发电厂厂用电气监控管理系统(ECMS)

RCS-9700电厂辅助电气监控和管理系统(ECMS)1概述自2000年以来，为了满足电厂厂用电监控自动化的需求，南瑞吉宝在总结电厂多年开发研究的基础上，开发了基于统一硬件平台和统一软件平台的新一代RCS-9700监控系统。该系统从系统的高度全面统一地考虑了电厂厂用电信息。2002年8月25日，国电公司认证该系统设计先进、运行稳定、性能优良、调试维护方便，满足电力系统要求。该系统的主要技术性能指标达到了国际同类系统的先进水平。RCS-9700电厂电气监控管理系统集保护功能和测控功能于一体。保护、测量和控制功能相对独立，自始至终是完整的。它为电厂电气自动化提供了一个完整的解决方案，可以满足不同机组容量水平的电厂的电气自动化需求。电厂的 ECMS(电厂电气控制和管理系统)，即原FECS、EFCS、欧洲共同体等。鉴于厂用电监控管理系统名称混乱，由中国电力顾问集团统一(详见电力顾问200820号)。2电气监控管理系统2.1分布式架构RCS-9700电厂厂用电监控管理系统(以下简称RCS-9700 ECMS系统)采用分层、分布式、开放的网络体系结构，具有典型的三层结构：站控层、通信管理层和智能终端层。站控层采用双以太网冗余结构，可根据需要配备数据库服务器、电气操作员站、电气工程师站、打印机和负责与其他系统通信的通信网关，形成电气系统监控管理中心。通信管理层主要由通信管理单元、交换机等组成。通信管理单元用于实现协议转换和设备通信，转发站控层和集散控制系统的远程控制命令。由于现场保护、测控单元等智能设备数量庞大，一般单元10 kV辅助电子系统、6kV辅助电子系统、380V辅助电子系统、辅助公共子系统等智能设备可以单独联网，保证了系统的实时性和稳定性。每个子系统可分别设置一个通信管理单元，并可根据需要设计双机冗余。各通信管理单元连接到上位机层以太网，并可通过RS232/RS485/RS422串口直接与相应单元的电气控制器DPU相连，实现数据交换。智能终端层由分散的电气智能装置(如安装在辅助高低压配电柜中的保护和测量装置、微机元件保护装置、自动电压调节器、自动供电系统、不间断电源控制器、DC系统控制器等)组成。)，执行分散控制系统或电气监控的各种指令，并向分散控制系统或电气监控发送监控信息。智能终端层采用RS485、Worldfip等现场总线或以太网组网，具有双网络冗余配置，通过通信端口将综合保护测控装置中的保护、测量、控制、测量等信息上传至通信管理单元。2.2工厂电气监控管理系统方案2.2.1网络方案1如图1所示，RCS-9700 ECMS系统方案1。在图中，工程师站(和数据库服务器)、操作员站、网络打印机、与SIS的通信网关、管理信息系统和其他系统、全球定位系统时钟接收和同步系统等。形成站控层监控中心。通信管理单元、以太网交换机等。形成通信管理层。辅助电源保护、测控装置、单元保护等智能设备构成智能终端层。发变组、高低压厂用电等电气设备的控制、监控和管理在ECMS实施，电机的监控和管理信息进入ECMS。电机的控制仍由机组集散控制系统执行。ECMS操作员站设置在机组的中央控制室。ECMS不与装置的集散控制系统通信。这两个系统相互独立，责任明确。集散控制系统负责监控全厂的热控系统。集散控制系统可以减少工厂供电部分使用的控制器和卡的数量。ECMS系统负责监控辅助电源，并通过通信监控电机状态。高压厂用电保护测控装置通过双100米以太网直接与站控层通信。低压厂用电设备通过总线通过通信管理单元与站控层通信。通信管理单元的冗余配置确保了系统的可靠性。对于时间同步网络，RCS-9785C/D全球定位系统时间同步装置接受卫星时间同步信号(RCS-9785C/D也可以通过IRIG-B时间同步方式与集散控制系统配合，保证全厂时间同步)。时间同步信息通过以太网发送到监控系统和通信管理单元，同时提供硬接触信号，用于各保护和智能设备的精确时间同步。另外，RCS-9785C/D可以通过IRIG-B时间同步方式实现智能设备的精确时间同步，并且可以在距离较远或需要更多硬触点对时配置时间扩展设备。图1电厂厂用电监控管理系统方案12.2.2网络方案2如图2所示，RCS-9700 ECMS系统方案2。图中按单元分别设置工程师站(和数据库服务器)、操作员站、网络打印机、与SIS的通信网关、管理信息系统等系统、全球定位系统时钟接收和同步系统。通信管理单元、以太网交换机等。形成通信管理层。辅助电源保护、测控装置、单元保护等智能设备构成智能终端层。该方案的目的与方案1相同。发变组、高低压厂用电等电气设备的控制、监控和管理在ECMS实施，电机的监控和管理信息进入ECMS。电机的控制仍由机组集散控制系统执行。ECMS操作员站设置在机组的中央控制室。ECMS不与装置的集散控制系统通信。这两个系统相互独立，责任明确。集散控制系统负责监控全厂的热控系统。集散控制系统可以减少工厂供电部分使用的控制器和卡的数量。ECMS系统负责监控辅助电源，并通过通信监控电机状态。该系统按单元组织，公共部分的信息经VLAN分化后连接到每个单元的各自网络。机组之间的信息相互隔离，保证了系统网络的低负荷和更合理的网络结构，符合运行维护习惯。这种结构特别适用于多个单元和大量设备。计时方法与方法1相同。图2电厂厂用电监控管理系统方案22.2.3网络方案3如图3所示，RCS-9700 ECMS系统方案3。在该图中，工程师站(也是数据库服务器)、操作员站、网络打印机、通信网关和全球定位系统时钟接收和同步系统构成了一个电气系统监控中心。主通信站、通信管理单元、以太网交换机等。形成通信管理层。辅助电源保护、测控装置、单元保护等智能设备构成智能终端层。系统通过串口或以太网端口与集散控制系统通信。可发送设备保护动作、报警、开关位置等开关量信息和远程测量等其它模拟信号，也可接受集散控制系统发出的远程控制命令。该方案的ECMS系统被用于(1)上位机层：配置操作员站、工程师站、通信网关和打印机，并根据需要不间断配置；(2)通信管理层：配置以太网交换机和适当数量的通信管理单元；(3)授时系统：配置全球定位系统授时接收机和授时接点扩展装置；(4)通信电缆：串口通信双绞线、以太网通信超五级线、多模光纤等。3系统特征3.1技术特征1.整体设计理念RCS-9700电气监控系统采用整体设计的思想。从厂用电监控系统自动化的要求出发，精心设计了所需的各种设备，具有技术先进、安全可靠、连接方便等特点。2.分布式的计算机系统分层分布式结构：设备和信息的组织是面向对象的，配置灵活，易于扩展。开放系统：通过使用组件技术，硬件和软件功能可以“即插即用”。3.先进的设计和尖端的技术RCS-9700网络设备从设计到生产都考虑到了工业现场的苛刻要求。硬件设计采用特殊的工业芯片、模块化结构，以及多项抗干扰和防误操作措施，保证网络设备良好的抗干扰性能和网络设备在复杂工业环境下的长期稳定运行。网络设备采用直流供电，便于现场施工。4.嵌入式系统RCS-9700网络设备采用先进的嵌入式处理器和工业实时多任务操作系统，形成特殊的软硬件平台。与通用计算机方案相比，该系统结构简单，配置灵活，无病毒等因素，安全可靠，免维护。5.双网络设计所有设备都可以提供两个以上的10/100米以太网，介质是光纤或双绞线，双网络热备用，实现无损交换，使用TCP/IP、UDP等网络协议。6.强大的通讯功能通信管理单元提供各种现场总线、串行端口和以太网接口，并支持各种部级标准协议和工业标准协议(与集散控制系统的通信)。与保护、DC、励磁、同步等智能设备直接通信非常方便。7.精确计时网络从系统时间同步进度的要求出发，时间同步网络的各个设备被设计成一个整体，能够满足各种时间同步模式，如脉冲零节点时间同步、485差分时间同步、IRIG-B、RS232等。主备双时钟同步源可以配置成实现全球定位系统的冗余配置。8.易于调试和维护网络设备配备了强大的操作和维护工具。维护和系统调试简单方便。同时，网络设备还具有自诊断功能，可以通过网络进行在线维护和监控。3.2监控系统软件功能1.先进的设计理念和编程技术后台监控系统采用面向对象的模块化设计思想，遵循国际标准，满足开放系统的设计要求。系统中的每个功能、任务模块和数据库可以分布到不同的计算机节点。该系统通过“功能插件”获得了很强的可扩展性，可以随时添加新的扩展功能，实现软件的“即插即用”。插件模块接口是开放的，可以用任何编程语言开发。2.全面的跨平台解决方案该系统能够实现软硬件平台的可变性、跨平台可视化技术和操作系统屏蔽中间件的应用，具有较高的可移植性，实现了强大的UNIX平台系统和优秀的Windows 2000平台系统的有机结合，最大限度地满足了用户对系统灵活性和可扩展性的要求。3.实时海量数据库系统实时数据库和商业数据的集成设计考虑了海量数据和频繁访问的实时数据之间的平衡。该系统能够在充分保证实时性能要求的前提下，记录和存储各种历史数据和事件。实时数据库管理系统采用面向对象的分布式设计思想，具有客户/服务器和生产者/消费者模式，商业数据库主要用于电力系统数据库建模、历史数据存储、报警信息记录、数据库一致性检查、一致性和完整性保证等。RCS-9700可以支持许多基于数据库的关系型商业数据库平台，如我的数据库、微软的数据库服务器、甲骨文等。4.先进实用的图形系统监控软件中的图形系统是基于南瑞吉宝公司开发的基于组件的通用图形平台。该平台是一个集建模、组织、开发和操作于一体的强大而便捷的图形平台。这是一套专门用于创建各种图形应用程序界面的系统。5.网络系统它支持双100兆以太网运行模式、双网络热备用、网络运行状态动态监控、无损切换，并采用了TCP/IP、UDP等网络协议。6.图形与模型库的集成建模通过绘制主接线图，自动实现设备模型的建立、拓扑关系的存储和自动生成。7.自我诊断和自我恢复监控系统具有完善的在线自诊断能力，能够及时发现各设备、网络或设备的故障，并及时给出报警信息。系统具有自恢复功能，当程序发生死锁或失控时，可以使系统返回正常运行状态。8.先进的软件质量管理系统软件开发遵循CMMI过程控制，并为产品提供可靠的质量保证。3.3监控系统功能系统功能在线监控系统在线监控系统是RCS-9700系统为操作人员提供的操作平台。根据应用情况，它可能显示为网络工作站或独立的计算机。任何运行在线监控系统的机器都称为监控终端。其主要功能是：(1)显示主要设备的状态和实时数据，包括接线图、地理图、数据表等。并且可以手动打印图形。(2)显示事件信息，包括：遥测超限报警、遥测超限恢复正常、远程信号正常位移、事故位移、SOE、远程调整、远程控制结果等。(3)显示事件列表，提供各种查询方法。(4)显示保护信息，包括保护动作信息、保护自检信息、保护整定值和故障波形。可以执行保护信号复位和保护设置。(5)进行远程调整和操作。(6)进行人工计数操作。(7)报警确认操作。(8)显示保护事件信息列表，并提供查询手段。(9)显示保护信息，包括保护动作信息、保护自检信息、保护整定值和故障波形。可以执行保护信号复位和保护设置。(10)显示实时曲线和历史曲线。(11)显示实时列表和历史报告，以便手动打印。(12)自动打印历史报告。(13)监控系统串口消息。在线监控具有以下特点：(1)丰富的实时报警功能：分层：实现从电站到区间到设备的逐层深度报警。分级：使用户能够随意查看不同重要性的事件，并过滤所有级别的信息。分类：允许用户按类别查看事件。用户可以为各种事件定制处理方案(2)整个区间可操作，如挂牌、维护、异常操作等。(3)提供导航图，便于对图片进行导航。(4)丰富的应用功能，如小电流接地选线、事故追忆、波形分析、操作票管理等。数据库系统目前，商业数据库的广泛使用已经成为行业数据库应用的趋势。有了商业数据库的管理，信息可以很容