摘要：电气监控管理系统着重介绍了目前较流行的两种控制模式，即EFCS系统和ECMS系统，并对这两种控制模式的主要设计模式和监控对象进行了技术比较。由于采用电气监控管理系统（ECMS）对单元机组和辅助车间所有电气设备进行全通讯监控，减少了设备成本及运行维护费用。国内已有几个发电厂投入运行的经验,并已成为发电厂提高电气自动化水平发展的主流方向，ECMS方案为本工程中的推荐方案。
关键词：ECMS 总线
1 项目概况
葫芦岛市位于渤海之滨，地处辽宁省西南端，北部及东部分别与朝阳市、锦州市接壤，西与秦皇岛市为邻，东南濒临渤海辽东湾，素有“关外第一市”的美称。东距省会城市沈阳315 km，西距首都北京市480 km。城市环境优美，历史文化底蕴深厚，交通便利。辽宁大唐国际葫芦岛热电厂（2×350MW）工程建设地点位于辽宁省葫芦岛市北港工业园区，厂址位置(行政区范围)隶属于辽宁省葫芦岛市龙岗区。
2 问题的提出
国内外的大型火力发电厂炉、机及辅助设备的检测、控制、调节及连锁保护已全部采用分散控制系统（DCS）来完成，获得了普遍应用，达到发电厂实用化水平。大多数火电机组的电气系统发电机-变压器组均采用硬接线接入DCS，厂用电系统采用硬接线与通讯相结合方式，设置电气现场总线监测系统（EFCS），由于总的测点数量有限控制，造成电气系统设备信息不完整，只能满足机组基本运行的需要，系统缺乏运行管理、维护等高级功能。而且，通信接口复杂、速度速率较低。在DCS外增加设置厂用电监测系统造成部分系统重复，加大了运行维护工作量及增加了工程投资。基于网络技术的电气监控系统在变电站系统中已经大量应用，技术成熟可靠。实现电气监测功能的EFCS系统也在火电厂中大量使用。多项相关技术的成熟运用使用使电气监控管理系统（ECMS）代替DCS实现火电厂监控系统已成为可能。
3 火力发电厂电气系统常规监控方案
采用“硬接线＋通讯”的方式接入DCS，是目前国内大多数工程采用的模式。主厂房6kV开关柜、380V PC、MCC各段中各个回路的合、分闸命令，部分重要的I/O信息包括合、分闸状态、远方控制、事故报警信号、回路运行电流等通过硬接线的方式一对一送入DCS接口柜。其余的I/O信息，模拟测量等，则由各个回路的保护测控装置通过总线方式进入电气EFCS系统的通讯管理机，EFCS后台通过100M以太网接口与DCS服务器进行通讯。对于电气其余的自动装置如:微机自动准同期装置ASS、微机自动励磁调节装置AVR、微机厂用电源快速切换装置、微机备用电源自动切换装置、微机直流电源系统监控装置、UPS监控装置、微机发变组保护装置、发变组故障录波器、柴油发电机、微机起动/备用变压器保护装置等，则专门设置机组通讯管理机，将这些自动装置的大量信息通过较为通用的RS485总线方式进入电气EFCS系统的通讯管理机，EFCS后台通过100M以太网接口与DCS通讯。
4 火力发电厂电气系统全通讯监控方案-ECMS
4.1采用电气监控管理系统（ECMS）的方案
采用电气监控管理系统（ECMS）对单元机组和辅助车间所有电气设备进行监控，并在单元控制室设置ECMS操作员站，ECMS不与机组DCS通讯。全厂电气系统设备直接在ECMS操作员站上实现监控。其与DCS系统一键顺控启/停功能相关的控制、机组保安负荷的控制、DEH相关的联锁信号等采用硬接线，其它监控信号以通讯方式经测控装置送入ECMS系统，对于高低压厂用电源系统，所有电气量全部采用通讯方式接入ECMS系统进行监控，取消所有硬接线。电动机的控制仍由机组DCS以硬接线方式实现。
本工程ECMS系统由单元机组电气监控系统、公用电气监控网络组成，单元机组ECMS系统采用分层、分布式计算机监控系统，在系统功能上分层，在设备布置上分散。网络结构为三层设备二层网方式，三层设备指监控主站层，通信子站层和间隔层，二层网络指连接站控主站层与通信子站层的以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。
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4.2电气监控管理系统（ECMS）的特点
本工程以成熟的EFCS系统为基础，增加发电机-变压器组监控功能，针对常规电气监测系统的不足，采用多种措施全面优化了ECMS系统，增强了系统软、硬件的可靠性、提高了系统响应速度，提供了完善、丰富软件功能。
4.2.1 高系统网络可靠性
1）系统网络采用分层、分布式结构，在系统功能上分层，在设备布置上分散。避免了由于部分系统设备故障引起的整个系统网络故障的可能性。
2）监控主站层设备间采用冗余的高速以太网连接，网络拓扑结构采用全交换星型网状拓扑，主服务器双冗余，任意一个主站层网络设备故障不影响ECMS系统运行。
3）监控主站层与通信子站层通信管理机间采用冗余的100M光纤工业以太网连接，避免了网络布线路径上的电磁干扰，极大地提高了网络通信的可靠性。
4.2.2 高系统硬件可靠性
1）采用高性能、多CPU、多内核架构的系统服务器，该服务器的可靠性和计算能力完全满足ECMS系统对可靠性和系统响应速度的要求。
2）大量采用工业以太网交换机。ECMS系统以太网采用高可靠性的工业以太网网络设备，保证主站层与通信子站层间的通信网络稳定、高效的运行。
3）发电机-变压器组测控装置采用冗余配置。ECMS系统对重要信息和控制命令实现双重化，保证在一台测控装置故障或失电的情况下，仍能对发电机-变压器组等电气设备进行监控，提高机组运行的可靠性。
4.2.3 高系统软件可靠性
1）ECMS的操作系统软件采用安全、稳定、可靠性高的UNIX操作系统。
2）为防止由于软件程序故障引起的电气系统误操作、提高机组安全运行的能力，ECMS软件系统设置了三个层次的防误操作功能，分别有发变组测控装置、系统主服务器和五防工作站内的闭锁软件实现。
5 ECMS方案的优点
1) 全开放式的通讯网络
由于规定了网络的通讯协议，对遵循同一通讯协议的不同供货商的控制产品，都可以实现通讯互联，为实现现代电厂工业级自动化系统提供了必要的条件。
2) 提高了系统的稳定性与可靠性
由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时由于系统的结构简化，设备与连线减少，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。
3) 减少了现场布线及投资
由于全部取消了厂用电6 kV、380V就地开关柜至DCS的硬接线，减少大部分电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也减少了设计、安装和维护的工作量等，节省了大量的投资。
6 结束语
综上所述，采用电气监控管理系统（ECMS），不仅能节约大量的投资，也能使全厂的电气控制的自动化程度和管理水平提高到一个层次，实现了电厂电气系统的的数字化、信息化。采用全通讯的厂用电监测管理系统则是一种全新的技术方案，是今后电厂电气部分自动化控制的一种趋势，目前阶段在本工程厂用电系统监控采用全总线方案从技术上是完全可行的。
参考文献：
[1]陈丽琳 厂用电监控管理系统的技术比较[J].电力自动化设备2006.12
[2]侯炜 ECMS系统的新型结构及其应用[J].电力系统及其自动化学报2010.05
论文作者:高鸣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/4
标签：系统论文; 电气论文; 管理系统论文; 机组论文; 通讯论文; 装置论文; 可靠性论文; 《基层建设》2017年第36期论文;