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[摘 要]随着电厂自动化水平的不断提高，电厂电气监控系统己成为电厂实现经济化、自动化运行的重要一步，也是电厂技术向高层次发展的必然趋势。本文笔者根据自己的实践经验，探讨了电厂电气监控系统。
[关键词]电气监控系统；ECS
中图分类号：TP232 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0222-01
引言
随着国内发电厂生产规模的不断扩大，对电力等能源供应的可靠性提出了越来越高的要求。而发电厂本身也向着电压等级提高、生产自动化水平提高、运行维护人员相对减少的方向发展。机组的安全稳定运行对整个电网有着重要的作用。厂用电气系统是电厂的重要组成之一，厂用电系统的合理配置、布置，设备的选型、操作和维护对电厂的安全满发，降低运行人员劳动强度有着重要的作用，直接影响电厂的经济效益。下面笔者探讨了电厂电气监控系统。
一、传统发电厂电气监控方式的存在问题
传统的控制接线，接线复杂，电缆数量多，其主要存在的问题如下：
1、大量控制屏和继电器屏的采用，使得控制室和继电器室的面积过大，受到控制屏屏面布置的影响，许多涉及电气系统或工艺流程的操作步骤往往要在几面不同的控制屏上来完成，造成运行操作极为不便；各电气元件的联锁保护要求使用大量的控制电缆来实现，保护功能和联锁功能界限不清晰，容易造成接线混乱，并给检修调试造成麻烦。
2、由于每个设备或元件均由相应控制开关完成操作控制，使得控制屏上的电气设备控制元件数量繁多，各控制开关需有专门的标识以免运行人员误操作；同时由于控制设备位于控制室，大量的控制电缆将由现场电气元件的操作机构引至控制室。
3、受到控制屏屏面位置的影响，在屏面上所装设的常规测量仪表和监视设备往往较为简单，当事故发生或需要对某种特殊工况进行分析时，往往使得分析所需要监视和采集到的数据不完整；同时，控制屏上总数很多的监视和测量仪表对运行人员的日常监视和抄表工作造成了很大负担。
4、中央信号系统，本应清晰直观的反映各报警信号的类型，此时需要大量的报警光字牌；而实际应用中报警光字牌由于受到屏面布置限制，往往对相同性质或次要的故障，进行合并光字牌处理，这样当事故发生时，一般不能直接指明故障，需要运行人员到现场进行确认故障类型后再进行相应处理，延缓了故障的处理时间。
二、电气监控系统（ECS）
1、ECS系统的特点
电气监控系统（ECS）采用现场总线进入DCS系统的方式，与以硬接线进入DCS系统方式相比，具有如下主要特点：
（1）硬接线方式时1/O量单向、一对一传输、需要大量电缆；ECS方式总线数据双向传输，由硬接线信号变为计算机通讯方式，数据量大，传输介质为一根双绞线或光纤，抗干扰能力强，减少大量电缆造价及电缆施工的工程量；
（2）ECS方式信息处理现场化、现场设备智能化，与硬接线方式相比，可以减少大量隔离器件、变送器、1/O卡件、端子及端子柜等；
（3）DCS系统的信息是二进制或模拟信号，采用硬接线方式时必须有A/D、D/A变换；而ECS方式全数字化，省掉A/D、D/A变换，提高了信号精度；
（4）ECS方式简化了二次设备及接线，系统简单清晰，方便运行和检修；
（5）DCS系统是半封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而ECS是开放式系统，智能电气产品具有可互操作性和可互换性，业主可自由选择不同厂商智能现场设备连入现场总线，达到最佳的系统配置和性价比：
（6）改变了硬接线方式只有重要电气量才进入DCS的状况，真正实现了电气自动化，提高了运行和管理水平，为减员增效创造了条件；
（7）由厂用电监控系统完成电气系统的运行管理检修维护，电气系统可独立运行，避免大量与发电厂过程控制无关量送入DCS系统，减轻DCS负担，减少了DCS硬件设备，避免价格昂贵的DCS系统功能特性不必要的提高，以相对便宜的厂用电监控系统，实现电气设备的科学运行维护；
（8）ECS采用双向数字通信现场总线信号制，可以对现场装置进行远方诊断、维护、组态，其优越性是DCS采用硬接线方式无法比拟的；
2、ECS系统实现的关键点
（1）总线协议，即总线标准。一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通信传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。
（2）ECS系统的基础是数字智能现场装置。数字智能现场装置是ECS系统的硬件支撑，是基础，ECS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。
（3）ECS系统的本质是信息处理现场化。对于一个控制系统，无论采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量的信息在就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。
发电厂电气部分的保护测量控制装置很多，其所需传输的四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）通信信息必然也很多，这些数据中大部分是DCS不关心的，如果不加区分将所有数据都提交给DCS处理，必然造成网络繁忙，影响DCS的稳定性，因此，DCS、厂家对接入如此多的通信数据存在疑问。
（4）电气联锁问题.发电厂中存在很多联锁回路，尽管联锁的逻辑比较简单，但是电气设备本身操作复杂，以往基于RS-485/RS-232的通信并不十分稳定，容易出现通信中断，从而适成联锁失效，因此在联锁实现上是采用硬接线还是采用通讯也是一个关键问题。 （5）功能问题。电气系统联网后，如果只在DCS中有监视、测量、动作等简单功能，并不能在深层次上提高电气系统的运行维护管理水平，也无法体现出电气系统接入DCS实现联网自动化的优越性。
3、ECS系统的结构
厂用电气监控管理系统（ECS）应采用分层分布式的系统结构。系统结构主要分为上位机系统监控层、通讯管理层、现场保护测控单元层三层。
（1）现场保护测控层
又叫间隔层，由众多的保护测控和自动装置构成，这些装置具有测量、控制、保护、信号、通信等基本功能，并完成各自的特殊功能。该层装置数量众多且较为分散，采用现场总线方式连接。这些间隔层设备具有很高的可靠性、快速性和很强的电磁兼容性能能够独立对电气设备进行保护、测量和控制，且彼此之间相互独立、互不影响。
强大的功能配置使得间隔层设备包含有大量的保护测控信息，这些信息不仅能帮助电气运行维护人员在出现故障时能及时处理事故、分析问题，还能够和日常监控管理协调起来，提高电气自动化水平。
（2）通讯管理层
通讯管理层主要由通讯主控单元组成，其作用是将现场保护测控层的各种不同厂家、不同通讯接口和规约的设备连接在一起，经统一的通讯接日传送至系统监控层，完成各种数据和指令的上传下发。主控单元可以同时支持多种类型的通讯口，包括以太网、串行通信口、可扩充的其它现场雄线接口等。
（3）系统监控层
可包括的设备有：2台运行服务器（主备关系）、数据库服务器、Web服务器、网关、运行工作站或监视工作站、电量抄表系统工作站及其它高级应用工作站、卫星时钟接收和同步系统等。
结语
总之，发电厂电气监控管理系统是以现场总线技术为基础发展起来的，其主要目的在于及时、准确反映发电厂电气设备的运行状态，在深层次的数据发掘中提高电气系统的运行维护管理水平，使电气专业迈上信息化、数字化的台阶，大大前进一步。采用发电厂电气监控管理系统经济效益显著，且所得到的社会效益是无法量化的。
参考文献
[1] 吴泽生，吴艳萍.数字化电气监管控制系统的探讨[J].电力自动化设备，2004，24.
[2] 焦邵华，李娟等.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式.电力系统自动化，2005，29.
[3] 韩仕团.新型300MW机组电气监控系统的应用.云南电力技术，2006，34.
[关键词]电气监控系统；ECS
中图分类号：TP232 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0222-01
引言
随着国内发电厂生产规模的不断扩大，对电力等能源供应的可靠性提出了越来越高的要求。而发电厂本身也向着电压等级提高、生产自动化水平提高、运行维护人员相对减少的方向发展。机组的安全稳定运行对整个电网有着重要的作用。厂用电气系统是电厂的重要组成之一，厂用电系统的合理配置、布置，设备的选型、操作和维护对电厂的安全满发，降低运行人员劳动强度有着重要的作用，直接影响电厂的经济效益。下面笔者探讨了电厂电气监控系统。
一、传统发电厂电气监控方式的存在问题
传统的控制接线，接线复杂，电缆数量多，其主要存在的问题如下：
1、大量控制屏和继电器屏的采用，使得控制室和继电器室的面积过大，受到控制屏屏面布置的影响，许多涉及电气系统或工艺流程的操作步骤往往要在几面不同的控制屏上来完成，造成运行操作极为不便；各电气元件的联锁保护要求使用大量的控制电缆来实现，保护功能和联锁功能界限不清晰，容易造成接线混乱，并给检修调试造成麻烦。
2、由于每个设备或元件均由相应控制开关完成操作控制，使得控制屏上的电气设备控制元件数量繁多，各控制开关需有专门的标识以免运行人员误操作；同时由于控制设备位于控制室，大量的控制电缆将由现场电气元件的操作机构引至控制室。
3、受到控制屏屏面位置的影响，在屏面上所装设的常规测量仪表和监视设备往往较为简单，当事故发生或需要对某种特殊工况进行分析时，往往使得分析所需要监视和采集到的数据不完整；同时，控制屏上总数很多的监视和测量仪表对运行人员的日常监视和抄表工作造成了很大负担。
4、中央信号系统，本应清晰直观的反映各报警信号的类型，此时需要大量的报警光字牌；而实际应用中报警光字牌由于受到屏面布置限制，往往对相同性质或次要的故障，进行合并光字牌处理，这样当事故发生时，一般不能直接指明故障，需要运行人员到现场进行确认故障类型后再进行相应处理，延缓了故障的处理时间。
二、电气监控系统（ECS）
1、ECS系统的特点
电气监控系统（ECS）采用现场总线进入DCS系统的方式，与以硬接线进入DCS系统方式相比，具有如下主要特点：
（1）硬接线方式时1/O量单向、一对一传输、需要大量电缆；ECS方式总线数据双向传输，由硬接线信号变为计算机通讯方式，数据量大，传输介质为一根双绞线或光纤，抗干扰能力强，减少大量电缆造价及电缆施工的工程量；
（2）ECS方式信息处理现场化、现场设备智能化，与硬接线方式相比，可以减少大量隔离器件、变送器、1/O卡件、端子及端子柜等；
（3）DCS系统的信息是二进制或模拟信号，采用硬接线方式时必须有A/D、D/A变换；而ECS方式全数字化，省掉A/D、D/A变换，提高了信号精度；
（4）ECS方式简化了二次设备及接线，系统简单清晰，方便运行和检修；
（5）DCS系统是半封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而ECS是开放式系统，智能电气产品具有可互操作性和可互换性，业主可自由选择不同厂商智能现场设备连入现场总线，达到最佳的系统配置和性价比：
（6）改变了硬接线方式只有重要电气量才进入DCS的状况，真正实现了电气自动化，提高了运行和管理水平，为减员增效创造了条件；
（7）由厂用电监控系统完成电气系统的运行管理检修维护，电气系统可独立运行，避免大量与发电厂过程控制无关量送入DCS系统，减轻DCS负担，减少了DCS硬件设备，避免价格昂贵的DCS系统功能特性不必要的提高，以相对便宜的厂用电监控系统，实现电气设备的科学运行维护；
（8）ECS采用双向数字通信现场总线信号制，可以对现场装置进行远方诊断、维护、组态，其优越性是DCS采用硬接线方式无法比拟的；
2、ECS系统实现的关键点
（1）总线协议，即总线标准。一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通信传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。
（2）ECS系统的基础是数字智能现场装置。数字智能现场装置是ECS系统的硬件支撑，是基础，ECS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。
（3）ECS系统的本质是信息处理现场化。对于一个控制系统，无论采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量的信息在就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。
发电厂电气部分的保护测量控制装置很多，其所需传输的四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）通信信息必然也很多，这些数据中大部分是DCS不关心的，如果不加区分将所有数据都提交给DCS处理，必然造成网络繁忙，影响DCS的稳定性，因此，DCS、厂家对接入如此多的通信数据存在疑问。
（4）电气联锁问题.发电厂中存在很多联锁回路，尽管联锁的逻辑比较简单，但是电气设备本身操作复杂，以往基于RS-485/RS-232的通信并不十分稳定，容易出现通信中断，从而适成联锁失效，因此在联锁实现上是采用硬接线还是采用通讯也是一个关键问题。 （5）功能问题。电气系统联网后，如果只在DCS中有监视、测量、动作等简单功能，并不能在深层次上提高电气系统的运行维护管理水平，也无法体现出电气系统接入DCS实现联网自动化的优越性。
3、ECS系统的结构
厂用电气监控管理系统（ECS）应采用分层分布式的系统结构。系统结构主要分为上位机系统监控层、通讯管理层、现场保护测控单元层三层。
（1）现场保护测控层
又叫间隔层，由众多的保护测控和自动装置构成，这些装置具有测量、控制、保护、信号、通信等基本功能，并完成各自的特殊功能。该层装置数量众多且较为分散，采用现场总线方式连接。这些间隔层设备具有很高的可靠性、快速性和很强的电磁兼容性能能够独立对电气设备进行保护、测量和控制，且彼此之间相互独立、互不影响。
强大的功能配置使得间隔层设备包含有大量的保护测控信息，这些信息不仅能帮助电气运行维护人员在出现故障时能及时处理事故、分析问题，还能够和日常监控管理协调起来，提高电气自动化水平。
（2）通讯管理层
通讯管理层主要由通讯主控单元组成，其作用是将现场保护测控层的各种不同厂家、不同通讯接口和规约的设备连接在一起，经统一的通讯接日传送至系统监控层，完成各种数据和指令的上传下发。主控单元可以同时支持多种类型的通讯口，包括以太网、串行通信口、可扩充的其它现场雄线接口等。
（3）系统监控层
可包括的设备有：2台运行服务器（主备关系）、数据库服务器、Web服务器、网关、运行工作站或监视工作站、电量抄表系统工作站及其它高级应用工作站、卫星时钟接收和同步系统等。
结语
总之，发电厂电气监控管理系统是以现场总线技术为基础发展起来的，其主要目的在于及时、准确反映发电厂电气设备的运行状态，在深层次的数据发掘中提高电气系统的运行维护管理水平，使电气专业迈上信息化、数字化的台阶，大大前进一步。采用发电厂电气监控管理系统经济效益显著，且所得到的社会效益是无法量化的。
参考文献
[1] 吴泽生，吴艳萍.数字化电气监管控制系统的探讨[J].电力自动化设备，2004，24.
[2] 焦邵华，李娟等.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式.电力系统自动化，2005，29.
[3] 韩仕团.新型300MW机组电气监控系统的应用.云南电力技术，2006，34.