(wǎng)關(guān)100MEthernet100MEthernetDCS系統(tǒng)服務器四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口組合方式…通信管理機A通信管理機B間隔層保護測控裝置DPUADPUBDCS服務器網(wǎng)關(guān)ECS服務器四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口網(wǎng)關(guān)方式ECS系統(tǒng)服務器網(wǎng)關(guān)100MEthernet100MEthernetSIS/MIS系統(tǒng)服務器五、現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線國際電工委員會IEC2000年1月公布的投票結(jié)果，表明了現(xiàn)場總線的八種標準，這互不兼容的八個IEC61158標準為：1.IEC技術(shù)標準（FFH1）2.ControlNet(Rockwell公司)3.Profibus(Siemens)4.P-net(丹麥ProcessData公司)5.FFHSE(FFH2,Fisher、Rosemount公司)6.SwiftNet(美國波音公司)7.WorldFIP(法國Alstom公司)8.Interbus(德國PhoenixContact公司)其它總線：Lonworks、CAN、HART等歐洲標準：EN50170現(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用

ProfiBusCanBusLonworksRS485

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線自1984年開始研制，現(xiàn)已成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，歐洲市場占有率大于40%，廣泛應用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層(FMS有)組成Profibus家族包括Profibus-DP，Profibus-PA，Profibus-FMS傳輸速度：9600bps為1.2km，1.5Mbps時200m，12Mbps時為100m。節(jié)點數(shù)目：可達128個Porfibus支持主－從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式表現(xiàn)優(yōu)秀，成本高?，F(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線ControllerAreaNetwork控制器局域網(wǎng)由德國Bosch公司為汽車的檢測和控制而設計，多主工作方式，支持點對點、點對多、廣播式發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，介質(zhì)訪問方式為非破壞性位仲裁方式。傳輸介質(zhì)：雙絞線，光纜。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：總線，2002年被確定為電力通訊領(lǐng)域的國家標準。傳輸距離：1Mbps傳輸150m，10kbps傳輸距離5km。節(jié)點數(shù)目：可達110個（我公司推薦不大于32）?，F(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線優(yōu)點：可靠性高，可以支持硬件節(jié)點的即插即用；故障節(jié)點可自動關(guān)閉，不影響其他網(wǎng)絡節(jié)點；采用芯片硬件ID方式管理網(wǎng)絡，故障節(jié)點界定十分方便，網(wǎng)絡維護成本比較低。缺點：對于單個CAN節(jié)點，硬件成本較高；對于CAN控制芯片的編程比較復雜。適用范圍：適用于節(jié)點數(shù)目很多，傳輸距離在10公里以內(nèi)，安全性要求高的場合；適用于對實時性、安全性要求十分嚴格的控制網(wǎng)絡；不適合于有大量數(shù)據(jù)需要傳輸(比如視頻/音頻信號)的場合。

現(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用RS485CanBus

LonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線Lonworks總線由美國Echelon公司于1993年推出的一種現(xiàn)場總線，也是國內(nèi)90年代末期比較流行的一種現(xiàn)場總線。Lonworks總線采用神經(jīng)元芯片為核心技術(shù)設計基本節(jié)點，LonTalk通信協(xié)議支持7層網(wǎng)絡協(xié)議，提供一個固化在神經(jīng)元的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)；Lonworks總線介質(zhì)訪問采用P-PCSMA

（預測P-堅持載波監(jiān)聽多路復用）；可能會出現(xiàn)產(chǎn)生總線數(shù)據(jù)“死鎖”現(xiàn)象，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性并不能夠完全保證；適用實時性要求不高；國內(nèi)的Lonworks總線應用也普遍集中于智能樓宇領(lǐng)域。現(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用ProfiBusCanBusLonworks

RS485

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線RS-485總線是采用差分傳輸方式的一種串行網(wǎng)絡，也是目前國內(nèi)應用較多的中遠距離串行數(shù)據(jù)方式。RS-485總線使用普通雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，單條網(wǎng)絡線路可連接32個節(jié)點，網(wǎng)絡總長度最大可達1200米。優(yōu)點：對于單個節(jié)點，電路成本較低，設計容易，實現(xiàn)方便。缺點：單個節(jié)點的故障有可能導致整個網(wǎng)絡癱瘓，且不易界定網(wǎng)絡中的故障節(jié)點，維護成本相對較高。適用范圍：節(jié)點數(shù)目較少，傳輸距離在1公里以下現(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用RS485CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線基于802.3規(guī)范的“以太網(wǎng)+TCP/IP”已成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應用最普遍的技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。但以太網(wǎng)的本質(zhì)特點是采用CSMA/CD(多路存取載波偵聽碰撞檢測)的介質(zhì)訪問控制技術(shù)，容易產(chǎn)生“節(jié)點”碰撞，無法保證數(shù)據(jù)的實時性/有效性；而且，實現(xiàn)以太網(wǎng)節(jié)點的軟，硬件成本較高；現(xiàn)在使用以太網(wǎng)與通用工業(yè)協(xié)議結(jié)合的以太網(wǎng)方案(EtherNET/IP)，稱為工業(yè)以太網(wǎng)，構(gòu)建可以保證實時性能的網(wǎng)絡傳輸方案；工業(yè)以太網(wǎng)成本較高，廠用電設備中,380V智能設備很少使用以太網(wǎng)方式通訊，工業(yè)以太網(wǎng)一般在6KV保護測控設備和站控層使用?，F(xiàn)場總線標準

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應用金智科技現(xiàn)場總線應用五、現(xiàn)場總線ProfibusCANRS485工業(yè)以太網(wǎng)六、ECMS系統(tǒng)應用案例六、ECMS系統(tǒng)應用案例

RS485應用

工業(yè)以太網(wǎng)應用

Profibus總線應用CAN總線應用1000MW機組應用＃3機子系統(tǒng)＃4機子系統(tǒng)公用子系統(tǒng)……#3機組6kV工作段綜合保護測控裝置RS485總線＃3機組其它智能設備＃4機組400V工作段綜合保護測控裝置公用6KV、380V及其他智能測控裝置工程師兼操作員站RS485總線…#4機組發(fā)變組測控裝置#3機組發(fā)變組測控裝置數(shù)據(jù)服務器兼至DCS網(wǎng)關(guān)工程師兼操作員站數(shù)據(jù)服務器兼至DCS網(wǎng)關(guān)至SIS系統(tǒng)＃3機組400V工作段綜合保護測控裝置#4機組6kV工作段綜合保護測控裝置＃4機組其它智能設備至SIS系統(tǒng)湖南益陽2×600MW機組六、ECMS系統(tǒng)應用案例

RS485應用

工業(yè)以太網(wǎng)應用

Profibus總線應用CAN總線應用1000MW機組應用操作員站#1機組測控及其它智能設備(共3組）數(shù)據(jù)庫服務器（主/從）DPU20~22DPU1~19通信服務器RS485/422/232RS485＃1電動機工藝流程（共19組）…＃1機電源部分（共3組）…公用電動機工藝流程（共2組）…公用測控及公用其它智能設備(共2組）220KV網(wǎng)控（共2組）…操作員站數(shù)據(jù)庫服務器（主/從）100M以太網(wǎng)100M以太網(wǎng)DPU24~25DPU27~28#1機組ECMS（＃2機組同此）公用ECMS10/100M以太網(wǎng)10/100M以太網(wǎng)10/100M以太網(wǎng)通信管理單元通信管理單元通信管理單元（冗余）云南昆明二廠2×300MW機組六、ECMS系統(tǒng)應用案例

RS485應用

工業(yè)以太網(wǎng)應用

Profibus總線應用CAN總線應用1000MW機組應用100M以太網(wǎng)#5機組發(fā)變組保護、勵磁、快切、電度表#5機組6kVA段、B段綜保…＃5機組400V測控單元…#5機DCS-DPU4臺RS485運行工作站公用6kVA段、B段綜保……2臺公用400V測控單元ProfibusProfibusRS485RS485公用DCS-DPUGPS內(nèi)蒙古托克