发电厂厂用电气监控综合管理系统ECMS.doc
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1、RCS-9700 发电厂厂用电气监控管理系统(ECMS)1 概述 年起,为了适应电厂厂用电监控自动化需要,南瑞继保在总结多年从事厂站开发、研究基础上,采取统一硬件平台、统一软件平台,开发了新一代 RCS-9700 监控系统,该系统对电厂厂用电信息从系统高度进行了全方面统一考虑。 年 8 月 25 日经过国电企业判定:系统设计优异,运行稳定,性能优良,调试维护方便,满足电力系统使用要求。系统关键技术性能指标达成了国际同类系统优异水平。RCS-9700 发电厂厂用电气监控管理系统集合保护功效和测控功效,保护和测控功效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处理方案,能满足多种
2、机组容量等级发电厂电气自动化需要。发电厂电气监控管理系统ECMS(Electrical Control and Management System in power plants)即原来 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(详见电顾问 20号文)。2 电气监控管理系统2.1分布式结构RCS-9700 发电厂厂用电气监控管理系统(以下简称 RCS-9700 ECMS 系统)采取分层、分布、开放式网络系统结构,含有经典三层结构:站控层、通信管理层、智能终端层。站控层采取双以太网冗余结构,依据需要可设置数据库服务器、电气操作员站、电气工程师站、
3、打印机和负责和其它系统通信通信网关,形成电气系统监控、管理中心。通信管理层关键由通信管理单元、交换机等组成。采取通信管理单元实现规约转换和装置通信,并转发站控层及 DCS 系统遥控命令。因为现场保护测控单元等智能设备数量多,通常机组 10 kV 厂用电子系统、6kV 厂用电子系统、380V 厂用电子系统、厂用公用子系统和其它智能设备可分别组网,确保了系统实时性和稳定性。各子系统可分别设置通信管理单元,依据需要可为双机冗余设计。各通信管理单元接于上位机层以太网,同时能够经 RS232/RS485/RS422 串口直接和对应机组 DCS 电气控制器 DPU 相联,实现数据交换。智能终端层由分散电气
4、智能装置(如安装在厂用高低压配电柜保护测控装置、微机型元件保护装置、AVR、ASS、UPS 控制器、直流系统控制器等)组成,实施 DCS 或电气监控多种指令并向 DCS 或电气监控发送监控、监测信息。智能终端层采取 RS485、Worldfip 等现场总线或以太网组网,双网冗余配置,将综合保护测控装置中保护、测量、控制、计量等信息量经过通信口上传到通信管理单元。2.2 厂用电气监控管理系统方案2.2.1 组网方案 1图 1 为 RCS-9700 ECMS 系统方案 1。图中工程师站(兼数据库服务器)、操作员站、网络打印机、和 SIS、MIS 等系统通讯网关、GPS 时钟接收和同时系统等组成站控
5、层监控中心;通信管理单元、以太网交换机等组成通信管理层;厂用电保护、测控装置、机组保护和其它智能设备组成智能终端层。发电机变压器组、高低压厂用电源等电气设备控制、监视和管理在 ECMS 实现,电动机监测管理信息进入 ECMS。电动机控制仍由机组 DCS 实现。在机组集控室设置 ECMS 操作员站,ECMS 不和机组 DCS 通信,两个系统相互独立,职责明确。DCS 系统负责全厂热控系统监控,DCS 系统能够降低用于厂用电源部分控制器及卡件;ECMS 系统负责厂用电源部分监控,同时能够经过通讯方法监测电动机状态。高压厂用电保护测控装置经过双 100M 以太网直接和站控层通讯,低压厂用电设备经过总
6、线方法经通信管理单元后和站控层通讯,通信管理单元冗余配置,确保了系统可靠性。对于对时网, RCS-9785C/D GPS 对时装置接收卫星对时信号(RCS-9785C/D 也可经IRIG-B 对时方法和 DCS 进行配合,确保全厂时间同时),对时报文经过以太网发送到监控系统、通讯管理单元,同时提供硬接点信号供各保护和智能设备正确对时,另外,RCS-9785C/D 可经IRIG-B 对时方法对智能装置实现正确对时,当距离较远或需要较多硬接点对时时,可配置对时扩展装置。图 1 发电厂厂用电气监控管理系统方案 12.2.2 组网方案 2图 2 为 RCS-9700 ECMS 系统方案 2。图中工程师
7、站(兼数据库服务器)、操作员站、网络打印机、和 SIS、MIS 等系统通讯网关、GPS 时钟接收和同时系统等根据机组分别设置;通信管理单元、以太网交换机等组成通信管理层;厂用电保护、测控装置、机组保护和其它智能设备组成智能终端层。此方案宗旨跟方案 1 一致,发电机变压器组、高低压厂用电源等电气设备控制、监视和管理在 ECMS 实现,电动机监测管理信息进入 ECMS。电动机控制仍由机组 DCS 实现。在机组集控室设置 ECMS 操作员站,ECMS 不和机组 DCS 通信,两个系统相互独立,职责明确。DCS 系统负责全厂热控系统监控,DCS 系统能够降低用于厂用电源部分控制器及卡件;ECMS 系统
8、负责厂用电源部分监控,同时能够经过通讯方法监测电动机状态。系统根据机组分别组网,公用部分信息组网后经 VLAN 区分后分别接入每台机组各自网络,机组之间信息相互隔离,这么确保了系统网络负荷较低同时网络结构比较合理,符合运行、检修习惯,这种结构尤其适适用于多台机组且装置数量较多情况。对时方法同方法 1。图 2 发电厂厂用电气监控管理系统方案 22.2.3 组网方案 3图 3 为 RCS-9700 ECMS 系统方案 3。图中工程师站(兼数据库服务器)、操作员站、网络打印机、通信网关、GPS 时钟接收和同时系统组成电气系统监控中心;通信主站、通信管理单元、以太网换交换机等组成通讯管理层;厂用电保护
9、、测控装置、机组保护和其它智能设备组成智能终端层。系统经过串口或以太网口等和DCS通讯,能够上送装置保护动作、告警、开关位置等开关量信息,和遥测量等模拟信号,同时也能够接收DCS下发遥控命令。此方案ECMS系统作为DCS系统后备系统,二者功效有反复部分。对时方法同组网方法1。图3 发电厂厂用电气监控系统方案32.24 配置方案说明 对于通用厂用电电气监控管理系统,通常依据需要采取方案1、方案2、这是电顾问 20 号文所推荐方案,方案 3 为上一代 ECMS 系统采取关键方案,因为 ECMS 和 DCS 关联较多,系统划分不明确,运行效果不佳,所以电顾问 20号文不推荐此方案。而实际工程往往要求
10、有所不一样,此时需依据需求作对应调整。 经典配置说明:(1) 上位机层:配置操作员站、工程师站、通讯网关、打印机,并依据需要配置不间断;(2) 通讯管理层:配置以太网交换机、和配置合适数量通信管理单元;(3) 对时系统:配置 GPS 对时接收装置、对时接点扩展装置;(4) 通讯电缆:配置串口通信双绞线、以太网通信超五类线、多模光纤等。3 系统特点3.1 技术特点 1.整体设计思想 RCS-9700电气监控系统采取整体设计思想,从厂用电监控系统自动化需求出发,精心设计所需每个设备,含有技术优异、安全可靠、联接方便等特点呢。 2.分布式系统 分层分布式结构:设备和信息组织面向对象,配置灵活,扩展方
11、便。开放式系统:经过组件技术使用,可实现硬件、软件功效“即插即用”。 3.设计优异工艺精良 RCS-9700网络设备从设计到生产均考虑了工业现场严酷需求,硬件设计采取专用工业级芯片,模块化结构,多项抗干扰及防误方法,确保了网络设备含有良好抗干扰性能,确保了网络设备能在复杂工业环境下长久稳定运行。网络设备采取直流供电,方便现场施工。 4.嵌入式系统 RCS-9700网络设备均采取优异嵌入式处理器及工业实时多任务操作系统组成专用软、硬件平台,和采取通用计算机方案相比,系统组成简单、配置灵活,而且系统不会受到病毒等原因影响,安全可靠,免维护。5.双网设计 全部设备均可提供两路以上10/100M以太网
12、,介质为光纤或双绞线,双网热备用,实现无损切换,采取TCP/IP、UDP等多个网络协议。6.强大通讯功效 通讯管理单元提供多个现场总线、串行口、以太网接口,支持多种部颁标准规约,工业标准规约(和DCS通讯)。可方便地和保护、直流、励磁、同期等智能设备直接通讯。7.正确对时网络 从系统对时进度要求出发,整体设计对时网络每个装置,可满足多个对时方法,如脉冲空节点对时、485差分对时、IRIG-B、RS232等方法;可配置主备双时钟同时源,实现了GPS冗余配置。8.调试维护方便 网络设备配置了功效强大使用维护工具,维护和系统调试工作简单、便捷,同时网络设备还含有自诊疗功效,可经过网络联机维护和监测。
13、3.2 监控系统软件特点1. 优异设计思想和编程技术后台监控系统采取了面向对象、模块化设计思想,遵照国际标准,符合开放性系统设计要求。系统内各功效、任务模块和数据库能够分布到不一样计算机节点上。系统经过 “功效插件”取得强大可扩展性,可随时加入扩展新功效,实现软件 “即插即用”,插件模块接口公开、可用任何编程语言开发。2. 全方面跨平台处理方案系统可实现软硬件平台可变性,跨平台可视化技术和操作系统屏蔽中间件应用,使系统含有更高可移植性,实现了强大 UNIX 平台系统和出色 Windows 平台系统有机结合,最大程度满足了用户对系统灵活性和可伸缩性要求。3. 兼顾实时和海量数据库系统实时数据库和
14、商用数据相结合一体化设计,兼顾了海量数据和频繁访问实时数据之间平衡。使系统能够在充足确保实时性能要求前提下,统计并存放各类历史数据及事件。实时数据库管理系统采取面向对象,分布式设计思想,含有 Client/Server 和Producer/Consumer 模式,含有极快实时响应性,能很好满足电力系统实时性要求。商用数据库关键用于电力系统数据库建模、历史数据存放、告警信息登录、和数据库一致性检验、一致性和完整性确保等。RCS-9700 可支持多个基于 SQL 关系型商业数据库平台,如:My SQL,Microsoft SQL Server,ORACLE 等。4. 优异实用图形系统监控软件中图形
15、系统基于南瑞继保企业自行研制开发组件化通用图形平台,该平台是一个功效强大,使用方便,集建模、组织、开发、运行于一体图形平台,是一套专门用来创建多种图形应用界面系统。5. 网络体系支持双百兆以太网运行方法,双网热备用,动态监视网络运行情况,实现无损切换,采取 TCP/IP、UDP 等多个网络协议。6. 图模库一体化建模经过绘制一次接线图方法自动实现设备模型建立、入库和拓扑关系自动生成。7. 自诊疗和自恢复监控系统配置完善在线自诊疗能力,能立即发觉各设备、网络或装置故障,立即给出报警信息。系统含有自恢复功效,当系统出现程序死锁或失控时,能够使系统恢复到正常运行状态。 8. 优异软件质量管理体系软件
16、开发遵照 CMMI 步骤控制,为产品提供了可靠品质确保。3.3 监控系统功效3.3.1 系统功效在线监控系统在线监控系统是 RCS-9700 系统为运行人员提供操作平台,视使用场所不一样,以网络工作站形式出现或独立计算机形式出现。任何一台运行在线监控系统机器,全部称为监控终端。它关键功效是:(1)显示一次设备状态,和实时数据,包含接线图、地理图、数据一览表等,并能够人工打印图形。(2) 显示事件信息,事件信息包含:遥测越限报警、遥测越限恢复正常、遥信正常变位、事故变位、SOE、遥调、遥控结果等。(3)显示事件列表,并提供多种查询手段。(4)显示保护信息,包含保护动作信息,保护自检信息,保护定值
17、,故障波形。能够进行保护信号复归、保护定值整定。(5)进行遥调、遥控操作。(6)进行人工置数操作。(7)进行报警确定操作。(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,包含保护动作信息,保护自检信息,保护定值,故障波形。能够进行保护信号复归、保护定值整定。(10)显示实时曲线和历史曲线。(11)显示实时列表和历史报表,进行人工打印。(12)自动打印历史报表。(13)监视系统串口报文。在线监控含有以下特点: (1)丰富实时报警功效:分层:实现从厂站到间隔到设备一层层深入报警。分级:实现使用户任意选择查看不一样关键性事件,实现各层次信息过滤。分类:能够使用户经过类别来查看事件。用
18、户可自定义对多种事件处理方案 (2)能够对整个间隔进行操作,如挂牌、置检修、置异常等操作。 (3)提供导航图,能够方便地进行画面导航。(4)丰富应用功效,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现在,广泛采取商用数据库已成为工业界数据库应用时尚,有了商用数据库管理,才能方便地实现信息共享,现有商用软件才能够直接使用,和其它系统互连才能根据标准方法进行,系统才能真正含有完全意义上开放性。但假如全部直接采取商用数据库,又难以满足电力系统实时性要求,所以选择采取实时数据库管理系统和商用数据库管理系统相结合方法。商用数据库采取现在比较流行,含有 Client/Server 模式 S
19、QL-Server 关系型数据库。商用数据库关键用于电力系统数据库建模、历史数据存放、告警信息登录、和数据库一致性检验、一致性和完整性确保等。一致性和完整性确保等。实时数据库管理系统设计采取面向对象,分布式要求进行设计,含有 Client/Server 和Producer/Consumer 模式,含有极快实时响应性,能很好满足电力系统实时性要求。实时数据库用于缓存系统运行数据。两种数据库在系统中有机结合在一起。系统对两种数据库进行统一管理,向用户提供统一访问接口和人机界面,而无需指明所访问数据在实时库,两种数据库对用户完全是透明。用户访问历史数据也不需要专门去学习 SQL 查询语言。这种设计方
20、法可方便用户在已经有系统上进行二次开发。数据库中数据按电力系统设备作为对象来进行组织,也就是说数据库是面向设备网络型数据库。数据库提供数据查询手段,能够方便地查询各个厂、多种设备、各个时间段历史数据,数据显示以表格方法提供。可按优先级、类型、设备对历史数据分类统计。提供用户对历史数据备份工具。数据库支持间隔拷贝和粘贴。对于间隔接线结构相同情况,能够对相同间隔进行拷贝粘贴生成一个新间隔,设备编号自动更新,能够大大加紧数据组态速度,降低犯错概率。提供灵活丰富配置方案。除了能对遥测、遥信、遥脉、遥控基础信息如测点名、测点类型、许可标识、存放标识等进行组织外,还提供了灵活丰富报警配置方案。数据库中事件
21、采取事件驱动方法,当事件产生后,立即处理和此相关工作。数据库提供交互式定义工具,可方便地定义数据库中数据。数据库界面定义包含:(1) 电厂信息配置。(2)装置和相关遥信、遥测、遥控、脉冲和档位信息配置。(3)间隔和一次设备信息配置。(4) 旁路代换信息配置。(5) 代理模块插件信息配置。图形系统操作人员可经过图形系统直观地取得系统运行状态信息,并对厂用电系统实施监视和控制。系统能够生成图形有地理图、系统接线图、运行工况图、系统配置图等。主站提供功效强大、操作方便图形编辑器,每一画面可依据实际需要分为不一样图层,不一样平面,用户可控制各图层、平面显示。能够显示多平面组合。多个窗口之间可相互拷贝画
22、面,方便图形制作。图形还可放大后制作,加强细节表现力。图形编辑器提供强大编辑记忆功效,用户能够进行 256 次 Undo/Redo 操作。提供多个表现力丰富图元。矢量图形,能够精细无损无级缩放,平滑漫游。含有图形导航功效。支持多窗口画面显示,可选配双屏显示。支持彩色图形打印或黑白图形打印,可设置打印纸,打印任意大小图形,并有打印预览功效。可显示地理信息图、多种动画、照片。画面可经过画面索引、菜单、多级菜单、操作按纽、前翻、后翻等方法方便快速地调出。画面可设置部分快捷键,经过快捷键快速调出画面。系统含有事故推画面功效。系统提供了一个缺省电力系统元件库,元件库包含:开关、刀闸、接地刀、小车开关、发
23、电机、变压器、电抗器、线路、CT/PT、母线等常见电力系统元件。画图就是用元件库中元件以搭积木方法生成接线图。画面能够在线修改,修改完成自动主备机同时,不需人工开启系统,修改结果就可反应到实时运行系统中。在画面上可方便地查阅各设备参数、状态。画面上全部设备可依据不一样条件以不一样方法显示。除了常规画面外,系统还提供了多种专用控制、监视、分析画面和功效,如实时曲线、历史曲线、报警监视、拓扑识别等。能够完成常规数据及参数查询和 SCADA 操作。经过工况图能够查看电厂各装置运行工况、通道状态。经过曲线图对任意数据测点进行实时监视和历史回放。经过测点一览图将任意同类型测点集中在一张表格内进行实时监视
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