论文部分内容阅读
摘要：对发电厂中电气监控管理系统（ECMS）产生背景、系统构成、方案特点进行了介绍，阐述了火力发电厂ECMS中关键技术点。 ECMS由站控层、分布控制层和间隔层构成。基于现场总线的ECMS采用开放式网络结构，向电厂内生产、介绍了保护及故障信息管理、电气智能报警系统、电气控制逻辑、设备维护管理和诊断、系统在线自诊断技术、电气运行性能分析、控制权切换管理等特色的高级应用功能ECMS在某发电厂进行了应用，提高了机组电气的自动化和信息化水平。
随着我国电力体制改革的不断深入和市场化进程的广泛推进，新拓展的电力厂站配置都体现了电压等级的提高，网络规模的扩大，自动化程度的加强等特点。因此，为了实现电力供应的可靠性，满足人们越来越高的用电质量要求，需加强对电气设备的实时监控管理水平，以保证电气系统设备的运行质量，提高电厂的市场竞争能力。厂用电气监控管理系统（ECMS）是以电气设备测量保护与控制技术为核心，以计算机技术为基础，综合应用现场总线及通信技术，为实现电气系统运行监测、维护，危险点发现、控制，故障诊断、处理，电气性能管理、优化等功能而开发的自动化在线监控管理系统。该系统的应用可实现精简人员、节约成本、减少投资、节能减耗等目标，从而保障电气安全、稳定、经济运行。
1、 发电厂电气系统监控系统的构成
ECMS 整体设计以保证系统的可靠性为前提，实现保护间隔、通信管理、中心监控三个层面的内容组成和相应功能，以下分别进行介绍。
1.1 保护间隔层
保护间隔层除需配备综合和智能保护系统装置外，还因目前广泛应用的电气监控系统通常为全数字遥控方式，同时需要保证其与DCS的快速信息交换，因此综合设置保护间隔层总体方案。
1.2 通信管理层
通信管理层介于保护间隔层和中心监控层之间，起适配和接口作用。功能各异的通信管理机是该层的主要设备，通讯主控单元是核心组成，完成通信控制和协议转换。具体来说，通讯主控单元将主站中心的控制、查询、修改等命令，传达至基层装置，实现其相应动作，同时反馈基层装置信息至主站中心。通讯主控单元硬件需支持多种硬件和总线接口，具可靠、通用性；软件应采用嵌入式、模块化设计和交互式界面，具实时、扩展、通讯功能。
1.3 中心监控层
中心监控层是电气设备总体的监测、控制、管理、指挥中心，由总服务器、数据库、工作站、通信服务器、相关终端设备等。实际应用中，可根据用户的需求进行设备种类、数量、功能的相关配置。该层网络采用多并行接口及动态访问技术，具有切换快速、运行高效、响应及时、智能组网等特点，可确保设备长期稳定、可靠运行。
2、电厂电气监控系统的具体功能
2.1基础功能。
1.数据的采集及处理。系统的现场测控单元的主要作用就是采集相关信息，对事件、系统运行状态或者变位信号、模拟量以及故障情况、越限信息等进行检测，校验数据的合理性以及其它的预处理，并将数据库实时更新。数据采集信号类型包括模拟量、状态量以及脉冲量，其中模拟量的主要内容包括电流电压、有功及无功功率和频率、温度以及功率因数等； 状态量的主要内容则包括断路器及隔离开关、接地开关的位置信号、继电保护装置与安全自动装置的动作及报警，还有相关的运行监测信号等； 而脉冲量主要为有功及无功电能。
2.画面显示。系统的模拟画面可以将一次设备及整个系统实时运行状态真实的再现，系统的实际电压电流等模拟量、计算量以及隔离开关和断路器等实际开关状态、挂牌检修状态等等均可以实时的显示出来，并自动生成历史趋势图。
3.运行监视及报警。CRT（ Cathode Ray Tube） 即采用阴极射线管的显示器，它可以将开关站的实时运行信息，诸如系统运行状态、操作指导以及设备的相关参数等完整的显示出来。系统中采用两个 CRT 终端，可以分别显示不同的信息，而且可以独立、同步的生成相关的报告及画面显示。如果模拟量有所越限，还可以将报警信息及时做出反映并打印出来，显示的报警信息主要内容包括越限对象的名称、参数值以及编号和越限时间等，而且可以将越限的次数累计计算。此外，报警方式又分为两种，即事故报警及预告报警，两种方式的报警要以不同的颜色及音响加以区别。
4．操作控制。操作控制的模式分为就地控制及上位机或者 DCS 系统。操作命令的优先级设置按照先就地控制再进行上位机或者 DCS 控制的顺序实现。保证设备现场与远程监控互相结合并互相协调，实现远程监控与现场常规监控的和谐统一，以保证控制操作控制的安全性及一致性。
5．事件记录。如果设备在运行过程中出现故障问题，则系统可以把动作的继电保护、断路器信息以及相应的安全自动装置信息记录下来，其具体内容可以细化到信号的名称、编号、动作的性质、信号的状态及动作的时间等，并按照实际发生的时间顺序生成事件顺序记录表格，并通过 CRT 显示或者打印输出，也可以存储到硬盘中长期保存。后续针对系统的故障起因以及保护动作的判定等均可以此为依据。
2.2 高级功能。
1． 电气设备的管理。其主要功能包括电气设备管理的台帐、维护记录及相关档案的保护及自动设置，并且电气主站系统可以实时的进行在线设备管理，比如对设备动作的实时状态进行统计，将统计结果输送至 MIS 系统（ ManagementInformation System，管理信息系统） ，对该系统数据进行补充。
2． 故障信息管理。系统故障信息管理功能包括针对动作以及常规事件进行信息记录、追溯、重演以及录波分析等，其中事故重演和录波分析在进行事故原因分析时有着重要的现实意义，可以有效的进行事故防范。
3．自动发电控制。自动发电控制功能是根据预定好的条件及要求，通过快速且经济的方法对电厂的有功功率进行自动控制，从而更好地满足系统的要求。自动发电控制技术是以电厂的安全运行为前提，遵循经济运行的原则，以实际运行中运行方式及运行工况的不同，针对全厂的机组制定出实时的控制决策，从而电厂机组的运行台数、机组的组合及相关的负荷分配就由该自动发电控制技术来决定，使得系统频率或者全厂的有功功率自动保持着当时的设定值，使得电厂整体自动运行的水平得以进一步提高。
4.电气运行性能分析，电气性能分析主要包括机组发电量统计、变压器负荷率统计、变压器损耗统计、厂用电回路功率因数统计、发电机功率因数统计、电度量分时统计、厂用電率统计、发电曲线、节能潜力分析生产节能报表。
5.系统在线自诊断，
发电厂电气系统极大丰富了发电厂的电气信息，信息不仅涵盖测点信息、保护信息、通信信息，还包括各类自诊断信息。 CSPA - 2000系统具有先进的在线自诊断技术，可在线实现对通信网络、主控单元、现场保护测控单元、机组测控单元的硬件核心器件、软件运行状态、配置信息运行状态、通信状态进行在线诊断监测；可实现对SCADA系统服务器和工作站节点的进程、配置、通信状态进行在线诊断。在系统网络通信中，可以实时看到各个主控单元双网状态、运行状态；各计算机节点双网状态、系统各个进程状态、内存、CPU使用情况等。在主控单元网络通信图中可以实时地得到该主控单元下的各个装置的双网通信状态、装置的运行状态等信息。在系统状态检测图中，可以实时地得到系统各个计算机节点的运行状态、
网络状态、进程状态、各个服务状态等信息。同时可以进行计算机节点上服务的切换、操作等功能。
3、结论
电厂电气监控管理系统是保证和促进电气自动化水平提高，加强电气运行管理力度的重要环节。
参考文献
[1]张学峰，王小辉．华能铜川电厂电气监控管理系统分析[J]．华电技术，2011，33（8）.
[2]张坚． 低压电气自动化在水电厂监控系统中的应用［J］． 科技天地，2010
作者简介：任志红（1991—），女 ，内蒙古包头人，大专，助理工程师，从事电厂生产工作。
随着我国电力体制改革的不断深入和市场化进程的广泛推进，新拓展的电力厂站配置都体现了电压等级的提高，网络规模的扩大，自动化程度的加强等特点。因此，为了实现电力供应的可靠性，满足人们越来越高的用电质量要求，需加强对电气设备的实时监控管理水平，以保证电气系统设备的运行质量，提高电厂的市场竞争能力。厂用电气监控管理系统（ECMS）是以电气设备测量保护与控制技术为核心，以计算机技术为基础，综合应用现场总线及通信技术，为实现电气系统运行监测、维护，危险点发现、控制，故障诊断、处理，电气性能管理、优化等功能而开发的自动化在线监控管理系统。该系统的应用可实现精简人员、节约成本、减少投资、节能减耗等目标，从而保障电气安全、稳定、经济运行。
1、 发电厂电气系统监控系统的构成
ECMS 整体设计以保证系统的可靠性为前提，实现保护间隔、通信管理、中心监控三个层面的内容组成和相应功能，以下分别进行介绍。
1.1 保护间隔层
保护间隔层除需配备综合和智能保护系统装置外，还因目前广泛应用的电气监控系统通常为全数字遥控方式，同时需要保证其与DCS的快速信息交换，因此综合设置保护间隔层总体方案。
1.2 通信管理层
通信管理层介于保护间隔层和中心监控层之间，起适配和接口作用。功能各异的通信管理机是该层的主要设备，通讯主控单元是核心组成，完成通信控制和协议转换。具体来说，通讯主控单元将主站中心的控制、查询、修改等命令，传达至基层装置，实现其相应动作，同时反馈基层装置信息至主站中心。通讯主控单元硬件需支持多种硬件和总线接口，具可靠、通用性；软件应采用嵌入式、模块化设计和交互式界面，具实时、扩展、通讯功能。
1.3 中心监控层
中心监控层是电气设备总体的监测、控制、管理、指挥中心，由总服务器、数据库、工作站、通信服务器、相关终端设备等。实际应用中，可根据用户的需求进行设备种类、数量、功能的相关配置。该层网络采用多并行接口及动态访问技术，具有切换快速、运行高效、响应及时、智能组网等特点，可确保设备长期稳定、可靠运行。
2、电厂电气监控系统的具体功能
2.1基础功能。
1.数据的采集及处理。系统的现场测控单元的主要作用就是采集相关信息，对事件、系统运行状态或者变位信号、模拟量以及故障情况、越限信息等进行检测，校验数据的合理性以及其它的预处理，并将数据库实时更新。数据采集信号类型包括模拟量、状态量以及脉冲量，其中模拟量的主要内容包括电流电压、有功及无功功率和频率、温度以及功率因数等； 状态量的主要内容则包括断路器及隔离开关、接地开关的位置信号、继电保护装置与安全自动装置的动作及报警，还有相关的运行监测信号等； 而脉冲量主要为有功及无功电能。
2.画面显示。系统的模拟画面可以将一次设备及整个系统实时运行状态真实的再现，系统的实际电压电流等模拟量、计算量以及隔离开关和断路器等实际开关状态、挂牌检修状态等等均可以实时的显示出来，并自动生成历史趋势图。
3.运行监视及报警。CRT（ Cathode Ray Tube） 即采用阴极射线管的显示器，它可以将开关站的实时运行信息，诸如系统运行状态、操作指导以及设备的相关参数等完整的显示出来。系统中采用两个 CRT 终端，可以分别显示不同的信息，而且可以独立、同步的生成相关的报告及画面显示。如果模拟量有所越限，还可以将报警信息及时做出反映并打印出来，显示的报警信息主要内容包括越限对象的名称、参数值以及编号和越限时间等，而且可以将越限的次数累计计算。此外，报警方式又分为两种，即事故报警及预告报警，两种方式的报警要以不同的颜色及音响加以区别。
4．操作控制。操作控制的模式分为就地控制及上位机或者 DCS 系统。操作命令的优先级设置按照先就地控制再进行上位机或者 DCS 控制的顺序实现。保证设备现场与远程监控互相结合并互相协调，实现远程监控与现场常规监控的和谐统一，以保证控制操作控制的安全性及一致性。
5．事件记录。如果设备在运行过程中出现故障问题，则系统可以把动作的继电保护、断路器信息以及相应的安全自动装置信息记录下来，其具体内容可以细化到信号的名称、编号、动作的性质、信号的状态及动作的时间等，并按照实际发生的时间顺序生成事件顺序记录表格，并通过 CRT 显示或者打印输出，也可以存储到硬盘中长期保存。后续针对系统的故障起因以及保护动作的判定等均可以此为依据。
2.2 高级功能。
1． 电气设备的管理。其主要功能包括电气设备管理的台帐、维护记录及相关档案的保护及自动设置，并且电气主站系统可以实时的进行在线设备管理，比如对设备动作的实时状态进行统计，将统计结果输送至 MIS 系统（ ManagementInformation System，管理信息系统） ，对该系统数据进行补充。
2． 故障信息管理。系统故障信息管理功能包括针对动作以及常规事件进行信息记录、追溯、重演以及录波分析等，其中事故重演和录波分析在进行事故原因分析时有着重要的现实意义，可以有效的进行事故防范。
3．自动发电控制。自动发电控制功能是根据预定好的条件及要求，通过快速且经济的方法对电厂的有功功率进行自动控制，从而更好地满足系统的要求。自动发电控制技术是以电厂的安全运行为前提，遵循经济运行的原则，以实际运行中运行方式及运行工况的不同，针对全厂的机组制定出实时的控制决策，从而电厂机组的运行台数、机组的组合及相关的负荷分配就由该自动发电控制技术来决定，使得系统频率或者全厂的有功功率自动保持着当时的设定值，使得电厂整体自动运行的水平得以进一步提高。
4.电气运行性能分析，电气性能分析主要包括机组发电量统计、变压器负荷率统计、变压器损耗统计、厂用电回路功率因数统计、发电机功率因数统计、电度量分时统计、厂用電率统计、发电曲线、节能潜力分析生产节能报表。
5.系统在线自诊断，
发电厂电气系统极大丰富了发电厂的电气信息，信息不仅涵盖测点信息、保护信息、通信信息，还包括各类自诊断信息。 CSPA - 2000系统具有先进的在线自诊断技术，可在线实现对通信网络、主控单元、现场保护测控单元、机组测控单元的硬件核心器件、软件运行状态、配置信息运行状态、通信状态进行在线诊断监测；可实现对SCADA系统服务器和工作站节点的进程、配置、通信状态进行在线诊断。在系统网络通信中，可以实时看到各个主控单元双网状态、运行状态；各计算机节点双网状态、系统各个进程状态、内存、CPU使用情况等。在主控单元网络通信图中可以实时地得到该主控单元下的各个装置的双网通信状态、装置的运行状态等信息。在系统状态检测图中，可以实时地得到系统各个计算机节点的运行状态、
网络状态、进程状态、各个服务状态等信息。同时可以进行计算机节点上服务的切换、操作等功能。
3、结论
电厂电气监控管理系统是保证和促进电气自动化水平提高，加强电气运行管理力度的重要环节。
参考文献
[1]张学峰，王小辉．华能铜川电厂电气监控管理系统分析[J]．华电技术，2011，33（8）.
[2]张坚． 低压电气自动化在水电厂监控系统中的应用［J］． 科技天地，2010
作者简介：任志红（1991—），女 ，内蒙古包头人，大专，助理工程师，从事电厂生产工作。