通訊監控方式的ECMS在燃氣電廠中的研究與應用

高　艷

（天津陳塘熱電有限公司天津300221）

通訊監控方式的ECMS在燃氣電廠中的研究與應用

高艷

（天津陳塘熱電有限公司天津300221）

本文介紹了“二拖一”燃氣-蒸氣聯合循環機組中發電廠電氣監控管理系統（ECMS）的技術原理及結構，通過成功應用通訊控制技術，實現了對發電廠內電氣設備及電氣自動裝置的測量、控制、保護、計量、監視、故障分析、二次設備運行維護管理等功能，節約了空間，減少了工程投資，降低了后期維護費用，提高了發電廠電氣系統的自動化管理水平。

ECMS（發電廠電氣監控管理系統）；通訊方式；監控

發電廠電氣監控管理系統(ECMS)是近年來隨著網絡通信和軟件技術的發展而演變而來的一個新的綜合自動化系統，相對于DCS而言，它側重于電廠電氣系統的監控；相對于NCS而言，它側重于電廠內部廠用電的監控。

隨著現場總線技術在變電站綜合自動化系統的廣泛運用,以及電氣系統的各種智能前端設備的成熟發展，火力發電廠已普遍采用了基于通訊方式的電氣監控管理系統。但目前燃氣電廠的電氣監控管理系統(ECMS)，只是實現了對設備的監視功能，在對設備的控制應用上還很少見。

天津陳塘莊熱電廠煤改氣搬遷工程建設兩套由三菱M701F4型燃機組成的900MW級“二拖一”燃氣-蒸氣聯合循環發電供熱機組，電氣設備的監控采用ECMS，并成功應用了其強大的通訊控制技術。以通訊方式實現了對發電廠內發電機、變壓器、電動機、饋線等電氣設備及電氣自動裝置（智能設備）的測量、控制、保護、計量、監視、故障分析、二次設備運行維護管理等功能。

1　ECMS組網形式

本工程每套機組包括2臺燃氣輪發電機和1臺蒸氣輪發電機，全廠6臺發電機：#1、#2、#4、#5機為燃氣輪發電機，#3、#6機為蒸氣輪發電機。

高低壓廠用電源等電氣設備的控制、監視和管理在ECMS實現，發電機－變壓器組、電動機的監測管理信息進入ECMS。電動機的控制仍由機組DCS實現。在集控室設置ECMS操作員站，ECMS不與機組DCS通信。共設3個監控系統：#1監控系統，#2監控系統和公用監控系統。#1監控系統包括#1～#3機、#1～#2爐設備和公用電氣系統。#2監控系統包括#4～#6機和#4～#5爐設備和公用電氣系統。每個監控系統（不包括公用監控系統）設置2臺電氣操作員站、1臺工程師站、2臺網絡服務器、1臺通訊網關。公用監控系統的交換機跨接在兩個系統的站控層。

采用雙網、雙冗余配置，按照機組、公用系統分別組網；雙網經過不同敷設路徑，提高可靠性。

2　ECMS結構

ECMS采用了先進的分層分布式結構，分為站控層、通信管理層、間隔層三層，形成三層設備兩層網絡架構。

站控層：站控層是整個ECMS的控制管理中心，完成對整個系統數據的采集、顯示、處理、監視等功能，實現站控層的邏輯閉鎖，同時實現對電氣設備的控制功能。站控層設備包括數據庫服務器、工程師站、操作員站、通信網關等，每類功能的設備均采用冗余配置（主備關系）。

通信管理層：通信管理層是整個ECMS系統的核心，完成站控層和間隔層數據信息的上傳下發，在通信管理層可實現邏輯閉鎖，從而實現廠用電電氣部分的控制功能。通信管理層由多個通信管理單元組成，對上用以太網與站控層相連，對下以RS-485的現場總線與間隔層設備相連。

間隔層：間隔層由保護測控裝置和自動裝置構成，包含廠用中壓保護測控裝置（6kV）；廠用低壓保護測控裝置（380V）；發變組、高備變保護；勵磁、快切、UPS、直流等智能設備。

圖1　ECMS分層分布式結構

3　采用通訊監控方式的ECMS配置方案

3.1應用RS-485現場總線和以太網通訊技術實現對燃氣電廠內電源饋線（6kV/380V）、柴油發電機等電氣設備的控制。

3.2采用ECMS與DCS不通信的方式，在集控室設立獨立的ECMS操作員站，專業功能劃分清晰。

3.3通訊管理機靠近配電段就地放置，縮短了RS-485通訊線的敷設距離，可以有效提高通訊速率和抗干擾能力，滿足信息上傳的實時性和完整性要求。

3.4各配電段均配置一面通訊管理機柜，且380V系統采用電源與電動機分別配置兩組通訊管理單元的方案，降低了單臺通訊管理單元的負載，提高了通訊速率。

3.5采用A/B雙網配置，雙網經過不同敷設路徑，提高通訊可靠性。

3.6ECMS配置了一臺專用SIS網關機，用于為SIS系統提供實時數據。

3.7柴油發電機進線間隔配置了iPACS-5773測控裝置，通過通訊方式與ECMS系統聯系，實現了柴油發電機遙控、遙測、遙信功能。

3.8通過更改ECMS后臺電腦軟件，使公用系統具備獨立操作權限，實現了#1、#2監控系統對公用系統設備操作權限互鎖。

3.9將ECMS系統6kV變壓器高、低壓側開關制作在同一個系統畫面中，方便運行人員操作，避免因切換畫面，導致的誤操作。

3.10ECMS系統報警、跳閘畫面，采用二級畫面設計，出現保護報警/跳閘時，點亮報警/跳閘總光字牌，點擊相應總光字牌進入二級畫面，查看相應的報警信息或保護動作信息。

4　ECMS采用通訊監控方式的優勢

4.1數據交換由電氣信號變為計算機通信方式，抗干擾能力強，節省了從配電裝置到DCS I/O柜的大量電纜及DCS硬件設備，敷設工作量及安裝工程費用相應降低，系統性價比高。

4.2簡化了二次設備接線，系統清晰，方便運行和檢修。

4.3改變了以往只有少數電氣量進入DCS的狀況，豐富了上傳數據量，真正實現了電氣自動化，提高了運行和管理水平，為減員增效創造了條件。

4.4在DCS未投運或出現問題時，可通過修改ECMS系統操作權限，作為備用操作手段，提高整個控制系統的可靠性，增加了廠用電源系統及部分電動機等電氣設備控制的靈活性。

5　推廣應用情況及前景

總線技術在電氣控制系統中的應用，在現階段已成為一種共識。近年所有新建電廠在電氣控制系統中都應用了不同程度、不同形式的現場總線技術。早期的現場總線技術由于通訊技術發展的滯后，在通訊速度上無法滿足電氣設備對速度的要求。所以只應用其監測功能，而對涉及到控制的部分，則還采用硬接線的方式。隨著通訊技術的發展，如工業以太網、CAN、Profibus-DP等新的通訊技術的大量發展成熟，電氣設備控制向實現“通訊控制”又取得了長足的進步。

基于通訊方式的ECMS具有較高的可靠性、實用性和優異性，能夠大幅降低工程投資，在本工程的成功應用，為其在電廠廠用電系統設備的監控領域應用推廣提供了廣闊的前景。

6　經濟及社會效益情況

ECMS通訊監控方式的應用，可以做到化“千萬根電纜為一根通訊線”，簡化了二次接線，系統清晰，方便運行和檢修。對于按點收費的DCS來說，可以節省大量的測點收費。而二次電纜的減少，則可以節約空間、減少施工量、減少投資、減輕維護量。數據交換由硬接線信號變為計算機通訊方式，數據量增大，為電氣運行人員提供了更多的設備詳細參數，使電氣與DCS的控制水平相一致，適應技術發展。電氣監控管理系統可先于DCS安裝調試完畢，在工程建設中廠用電受電時發揮重要作用，正常運行時也可作為DCS的后備操作手段，豐富了電氣監控系統數據量，增強了設備運行的安全性，節省了工程建設投資，對提高運行和管理水平具有重大意義。

[1]天津陳塘莊熱電廠煤改氣搬遷工程ECMS初設文件.

[2]DCAP4000系統用戶手冊.

[3]ECM-5908通信裝置技術和使用說明書.

高艷（1982—），女，天津，本科，工程師，從事工作：電氣二次繼電保護。