基于以太網(wǎng)的分布式發(fā)電廠(chǎng)電氣監控系統實(shí)現
點(diǎn)擊次數：3192 更新時(shí)間：2011-08-17
0、引言
大型火力發(fā)電廠(chǎng)的電氣系統一般由機組保護系統、6kV廠(chǎng)用電系統、400V低壓系統、220kV～500kV網(wǎng)控系統組成，網(wǎng)控系統相對獨立。一般意義下的電氣監控系統（ECS）包含除網(wǎng)控系統以外的所有電氣子系統。
國內大部分發(fā)電廠(chǎng)都采用進(jìn)口的集散控制系統（DCS）來(lái)實(shí)現熱工系統的自動(dòng)化運行，而電氣系統一般采用"一對一"的硬接線(xiàn)控制以及儀表監視，自動(dòng)化水平相對落后。為了提高電氣系統的運行管理水平，提升發(fā)電廠(chǎng)在發(fā)電市場(chǎng)上的競爭能力，有必要對相對陳舊的電氣系統進(jìn)行自動(dòng)化改造。對已建發(fā)電廠(chǎng)而言，考慮到DCS具有可擴展性，可以把電氣系統納入DCS，依靠DCS的分散處理單元（DPU）完成重要電氣對象的測量、控制。對于新建發(fā)電廠(chǎng)，可以考慮建設獨立的ECS，完成發(fā)電廠(chǎng)所有電氣對象的保護、測量、控制，該系統與DCS可以基于通信網(wǎng)絡(luò )雙向通信。
本文在總結四方公司在700多個(gè)35kV～500kV變電站自動(dòng)化系統成功實(shí)施的基礎上，結合四方公司在江蘇、貴州、云南等地成功實(shí)施的若干個(gè)單機容量300MW及600MW發(fā)電廠(chǎng)ECS的工程實(shí)踐，提出了基于以太網(wǎng)的新一代分布式發(fā)電廠(chǎng)ECS（CSPA2000）的組成方案，為300MW以上火力發(fā)電廠(chǎng)的ECS提供了完整的解決方案。
一、ECS的現狀
電氣系統中，發(fā)變組保護、同期、AVR、6kV廠(chǎng)用電系統的保護功能獨立，6kV系統的遙測采用變送器轉換后接入DCS，遙信采用硬接線(xiàn)接至DCS,遙控由DPU輸出硬接點(diǎn)到操作箱,400V低壓系統的保護由開(kāi)關(guān)本體實(shí)現，測量和控制一般不接入DCS。
建設ECS的關(guān)鍵在于如何接入DCS。常規模式下，廠(chǎng)用電部分的遙測由變送器接入DCS，遙信采用硬接線(xiàn)接入DCS，遙控由DCS提供硬接線(xiàn)直接控制，這種方式帶來(lái)了繁瑣的接線(xiàn)和附加的投資。參考近10年來(lái)變電站自動(dòng)化系統發(fā)展的歷程可以發(fā)現，“變送器＋遠程終端單元（RTU）"模式己經(jīng)被取消，取而代之的是全數字化的信息交換，即一次設備運行信息的采集系統只有1套，遠動(dòng)系統和監控系統在通信網(wǎng)絡(luò )上共享數字化的信息（如電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)量等），同時(shí)，遠動(dòng)系統和監控系統均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遙控和遙調，這不僅取消了大量的變送器和RTU，還提高了變電站整體的安全運行水平，大大降低了運行維護成本。
目前，發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)變組保護、同期、AVR一般均采用微機型裝置，具備一定的數據通信能力;而6kV系統一般采用集保護、測量、控制、通信于一體的單元式綜合保護測控裝置，400V系統廣泛采用的智能斷路器也具備數字通信能力。利用這些裝置的數據采集及通信功能，取消變送器和硬接線(xiàn)就可以把遙測、遙信送到DCS，在構建快速通信系統的前提下，遙控也可以由通信完成。
一些運行人員對6kV系統全面采用網(wǎng)絡(luò )控制存在懷疑，主要集中在網(wǎng)絡(luò )系統的實(shí)時(shí)性及可靠性方面。在ECS建設的實(shí)踐中，我們認為，只要合理構建通信網(wǎng)絡(luò )，在底層綜合保護測控裝置采用快速網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，*可以保證系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。
二、ECS的構成
ECS由間隔層、通信層、系統層組成。整體的核心設計思想是在任何情況下均要保證自動(dòng)化系統的可靠性，網(wǎng)絡(luò )的可靠性在系統各個(gè)層次的設計中均得到充分體現。本節將結合圖1，詳細介紹ECS的典型結構。
2.1間隔層
間隔層不僅包括6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護和400V配電系統的智能保護，還包括機組保護系統、直流系統、AVR系統等。其中數量zui多、zui重要的是6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護裝置?？紤]到CSPA2000采用全數字式遙控，必須采用一定的手段保證綜合保護裝置與DCS的快速信息交換，因此，CSPA2000的綜合保護裝置采用雙10Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò )，在抗干擾要求比較高的環(huán)境下還可以直接采用光纖通信。雖然綜合保護裝置為保護、測控一體化裝置，但保護、測控功能獨立，保護功能不信賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò )。
典型的間隔層組網(wǎng)方式為：
a.6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護測控裝置，包括電動(dòng)機保護、饋線(xiàn)保護、變壓器保護、備自投、電壓互感器測控、分段保護等。這些裝置以10Mbit/s雙以太網(wǎng)方式接入通信層的冗余雙重化通信管理機。
b.400V饋線(xiàn)及電動(dòng)機負荷，包括主廠(chǎng)房、輔助廠(chǎng)房?jì)壬踔链a頭輸煤系統的智能開(kāi)關(guān)保護單元。系統配置獨立的通信管理機，以RS-485的方式接入這些開(kāi)關(guān)保護單元。
c.發(fā)變組保護及輔助系統，包括發(fā)變組保護、同期裝置、廠(chǎng)用電快速切換裝置、發(fā)變組錄波裝置、勵磁調節控制單元、UPS系統、直流系統、柴油發(fā)電機組等。根據重要性的不同，系統配置若干通信管理機，以RS-485/RS-232等方式接入。
2.2通信層
通信層是間隔層和系統層之間的適配層，并負責與DCS接口。通信層一般由若干功能明確的通信管理機組成，這此通信管理機通過(guò)l0Mbit.s-1/100Mbit.S-1自適應交換機接入ECS層，同時(shí)與DCS可采用"一對一"的通信方式，把DCS關(guān)心的實(shí)時(shí)數據整理出來(lái)，發(fā)送給DCS;另外，還可以接受DCS下發(fā)的控制命令，實(shí)現對電動(dòng)機、線(xiàn)路等對象開(kāi)關(guān)的遙控操作。根據DCS開(kāi)放性的不同，通信管理機還可以以其他方式（例如總線(xiàn)式）接入DCS?？紤]到網(wǎng)絡(luò )通信的抗干擾能力和高速率、高可靠性，通信層各通信子站（即通信處理機）到系統層之間均采用光纖通信方式。
通信管理機是通信層的核心設備，CSPA2000的通信管理機支持數據在線(xiàn)管理，即用戶(hù)可以從zui大化的間隔層數據中挑選若干需要的數據，并轉發(fā)給DCS。
2.3系統層
系統層是發(fā)電廠(chǎng)電氣設備監視、測量、控制、管理的中心，是整個(gè)ECS的核心。CSPA2000系統層采用冗余的100Mbit/s以太網(wǎng)為主干網(wǎng)，設置ECS主服務(wù)器、工程師站、五防工作站、管理信息系統（MIS）通信服務(wù)器、監控信息系統（SIS）通信服務(wù)器、DCS通信服務(wù)器等。無(wú)論是DCS、MIS、廠(chǎng)級SIS，均可以經(jīng)通信服務(wù)器從ECS得到需要的原始數據或者經(jīng)過(guò)處理、過(guò)濾的數據，集中體現了ECS的開(kāi)放性。根據用戶(hù)需求的不同，還可以裁減工作站的數量（例如zui小的系統層設備僅配置1臺工程師兼操作員站即可），系統規模具有可伸縮性。
系統層網(wǎng)絡(luò )上的服務(wù)器和工作站全部采用多網(wǎng)絡(luò )接口及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，具有故障檢出能力強、主備機故障切換快（小于1s）、運行效率高、響應速度快和事件處理優(yōu)先等優(yōu)點(diǎn)，確保關(guān)鍵設備工作于*狀態(tài)并一直在線(xiàn)，系統中任何單一網(wǎng)絡(luò )設備發(fā)生故障時(shí)不會(huì )影響系統的正常運行。
在發(fā)電廠(chǎng)建設初期，廠(chǎng)用電系統往往先于DCS投運，此時(shí)可以依靠ECS對全廠(chǎng)進(jìn)行電氣控制;當DCS發(fā)生故障時(shí)，也可以使用ECS緊急處理?？紤]到電廠(chǎng)正常運行的習慣，可以把控制權限放到DCS,而ECS作為控制的后備手段。
三、ECS與DCS的接□
ECS原則上是與DCS（包括機組DCS、公用DCS）平等地接入SIS。但是，考慮到發(fā)電廠(chǎng)實(shí)際的運行習慣，DCS仍將是運行的首要工具。ECS中的發(fā)電機組和廠(chǎng)用電部分則是發(fā)電廠(chǎng)運行*的一部分，因此，ECS中操作的關(guān)鍵在于對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電部分的操作。一方面，運行人員能夠在ECS的監控后臺顯示器上實(shí)現對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電的操作;另一方面，運行人員還應能從DCS的監控顯示器上實(shí)現對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電的操作。這一點(diǎn)是電氣監控系統與DCS配合接口的關(guān)鍵。
ECS與DCS接口，從DCS的角度看相當于擴展了DCS的控制范圍，包括DCS的數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）。對于采用全開(kāi)放式結構的ECS，DCS可以從系統層、通信層甚至間隔層與ECS交換任何數據。常見(jiàn)的接口方式如下:
a.ECS的通信處理機采用以太網(wǎng)/RS-485/RS-232（均可選冗余的雙網(wǎng)方式）與DCS的DPU通信，根據預先的設置，把DCS關(guān)心的實(shí)時(shí)數據（例如遙信、遙測等）快速轉發(fā)到DPU，同時(shí)接收DPU下發(fā)的各種控制命令（例如遙合、遙跳等），并轉送到具體的保護測控裝置。對于SCS來(lái)說(shuō)，這樣的接口方式可能是必須的。
b.ECS在系統層設置通信服務(wù)器，采用以太網(wǎng)與DCS的系統層通信，主要交互一些實(shí)時(shí)性要求不高的數據，例如事件、錄波分析結果等，這些數據往往與DCS的工作流程無(wú)關(guān)。
由于間隔層綜合保護裝置的數據是通過(guò)雙網(wǎng)接入不同的通信管理機，所以通信層與DCS的接口實(shí)際上也是雙網(wǎng)，如果兩個(gè)通信管理機分別接入不同的DCS-DPU，就實(shí)現了從間隔層到DCS的全套雙機雙網(wǎng)配置。實(shí)踐證明，CSPA2000的這種與DCS接口方式非?？煽?，任一段網(wǎng)絡(luò )、任一臺通信管理機出現故障，均不會(huì )引起數據的丟失。
四、ECS的主要功能
a.繼電保護。按照分散分布的原則，6kV保護測控裝置就地安裝于開(kāi)關(guān)柜內，完成被保護對象的所有保護功能。保護功能不依賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò )，與測控功能獨立。
b.測量與控制。取消的各種測量表計，由測控裝置完成有關(guān)模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集，在ECS主站上統一監視?？紤]到廠(chǎng)用電系統的電能不參與計費，可以利用測控裝置的內置電能測量功能，無(wú)需裝調的電能表。6kV廠(chǎng)用電保護測控裝置自帶操作回路，具備防跳及跳合閘保持功能。保護跳閘與遙控跳閘分開(kāi)，考慮到與舊的模式兼容，保留KKJ與TWJ串聯(lián)給出事故總信號的告警方式。系統支持遙控，并在實(shí)時(shí)性上提供遙控時(shí)間小于600ms、遙信變位上送時(shí)間小于300ms的保證。
c.事故分析。保護裝置具備動(dòng)作告警及故障錄波功能，在ECS主站上可以調取保護動(dòng)作后的錄波數據以及各種事件順序記錄（SOE——sequenceofevents），對故障進(jìn)行詳盡的分析，迅速得出事故原因。
d.數據統計及裝置管理。在ECS主站上可以顯示各種電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，自動(dòng)生產(chǎn)數據報表、操作記錄，實(shí)現保護定值管理、保護壓板遠程投退等功能。
e.Web服務(wù)。系統提供Web服務(wù)接口，得到授權的用戶(hù)可以通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)系統的實(shí)時(shí)信息及統計信息。
f.系統接口。具備與SIS、MIS、電力市場(chǎng)決策支持系統等的接口，為其他系統提供發(fā)電廠(chǎng)電氣系統的詳細信息。
五、ECS的特殊問(wèn)題
過(guò)去10年中，變電站自動(dòng)化技術(shù)在各種電壓等級的變電站中得到了長(cháng)足的發(fā)展，并取得了顯著(zhù)的技術(shù)和經(jīng)濟效益。與變電站自動(dòng)化相比，發(fā)電廠(chǎng)ECS的建設可以借鑒一些經(jīng)驗，但還是存在一些*的地方，例如:
a.廠(chǎng)用電系統的繼電保護裝置一般安裝于開(kāi)關(guān)柜，工作環(huán)境惡劣，要求具備*的電磁兼容性能。
b.ECS的可靠性必須得到重視，從間隔層就采用雙網(wǎng)技術(shù)是較好的選擇。
c.ECS需要接入的測控點(diǎn)數量龐大，以2臺300MW機組為例，ECS的數據點(diǎn)一般都在數萬(wàn)點(diǎn)以上，無(wú)論是內部通信協(xié)議，還是系統層數據庫的容量，都與變電站自動(dòng)化的要求*不同。
四方公司針對ECS的一些特殊問(wèn)題，提出了對應的解決方案。例如，為保證間隔層綜合保護裝置的可靠性，在電氣、結構、工藝的設計上嚴格遵循匡際標準，抗干擾能力達到IEC6l000-4中zui嚴酷等級的電磁兼容性9項試驗;為保證間隔層的通信速度，綜合保護裝置直接采用l0Mbit/s以太網(wǎng);為保證間隔層的通信可靠性，綜合保護裝置支持雙以太網(wǎng)，并有光纖接口;為了接入更多的數據點(diǎn)，系統層數據庫的設計容量遠遠突破65536點(diǎn)的限制。
六、結語(yǔ)
在工程實(shí)踐中，我們曾有一個(gè)美好的設想:如果DCS能夠開(kāi)放以太網(wǎng)，豈不是省去了大量的通信管理機，并可大大提高DCS與ECS的數據交換速度?當前的這種DCS通過(guò)DPU、采用串口通信與ECS交互的方式，并沒(méi)有充分發(fā)揮ECS通信層與間隔層的通信潛力。也許熱工專(zhuān)業(yè)人員對ECS的這種思路需要時(shí)間去認識和接受，但我們相信，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，ECS與DCS在快速以太網(wǎng)的基礎上無(wú)縫連接肯定不是遙遠的夢(mèng)想。
大型火力發(fā)電廠(chǎng)的電氣系統一般由機組保護系統、6kV廠(chǎng)用電系統、400V低壓系統、220kV～500kV網(wǎng)控系統組成，網(wǎng)控系統相對獨立。一般意義下的電氣監控系統（ECS）包含除網(wǎng)控系統以外的所有電氣子系統。
國內大部分發(fā)電廠(chǎng)都采用進(jìn)口的集散控制系統（DCS）來(lái)實(shí)現熱工系統的自動(dòng)化運行，而電氣系統一般采用"一對一"的硬接線(xiàn)控制以及儀表監視，自動(dòng)化水平相對落后。為了提高電氣系統的運行管理水平，提升發(fā)電廠(chǎng)在發(fā)電市場(chǎng)上的競爭能力，有必要對相對陳舊的電氣系統進(jìn)行自動(dòng)化改造。對已建發(fā)電廠(chǎng)而言，考慮到DCS具有可擴展性，可以把電氣系統納入DCS，依靠DCS的分散處理單元（DPU）完成重要電氣對象的測量、控制。對于新建發(fā)電廠(chǎng)，可以考慮建設獨立的ECS，完成發(fā)電廠(chǎng)所有電氣對象的保護、測量、控制，該系統與DCS可以基于通信網(wǎng)絡(luò )雙向通信。
本文在總結四方公司在700多個(gè)35kV～500kV變電站自動(dòng)化系統成功實(shí)施的基礎上，結合四方公司在江蘇、貴州、云南等地成功實(shí)施的若干個(gè)單機容量300MW及600MW發(fā)電廠(chǎng)ECS的工程實(shí)踐，提出了基于以太網(wǎng)的新一代分布式發(fā)電廠(chǎng)ECS（CSPA2000）的組成方案，為300MW以上火力發(fā)電廠(chǎng)的ECS提供了完整的解決方案。
一、ECS的現狀
電氣系統中，發(fā)變組保護、同期、AVR、6kV廠(chǎng)用電系統的保護功能獨立，6kV系統的遙測采用變送器轉換后接入DCS，遙信采用硬接線(xiàn)接至DCS,遙控由DPU輸出硬接點(diǎn)到操作箱,400V低壓系統的保護由開(kāi)關(guān)本體實(shí)現，測量和控制一般不接入DCS。
建設ECS的關(guān)鍵在于如何接入DCS。常規模式下，廠(chǎng)用電部分的遙測由變送器接入DCS，遙信采用硬接線(xiàn)接入DCS，遙控由DCS提供硬接線(xiàn)直接控制，這種方式帶來(lái)了繁瑣的接線(xiàn)和附加的投資。參考近10年來(lái)變電站自動(dòng)化系統發(fā)展的歷程可以發(fā)現，“變送器＋遠程終端單元（RTU）"模式己經(jīng)被取消，取而代之的是全數字化的信息交換，即一次設備運行信息的采集系統只有1套，遠動(dòng)系統和監控系統在通信網(wǎng)絡(luò )上共享數字化的信息（如電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)量等），同時(shí)，遠動(dòng)系統和監控系統均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遙控和遙調，這不僅取消了大量的變送器和RTU，還提高了變電站整體的安全運行水平，大大降低了運行維護成本。
目前，發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)變組保護、同期、AVR一般均采用微機型裝置，具備一定的數據通信能力;而6kV系統一般采用集保護、測量、控制、通信于一體的單元式綜合保護測控裝置，400V系統廣泛采用的智能斷路器也具備數字通信能力。利用這些裝置的數據采集及通信功能，取消變送器和硬接線(xiàn)就可以把遙測、遙信送到DCS，在構建快速通信系統的前提下，遙控也可以由通信完成。
一些運行人員對6kV系統全面采用網(wǎng)絡(luò )控制存在懷疑，主要集中在網(wǎng)絡(luò )系統的實(shí)時(shí)性及可靠性方面。在ECS建設的實(shí)踐中，我們認為，只要合理構建通信網(wǎng)絡(luò )，在底層綜合保護測控裝置采用快速網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，*可以保證系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。
二、ECS的構成
ECS由間隔層、通信層、系統層組成。整體的核心設計思想是在任何情況下均要保證自動(dòng)化系統的可靠性，網(wǎng)絡(luò )的可靠性在系統各個(gè)層次的設計中均得到充分體現。本節將結合圖1，詳細介紹ECS的典型結構。
2.1間隔層
間隔層不僅包括6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護和400V配電系統的智能保護，還包括機組保護系統、直流系統、AVR系統等。其中數量zui多、zui重要的是6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護裝置?？紤]到CSPA2000采用全數字式遙控，必須采用一定的手段保證綜合保護裝置與DCS的快速信息交換，因此，CSPA2000的綜合保護裝置采用雙10Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò )，在抗干擾要求比較高的環(huán)境下還可以直接采用光纖通信。雖然綜合保護裝置為保護、測控一體化裝置，但保護、測控功能獨立，保護功能不信賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò )。
典型的間隔層組網(wǎng)方式為：
a.6kV廠(chǎng)用電系統的綜合保護測控裝置，包括電動(dòng)機保護、饋線(xiàn)保護、變壓器保護、備自投、電壓互感器測控、分段保護等。這些裝置以10Mbit/s雙以太網(wǎng)方式接入通信層的冗余雙重化通信管理機。
b.400V饋線(xiàn)及電動(dòng)機負荷，包括主廠(chǎng)房、輔助廠(chǎng)房?jì)壬踔链a頭輸煤系統的智能開(kāi)關(guān)保護單元。系統配置獨立的通信管理機，以RS-485的方式接入這些開(kāi)關(guān)保護單元。
c.發(fā)變組保護及輔助系統，包括發(fā)變組保護、同期裝置、廠(chǎng)用電快速切換裝置、發(fā)變組錄波裝置、勵磁調節控制單元、UPS系統、直流系統、柴油發(fā)電機組等。根據重要性的不同，系統配置若干通信管理機，以RS-485/RS-232等方式接入。
2.2通信層
通信層是間隔層和系統層之間的適配層，并負責與DCS接口。通信層一般由若干功能明確的通信管理機組成，這此通信管理機通過(guò)l0Mbit.s-1/100Mbit.S-1自適應交換機接入ECS層，同時(shí)與DCS可采用"一對一"的通信方式，把DCS關(guān)心的實(shí)時(shí)數據整理出來(lái)，發(fā)送給DCS;另外，還可以接受DCS下發(fā)的控制命令，實(shí)現對電動(dòng)機、線(xiàn)路等對象開(kāi)關(guān)的遙控操作。根據DCS開(kāi)放性的不同，通信管理機還可以以其他方式（例如總線(xiàn)式）接入DCS?？紤]到網(wǎng)絡(luò )通信的抗干擾能力和高速率、高可靠性，通信層各通信子站（即通信處理機）到系統層之間均采用光纖通信方式。
通信管理機是通信層的核心設備，CSPA2000的通信管理機支持數據在線(xiàn)管理，即用戶(hù)可以從zui大化的間隔層數據中挑選若干需要的數據，并轉發(fā)給DCS。
2.3系統層
系統層是發(fā)電廠(chǎng)電氣設備監視、測量、控制、管理的中心，是整個(gè)ECS的核心。CSPA2000系統層采用冗余的100Mbit/s以太網(wǎng)為主干網(wǎng)，設置ECS主服務(wù)器、工程師站、五防工作站、管理信息系統（MIS）通信服務(wù)器、監控信息系統（SIS）通信服務(wù)器、DCS通信服務(wù)器等。無(wú)論是DCS、MIS、廠(chǎng)級SIS，均可以經(jīng)通信服務(wù)器從ECS得到需要的原始數據或者經(jīng)過(guò)處理、過(guò)濾的數據，集中體現了ECS的開(kāi)放性。根據用戶(hù)需求的不同，還可以裁減工作站的數量（例如zui小的系統層設備僅配置1臺工程師兼操作員站即可），系統規模具有可伸縮性。
系統層網(wǎng)絡(luò )上的服務(wù)器和工作站全部采用多網(wǎng)絡(luò )接口及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，具有故障檢出能力強、主備機故障切換快（小于1s）、運行效率高、響應速度快和事件處理優(yōu)先等優(yōu)點(diǎn)，確保關(guān)鍵設備工作于*狀態(tài)并一直在線(xiàn)，系統中任何單一網(wǎng)絡(luò )設備發(fā)生故障時(shí)不會(huì )影響系統的正常運行。
在發(fā)電廠(chǎng)建設初期，廠(chǎng)用電系統往往先于DCS投運，此時(shí)可以依靠ECS對全廠(chǎng)進(jìn)行電氣控制;當DCS發(fā)生故障時(shí)，也可以使用ECS緊急處理?？紤]到電廠(chǎng)正常運行的習慣，可以把控制權限放到DCS,而ECS作為控制的后備手段。
三、ECS與DCS的接□
ECS原則上是與DCS（包括機組DCS、公用DCS）平等地接入SIS。但是，考慮到發(fā)電廠(chǎng)實(shí)際的運行習慣，DCS仍將是運行的首要工具。ECS中的發(fā)電機組和廠(chǎng)用電部分則是發(fā)電廠(chǎng)運行*的一部分，因此，ECS中操作的關(guān)鍵在于對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電部分的操作。一方面，運行人員能夠在ECS的監控后臺顯示器上實(shí)現對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電的操作;另一方面，運行人員還應能從DCS的監控顯示器上實(shí)現對發(fā)電機組和廠(chǎng)用電的操作。這一點(diǎn)是電氣監控系統與DCS配合接口的關(guān)鍵。
ECS與DCS接口，從DCS的角度看相當于擴展了DCS的控制范圍，包括DCS的數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）。對于采用全開(kāi)放式結構的ECS，DCS可以從系統層、通信層甚至間隔層與ECS交換任何數據。常見(jiàn)的接口方式如下:
a.ECS的通信處理機采用以太網(wǎng)/RS-485/RS-232（均可選冗余的雙網(wǎng)方式）與DCS的DPU通信，根據預先的設置，把DCS關(guān)心的實(shí)時(shí)數據（例如遙信、遙測等）快速轉發(fā)到DPU，同時(shí)接收DPU下發(fā)的各種控制命令（例如遙合、遙跳等），并轉送到具體的保護測控裝置。對于SCS來(lái)說(shuō)，這樣的接口方式可能是必須的。
b.ECS在系統層設置通信服務(wù)器，采用以太網(wǎng)與DCS的系統層通信，主要交互一些實(shí)時(shí)性要求不高的數據，例如事件、錄波分析結果等，這些數據往往與DCS的工作流程無(wú)關(guān)。
由于間隔層綜合保護裝置的數據是通過(guò)雙網(wǎng)接入不同的通信管理機，所以通信層與DCS的接口實(shí)際上也是雙網(wǎng)，如果兩個(gè)通信管理機分別接入不同的DCS-DPU，就實(shí)現了從間隔層到DCS的全套雙機雙網(wǎng)配置。實(shí)踐證明，CSPA2000的這種與DCS接口方式非?？煽?，任一段網(wǎng)絡(luò )、任一臺通信管理機出現故障，均不會(huì )引起數據的丟失。
四、ECS的主要功能
a.繼電保護。按照分散分布的原則，6kV保護測控裝置就地安裝于開(kāi)關(guān)柜內，完成被保護對象的所有保護功能。保護功能不依賴(lài)于通信網(wǎng)絡(luò )，與測控功能獨立。
b.測量與控制。取消的各種測量表計，由測控裝置完成有關(guān)模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集，在ECS主站上統一監視?？紤]到廠(chǎng)用電系統的電能不參與計費，可以利用測控裝置的內置電能測量功能，無(wú)需裝調的電能表。6kV廠(chǎng)用電保護測控裝置自帶操作回路，具備防跳及跳合閘保持功能。保護跳閘與遙控跳閘分開(kāi)，考慮到與舊的模式兼容，保留KKJ與TWJ串聯(lián)給出事故總信號的告警方式。系統支持遙控，并在實(shí)時(shí)性上提供遙控時(shí)間小于600ms、遙信變位上送時(shí)間小于300ms的保證。
c.事故分析。保護裝置具備動(dòng)作告警及故障錄波功能，在ECS主站上可以調取保護動(dòng)作后的錄波數據以及各種事件順序記錄（SOE——sequenceofevents），對故障進(jìn)行詳盡的分析，迅速得出事故原因。
d.數據統計及裝置管理。在ECS主站上可以顯示各種電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，自動(dòng)生產(chǎn)數據報表、操作記錄，實(shí)現保護定值管理、保護壓板遠程投退等功能。
e.Web服務(wù)。系統提供Web服務(wù)接口，得到授權的用戶(hù)可以通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)系統的實(shí)時(shí)信息及統計信息。
f.系統接口。具備與SIS、MIS、電力市場(chǎng)決策支持系統等的接口，為其他系統提供發(fā)電廠(chǎng)電氣系統的詳細信息。
五、ECS的特殊問(wèn)題
過(guò)去10年中，變電站自動(dòng)化技術(shù)在各種電壓等級的變電站中得到了長(cháng)足的發(fā)展，并取得了顯著(zhù)的技術(shù)和經(jīng)濟效益。與變電站自動(dòng)化相比，發(fā)電廠(chǎng)ECS的建設可以借鑒一些經(jīng)驗，但還是存在一些*的地方，例如:
a.廠(chǎng)用電系統的繼電保護裝置一般安裝于開(kāi)關(guān)柜，工作環(huán)境惡劣，要求具備*的電磁兼容性能。
b.ECS的可靠性必須得到重視，從間隔層就采用雙網(wǎng)技術(shù)是較好的選擇。
c.ECS需要接入的測控點(diǎn)數量龐大，以2臺300MW機組為例，ECS的數據點(diǎn)一般都在數萬(wàn)點(diǎn)以上，無(wú)論是內部通信協(xié)議，還是系統層數據庫的容量，都與變電站自動(dòng)化的要求*不同。
四方公司針對ECS的一些特殊問(wèn)題，提出了對應的解決方案。例如，為保證間隔層綜合保護裝置的可靠性，在電氣、結構、工藝的設計上嚴格遵循匡際標準，抗干擾能力達到IEC6l000-4中zui嚴酷等級的電磁兼容性9項試驗;為保證間隔層的通信速度，綜合保護裝置直接采用l0Mbit/s以太網(wǎng);為保證間隔層的通信可靠性，綜合保護裝置支持雙以太網(wǎng)，并有光纖接口;為了接入更多的數據點(diǎn)，系統層數據庫的設計容量遠遠突破65536點(diǎn)的限制。
六、結語(yǔ)
在工程實(shí)踐中，我們曾有一個(gè)美好的設想:如果DCS能夠開(kāi)放以太網(wǎng)，豈不是省去了大量的通信管理機，并可大大提高DCS與ECS的數據交換速度?當前的這種DCS通過(guò)DPU、采用串口通信與ECS交互的方式，并沒(méi)有充分發(fā)揮ECS通信層與間隔層的通信潛力。也許熱工專(zhuān)業(yè)人員對ECS的這種思路需要時(shí)間去認識和接受，但我們相信，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，ECS與DCS在快速以太網(wǎng)的基礎上無(wú)縫連接肯定不是遙遠的夢(mèng)想。
