通讯监控方式的ECMS在燃气电厂中的研究与应用

高　艳

（天津陈塘热电有限公司天津300221）

通讯监控方式的ECMS在燃气电厂中的研究与应用

高艳

（天津陈塘热电有限公司天津300221）

本文介绍了“二拖一”燃气-蒸气联合循环机组中发电厂电气监控管理系统（ECMS）的技术原理及结构，通过成功应用通讯控制技术，实现了对发电厂内电气设备及电气自动装置的测量、控制、保护、计量、监视、故障分析、二次设备运行维护管理等功能，节约了空间，减少了工程投资，降低了后期维护费用，提高了发电厂电气系统的自动化管理水平。

ECMS（发电厂电气监控管理系统）；通讯方式；监控

发电厂电气监控管理系统(ECMS)是近年来随着网络通信和软件技术的发展而演变而来的一个新的综合自动化系统，相对于DCS而言，它侧重于电厂电气系统的监控；相对于NCS而言，它侧重于电厂内部厂用电的监控。

随着现场总线技术在变电站综合自动化系统的广泛运用,以及电气系统的各种智能前端设备的成熟发展，火力发电厂已普遍采用了基于通讯方式的电气监控管理系统。但目前燃气电厂的电气监控管理系统(ECMS)，只是实现了对设备的监视功能，在对设备的控制应用上还很少见。

天津陈塘庄热电厂煤改气搬迁工程建设两套由三菱M701F4型燃机组成的900MW级“二拖一”燃气-蒸气联合循环发电供热机组，电气设备的监控采用ECMS，并成功应用了其强大的通讯控制技术。以通讯方式实现了对发电厂内发电机、变压器、电动机、馈线等电气设备及电气自动装置（智能设备）的测量、控制、保护、计量、监视、故障分析、二次设备运行维护管理等功能。

1　ECMS组网形式

本工程每套机组包括2台燃气轮发电机和1台蒸气轮发电机，全厂6台发电机：#1、#2、#4、#5机为燃气轮发电机，#3、#6机为蒸气轮发电机。

高低压厂用电源等电气设备的控制、监视和管理在ECMS实现，发电机－变压器组、电动机的监测管理信息进入ECMS。电动机的控制仍由机组DCS实现。在集控室设置ECMS操作员站，ECMS不与机组DCS通信。共设3个监控系统：#1监控系统，#2监控系统和公用监控系统。#1监控系统包括#1～#3机、#1～#2炉设备和公用电气系统。#2监控系统包括#4～#6机和#4～#5炉设备和公用电气系统。每个监控系统（不包括公用监控系统）设置2台电气操作员站、1台工程师站、2台网络服务器、1台通讯网关。公用监控系统的交换机跨接在两个系统的站控层。

采用双网、双冗余配置，按照机组、公用系统分别组网；双网经过不同敷设路径，提高可靠性。

2　ECMS结构

ECMS采用了先进的分层分布式结构，分为站控层、通信管理层、间隔层三层，形成三层设备两层网络架构。

站控层：站控层是整个ECMS的控制管理中心，完成对整个系统数据的采集、显示、处理、监视等功能，实现站控层的逻辑闭锁，同时实现对电气设备的控制功能。站控层设备包括数据库服务器、工程师站、操作员站、通信网关等，每类功能的设备均采用冗余配置（主备关系）。

通信管理层：通信管理层是整个ECMS系统的核心，完成站控层和间隔层数据信息的上传下发，在通信管理层可实现逻辑闭锁，从而实现厂用电电气部分的控制功能。通信管理层由多个通信管理单元组成，对上用以太网与站控层相连，对下以RS-485的现场总线与间隔层设备相连。

间隔层：间隔层由保护测控装置和自动装置构成，包含厂用中压保护测控装置（6kV）；厂用低压保护测控装置（380V）；发变组、高备变保护；励磁、快切、UPS、直流等智能设备。

图1　ECMS分层分布式结构

3　采用通讯监控方式的ECMS配置方案

3.1应用RS-485现场总线和以太网通讯技术实现对燃气电厂内电源馈线（6kV/380V）、柴油发电机等电气设备的控制。

3.2采用ECMS与DCS不通信的方式，在集控室设立独立的ECMS操作员站，专业功能划分清晰。

3.3通讯管理机靠近配电段就地放置，缩短了RS-485通讯线的敷设距离，可以有效提高通讯速率和抗干扰能力，满足信息上传的实时性和完整性要求。

3.4各配电段均配置一面通讯管理机柜，且380V系统采用电源与电动机分别配置两组通讯管理单元的方案，降低了单台通讯管理单元的负载，提高了通讯速率。

3.5采用A/B双网配置，双网经过不同敷设路径，提高通讯可靠性。

3.6ECMS配置了一台专用SIS网关机，用于为SIS系统提供实时数据。

3.7柴油发电机进线间隔配置了iPACS-5773测控装置，通过通讯方式与ECMS系统联系，实现了柴油发电机遥控、遥测、遥信功能。

3.8通过更改ECMS后台电脑软件，使公用系统具备独立操作权限，实现了#1、#2监控系统对公用系统设备操作权限互锁。

3.9将ECMS系统6kV变压器高、低压侧开关制作在同一个系统画面中，方便运行人员操作，避免因切换画面，导致的误操作。

3.10ECMS系统报警、跳闸画面，采用二级画面设计，出现保护报警/跳闸时，点亮报警/跳闸总光字牌，点击相应总光字牌进入二级画面，查看相应的报警信息或保护动作信息。

4　ECMS采用通讯监控方式的优势

4.1数据交换由电气信号变为计算机通信方式，抗干扰能力强，节省了从配电装置到DCS I/O柜的大量电缆及DCS硬件设备，敷设工作量及安装工程费用相应降低，系统性价比高。

4.2简化了二次设备接线，系统清晰，方便运行和检修。

4.3改变了以往只有少数电气量进入DCS的状况，丰富了上传数据量，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。

4.4在DCS未投运或出现问题时，可通过修改ECMS系统操作权限，作为备用操作手段，提高整个控制系统的可靠性，增加了厂用电源系统及部分电动机等电气设备控制的灵活性。

5　推广应用情况及前景

总线技术在电气控制系统中的应用，在现阶段已成为一种共识。近年所有新建电厂在电气控制系统中都应用了不同程度、不同形式的现场总线技术。早期的现场总线技术由于通讯技术发展的滞后，在通讯速度上无法满足电气设备对速度的要求。所以只应用其监测功能，而对涉及到控制的部分，则还采用硬接线的方式。随着通讯技术的发展，如工业以太网、CAN、Profibus-DP等新的通讯技术的大量发展成熟，电气设备控制向实现“通讯控制”又取得了长足的进步。

基于通讯方式的ECMS具有较高的可靠性、实用性和优异性，能够大幅降低工程投资，在本工程的成功应用，为其在电厂厂用电系统设备的监控领域应用推广提供了广阔的前景。

6　经济及社会效益情况

ECMS通讯监控方式的应用，可以做到化“千万根电缆为一根通讯线”，简化了二次接线，系统清晰，方便运行和检修。对于按点收费的DCS来说，可以节省大量的测点收费。而二次电缆的减少，则可以节约空间、减少施工量、减少投资、减轻维护量。数据交换由硬接线信号变为计算机通讯方式，数据量增大，为电气运行人员提供了更多的设备详细参数，使电气与DCS的控制水平相一致，适应技术发展。电气监控管理系统可先于DCS安装调试完毕，在工程建设中厂用电受电时发挥重要作用，正常运行时也可作为DCS的后备操作手段，丰富了电气监控系统数据量，增强了设备运行的安全性，节省了工程建设投资，对提高运行和管理水平具有重大意义。

[1]天津陈塘庄热电厂煤改气搬迁工程ECMS初设文件.

[2]DCAP4000系统用户手册.

[3]ECM-5908通信装置技术和使用说明书.

高艳（1982—），女，天津，本科，工程师，从事工作：电气二次继电保护。