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摘 要：电厂现场保护测控层电气设备多，信息量大，极易造成数据堵塞和系统崩溃，发电厂电气监控管理系统具有可靠性、稳定性、实时性，该系统装置的直流电源具备抗瞬变干扰功能，开关量具有防抖动功能，电气量监控分层布置，直接接入CSCS系统的交换机实时通讯，以保障机组调节控制可靠稳定的运行。
关键词：测控层；可靠性；运行
发电厂电气监控管理系统——ECMS（Electrical Control and Management System in power plants）即原来的 FECS、EFCS、ECS 等，是中国电力顾问集团鉴于厂用电监控管理系统名称混乱而进行统一的（详见电顾问 2008 [20]号文）。它集合保护功能和测控功能，保护和测控功能自始至终既相对独立又相互融合，为发电厂电气自动化提供了一个完整的解决方案，能满足各种机组容量等级发电厂的电气自动化需要。
一、发电厂电气监控管理系统的典型配置
发电厂电气监控管路系统采用灵活的分层分布式结构，典型配置可分为三层网传统模式和二层网直联模式和集控中心模式，三层网系统自上而下包括监测层、通讯管理层、现场测控单元间隔层等，它把现地保护测控装置、智能装置等的信号汇总到通讯管理单元，然后再由通讯管理单元根据上一层的需要向上分发数据，主要是向当地后台系统和远方一个或多个系统传送数据。所传送的数据可以是通讯管理单元的全部数据也可以是一部分数据，一般当地后台系统可以接收到全数据，而其他系统由于业务的需要、也由于受到远程数据传输速度慢的限制，只收部分数据。
两层网直联模式是测控或保护测控装置通过工业以太网（或光网）方式直接接入监控网；其他分散部分现场以总线或工业以太网组网，通过前置机接入站控层监控网，对于不具备以太网功能的其它智能装置，采用先进入通讯管理单元再由通讯管理单元上送给后台系统和通讯管理单元。条件具备时也可通过工业以太网方式直接接入监控网。由于在两层网中，保护测控单元的数据上送现地后台系统时不再经过通讯管理单元而是直接上送，减少了中间环节，在速度上显然要比三层网快，也不会由于通讯管理单元的故障而导致收不到所有装置的数据，对保护测控装置提出了更高的要求。
监测层是整个厂用电监测/监控及管理系统的监测、管理中心，通讯控制站是实现所辖范围内的监测和控制、通信接收、发送、信息汇集、处理、协议规约转换、与电厂其它计算机控制系统通讯、通讯监视等功能。现场测控单元是装于厂用电系统的现场高低压开关柜（盘、箱中）或单独组屏，直接监测、控制厂用电系统的各个回路的智能单元。
集控中心模式是需要监视子站或多子站/分站系统（2 个及以上）的变电站集控中心模式，集控中心分布配置操作员站、工程师站、远动工作站等模块。集控中心内，设备或直接连入监控网，或通过协议转换器接入监控网。各子站/分站配置主备前置机，经转换设备和光缆连入集控中心监控主网交换机。
二、ECMS系统主要功能
ECMS系统具有对地下厂房内高低压电源、电气设备遥测、遥信、遥调、遥控功能，同时具有数据管理、记录、分析、显示、报警、打印功能。
ECMS系统具有数据汇总、通讯协议转换功能，可以将所采集到的数据整理后有选择的送至CSCS和SIS系统，并根据如上系统要求进行协议转换，机组数据通过以太网或光网传输到机组CSCS系统，公用数据通过以太网或光网可传输到两台机组CSCS系统。
ECMS系统监测的对象为地下厂房高低压电气电源开关具有如下：
地下厂房10KV进线开关及馈线电源（厂低变）开关等。
地下厂房及辅助厂用400VPC电源进线、分段空气断路器。
地下厂房及辅助厂房用400VPC至400VMCC电源空气断路器及其它馈线开关，以及PC段所有的电动机回路。
ECMS对高低压电源开关具有遥控功能，正常运行时，系统的所有设备均在CSCS操作完成。
ECMS系统监测其他电气设备有：发变组保护、励磁系统、起备变保护、直流系统、UPS系统、柴油发电机、快切装置等。
三、ECMS系统的构思
全厂可设一套ECMS系统，由监测层、适当设置通信管理层、间隔层构成。
（1）光纤两层网络技术特性：
传输介质为光纤，可有效避免电磁干扰；传输介质采用环型结构并冗余同时结合“回绕”技术，最大限度地降低了由于线路损坏对系统造成的影响。
① 双重化环行网结构，内环的令牌（Tokes）传输方向是逆时针方向，外环路令牌为顺时针方向，令牌环行一周，每个站获得一次发信权。一般情况下，外环为主网环路，内环为热备份网络。
② 当主网（外环）故障时（如网络折断）如图所示。主网停止运行，备份网投入运行，不影响数据传输。
③ 当内环故障时，站间数据依靠外环传输系统仍可正常工作。
④ 当某站故障时，如站3故障，可将故障站旁路掉，令牌从外送到站2处，再从站2自内环返回到站1，并传送到站4处，从站4自外环返回站1。令牌仍可傳送，系统可继续运行，此功能称为环路返回（Loop-Back）功能。
（2）稳定的实时响应：
① 令牌网的最大优点是数据传输的稳定实时响应。在重负荷工况下以太网（Ethernet）的通讯竞争激烈、碰撞增多，难于得到发送权，从而使数据传输阻塞，实时响应急速下降。
② 令牌网没有这一缺点，即使在重负荷工况下，令牌网的环行周期仍然是可设计和可控制的，在多个挂站的情况下，精心设计的硬件和软件，仍可保证令牌环行周期在10ms之内。因此可以设定的令牌周期为≥10ms。例如：50ms、100ms，这就意味着每个站每秒可获得10～20次发送权，每个控制站每秒将可发送20K～30Kbyte数据量，因此它的通讯能力十分强大。
（3）通讯协议：
系统通讯主干网是采用FDDI（fiber distributed data interface光纤分布式数据接口）标准，是一种高性能的光纤令牌环状网。它的速率为100Mbps，跨越的距离可达200km，最多可连接1000个站点。通讯介质采用的是多模光纤，其传输数据的准确率极高，传送2.5*1010bit误码率远低于1bit。
基本LCU PLC控制器承担受控装置闭环、开环控制任务，同时也承担了联锁保护任务，是系统中完成控制保护任务的基本计算单元；冗余配置的高速光纤通讯网络，连接了全部基本LCU PLC控制器及上面人-机界面系统；操作员工作站（POC）、工程师工作站（EWS）、历史数据站（HDS）、通讯接口站（CIS）等挂于高速光纤网络上，构成机组级人-机界面系统。需要制表打印输出的数据，由操作员工作站（POC）、工程师工作站（EWS）、历史数据站（HDS）传送到外设网络上，由打印机（PRNT）输出。
除上所述外，还应对ECMS任务跟踪和装置信息点表、进入CSCS系统、送SIS系统的站点、设备名称、测点名、测点类型名、测点ID、表点ID、第一网卡、第二网卡、地址等进行赋值定义。
参考文献：
[1] 南京南瑞继保电气有限公司RCS-9700发电厂厂用电气监控管理系统（ECMS）简介
关键词：测控层；可靠性；运行
发电厂电气监控管理系统——ECMS（Electrical Control and Management System in power plants）即原来的 FECS、EFCS、ECS 等，是中国电力顾问集团鉴于厂用电监控管理系统名称混乱而进行统一的（详见电顾问 2008 [20]号文）。它集合保护功能和测控功能，保护和测控功能自始至终既相对独立又相互融合，为发电厂电气自动化提供了一个完整的解决方案，能满足各种机组容量等级发电厂的电气自动化需要。
一、发电厂电气监控管理系统的典型配置
发电厂电气监控管路系统采用灵活的分层分布式结构，典型配置可分为三层网传统模式和二层网直联模式和集控中心模式，三层网系统自上而下包括监测层、通讯管理层、现场测控单元间隔层等，它把现地保护测控装置、智能装置等的信号汇总到通讯管理单元，然后再由通讯管理单元根据上一层的需要向上分发数据，主要是向当地后台系统和远方一个或多个系统传送数据。所传送的数据可以是通讯管理单元的全部数据也可以是一部分数据，一般当地后台系统可以接收到全数据，而其他系统由于业务的需要、也由于受到远程数据传输速度慢的限制，只收部分数据。
两层网直联模式是测控或保护测控装置通过工业以太网（或光网）方式直接接入监控网；其他分散部分现场以总线或工业以太网组网，通过前置机接入站控层监控网，对于不具备以太网功能的其它智能装置，采用先进入通讯管理单元再由通讯管理单元上送给后台系统和通讯管理单元。条件具备时也可通过工业以太网方式直接接入监控网。由于在两层网中，保护测控单元的数据上送现地后台系统时不再经过通讯管理单元而是直接上送，减少了中间环节，在速度上显然要比三层网快，也不会由于通讯管理单元的故障而导致收不到所有装置的数据，对保护测控装置提出了更高的要求。
监测层是整个厂用电监测/监控及管理系统的监测、管理中心，通讯控制站是实现所辖范围内的监测和控制、通信接收、发送、信息汇集、处理、协议规约转换、与电厂其它计算机控制系统通讯、通讯监视等功能。现场测控单元是装于厂用电系统的现场高低压开关柜（盘、箱中）或单独组屏，直接监测、控制厂用电系统的各个回路的智能单元。
集控中心模式是需要监视子站或多子站/分站系统（2 个及以上）的变电站集控中心模式，集控中心分布配置操作员站、工程师站、远动工作站等模块。集控中心内，设备或直接连入监控网，或通过协议转换器接入监控网。各子站/分站配置主备前置机，经转换设备和光缆连入集控中心监控主网交换机。
二、ECMS系统主要功能
ECMS系统具有对地下厂房内高低压电源、电气设备遥测、遥信、遥调、遥控功能，同时具有数据管理、记录、分析、显示、报警、打印功能。
ECMS系统具有数据汇总、通讯协议转换功能，可以将所采集到的数据整理后有选择的送至CSCS和SIS系统，并根据如上系统要求进行协议转换，机组数据通过以太网或光网传输到机组CSCS系统，公用数据通过以太网或光网可传输到两台机组CSCS系统。
ECMS系统监测的对象为地下厂房高低压电气电源开关具有如下：
地下厂房10KV进线开关及馈线电源（厂低变）开关等。
地下厂房及辅助厂用400VPC电源进线、分段空气断路器。
地下厂房及辅助厂房用400VPC至400VMCC电源空气断路器及其它馈线开关，以及PC段所有的电动机回路。
ECMS对高低压电源开关具有遥控功能，正常运行时，系统的所有设备均在CSCS操作完成。
ECMS系统监测其他电气设备有：发变组保护、励磁系统、起备变保护、直流系统、UPS系统、柴油发电机、快切装置等。
三、ECMS系统的构思
全厂可设一套ECMS系统，由监测层、适当设置通信管理层、间隔层构成。
（1）光纤两层网络技术特性：
传输介质为光纤，可有效避免电磁干扰；传输介质采用环型结构并冗余同时结合“回绕”技术，最大限度地降低了由于线路损坏对系统造成的影响。
① 双重化环行网结构，内环的令牌（Tokes）传输方向是逆时针方向，外环路令牌为顺时针方向，令牌环行一周，每个站获得一次发信权。一般情况下，外环为主网环路，内环为热备份网络。
② 当主网（外环）故障时（如网络折断）如图所示。主网停止运行，备份网投入运行，不影响数据传输。
③ 当内环故障时，站间数据依靠外环传输系统仍可正常工作。
④ 当某站故障时，如站3故障，可将故障站旁路掉，令牌从外送到站2处，再从站2自内环返回到站1，并传送到站4处，从站4自外环返回站1。令牌仍可傳送，系统可继续运行，此功能称为环路返回（Loop-Back）功能。
（2）稳定的实时响应：
① 令牌网的最大优点是数据传输的稳定实时响应。在重负荷工况下以太网（Ethernet）的通讯竞争激烈、碰撞增多，难于得到发送权，从而使数据传输阻塞，实时响应急速下降。
② 令牌网没有这一缺点，即使在重负荷工况下，令牌网的环行周期仍然是可设计和可控制的，在多个挂站的情况下，精心设计的硬件和软件，仍可保证令牌环行周期在10ms之内。因此可以设定的令牌周期为≥10ms。例如：50ms、100ms，这就意味着每个站每秒可获得10～20次发送权，每个控制站每秒将可发送20K～30Kbyte数据量，因此它的通讯能力十分强大。
（3）通讯协议：
系统通讯主干网是采用FDDI（fiber distributed data interface光纤分布式数据接口）标准，是一种高性能的光纤令牌环状网。它的速率为100Mbps，跨越的距离可达200km，最多可连接1000个站点。通讯介质采用的是多模光纤，其传输数据的准确率极高，传送2.5*1010bit误码率远低于1bit。
基本LCU PLC控制器承担受控装置闭环、开环控制任务，同时也承担了联锁保护任务，是系统中完成控制保护任务的基本计算单元；冗余配置的高速光纤通讯网络，连接了全部基本LCU PLC控制器及上面人-机界面系统；操作员工作站（POC）、工程师工作站（EWS）、历史数据站（HDS）、通讯接口站（CIS）等挂于高速光纤网络上，构成机组级人-机界面系统。需要制表打印输出的数据，由操作员工作站（POC）、工程师工作站（EWS）、历史数据站（HDS）传送到外设网络上，由打印机（PRNT）输出。
除上所述外，还应对ECMS任务跟踪和装置信息点表、进入CSCS系统、送SIS系统的站点、设备名称、测点名、测点类型名、测点ID、表点ID、第一网卡、第二网卡、地址等进行赋值定义。
参考文献：
[1] 南京南瑞继保电气有限公司RCS-9700发电厂厂用电气监控管理系统（ECMS）简介