火力發(fā)電廠廠用電監(jiān)控管理系統(tǒng)(ECMS)培訓(xùn)

1火力發(fā)電廠廠用電監(jiān)控管理系統(tǒng)（ECMS)培訓(xùn)內(nèi)容提要一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)三、ECMS系統(tǒng)方案四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口五、現(xiàn)場總線六、ECMS系統(tǒng)應(yīng)用案例一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1999年，中電顧問集團(tuán)組織電氣組網(wǎng)可行性研討。2002年，第一例獨(dú)立ECS在山東萊城電廠2×300MW實(shí)施。2003年第一例非獨(dú)立ECS在貴州納雍發(fā)電一廠4×300MW機(jī)組實(shí)施。2004年第一例全通信ECS在云南巡檢司發(fā)電廠1×135機(jī)組實(shí)施。2007年11月，電力規(guī)劃設(shè)計總院組織現(xiàn)場總線在發(fā)電廠應(yīng)用專題研討會，確定了ECS的發(fā)展方向、應(yīng)用模式，并規(guī)范ECS、EFCS、FECS等統(tǒng)一稱為ECMS。一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1995年開始發(fā)電廠廠用電微機(jī)綜保WDZ系列的研發(fā)2000年開始了DCAP-4000電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的立項(xiàng)與研發(fā)2001年DCAP-4000通過電力規(guī)劃設(shè)計總院專家的評審2002年成功組織ECS首個工程的實(shí)施，同年實(shí)現(xiàn)與DCS的接口2003年DCAP-4000被科技部列入國家火炬計劃項(xiàng)目2007年DCAP-4000通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會的專家鑒定一、電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的發(fā)展史1國內(nèi)第一例300MW機(jī)組ECMS工程華電國際山東萊城發(fā)電廠2×300MW新建機(jī)組2國內(nèi)第一例600MW機(jī)組ECMS工程華能河南沁北發(fā)電廠2×600MW新建機(jī)組3國內(nèi)第一例1000MW機(jī)組ECMS工程國華浙江寧海發(fā)電廠2×1000MW新建機(jī)組4國內(nèi)第一例“全通信”模式ECMS工程滇能云南巡檢司發(fā)電廠135MW機(jī)組5國內(nèi)第一例profibus總線應(yīng)用工程內(nèi)蒙古托克托發(fā)電廠三期2×600MW機(jī)組6國內(nèi)第一例ECS+NCS應(yīng)用工程華電云南昆明第二發(fā)電廠2×300MW機(jī)組二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時電子設(shè)備間發(fā)變組保護(hù)柜快切柜勵磁柜直流柜錄波柜6kV開關(guān)室400V開關(guān)室NCS系統(tǒng)DCS系統(tǒng)水、煤、灰等系統(tǒng)SIS系統(tǒng)SupervisoryinformationsysteminplantlevelECMS系統(tǒng)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…電氣設(shè)備現(xiàn)場總線…工藝電動機(jī)現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器電氣操作員站GPS運(yùn)行工作站打印機(jī)分層分布式結(jié)構(gòu)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設(shè)備6kV保護(hù)測控裝置電動機(jī)保護(hù)測控裝置變壓器保護(hù)測控裝置線路保護(hù)測控裝置PT保護(hù)測控裝置二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設(shè)備400V保護(hù)測控裝置線路保護(hù)測控裝置馬達(dá)控制器線路測控裝置PT保護(hù)測控裝置二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時間隔層設(shè)備其它智能設(shè)備發(fā)變組保護(hù)勵磁快切直流啟備變保護(hù)柴油機(jī)同期…二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時廠用電組網(wǎng)分組原則＃1機(jī)組電氣設(shè)備…現(xiàn)場總線…現(xiàn)場總線公用電氣設(shè)備…現(xiàn)場總線＃2機(jī)組電氣設(shè)備

取消硬接線，ECMS電氣操作員站進(jìn)行控制二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時廠用電組網(wǎng)分組原則＃1機(jī)組工藝電動機(jī)…現(xiàn)場總線…現(xiàn)場總線公用工藝電動機(jī)…現(xiàn)場總線＃2機(jī)組工藝電動機(jī)硬接線接入DCS，ECMS運(yùn)行工作站僅進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)視二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

RS485方式通信管理機(jī)雙網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

工業(yè)以太網(wǎng)方式通信管理機(jī)交換機(jī)＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

CAN總線方式通信管理機(jī)雙網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃3＃4二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時現(xiàn)場總線型式

Profibus－DP總線方式通信管理機(jī)目前僅支持單網(wǎng)＃32＃31＃1＃2＃63＃64中繼器二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時設(shè)備類型工控機(jī)優(yōu)點(diǎn)：采用WINDOWS操作系統(tǒng)，編程方便缺點(diǎn)：易死機(jī)，易受病毒黑客攻擊，穩(wěn)定可靠性低，安全性低。嵌入式裝置優(yōu)點(diǎn)：嵌入式CPU及嵌入式操作系統(tǒng),模塊電源，電子盤，無旋轉(zhuǎn)設(shè)備，穩(wěn)定可靠性高，安全性高。缺點(diǎn)：編程較復(fù)雜，成本相對高。二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時雙機(jī)冗余熱備如果4個“×”處均出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，系統(tǒng)仍可正常工作，并且仍然可實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余。二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時設(shè)備部署100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務(wù)器電氣操作員站GPS運(yùn)行工作站打印機(jī)備主網(wǎng)關(guān)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時主流方案100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務(wù)器電氣操作員站GPS運(yùn)行工作站打印機(jī)100MEthernet數(shù)據(jù)庫服務(wù)器電氣操作員站GPS運(yùn)行工作站打印機(jī)100MEthernet＃1機(jī)組ECMS站控層＃2機(jī)組ECMS站控層公用ECMS子系統(tǒng)二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時基本功能數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視設(shè)備控制事故報警、查詢通信、WEB服務(wù)在線計算、報表、曲線定值管理、自動抄表二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時高級應(yīng)用功能高級應(yīng)用設(shè)備運(yùn)行管理機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測故障信息管理ONCALL二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時對時方式6KV保護(hù)測控裝置其它智能設(shè)備400V保護(hù)測控裝置………以太網(wǎng)現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線分/秒同步信號RS485GPS對時擴(kuò)展對時擴(kuò)展二、ECMS系統(tǒng)架構(gòu)

ECMS監(jiān)控范圍

ECMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

間隔層

通信管理層

站控層

對時對時方式6KV保護(hù)測控裝置其它智能設(shè)備400V保護(hù)測控裝置………以太網(wǎng)現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線分/秒同步信號以太網(wǎng)接口GPS對時擴(kuò)展對時擴(kuò)展三、ECMS系統(tǒng)方案三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案一三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案一100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…電氣設(shè)備現(xiàn)場總線…工藝電動機(jī)現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器電氣操作員站GPS運(yùn)行工作站打印機(jī)三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案二三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案推薦方案二100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…6kV保護(hù)測控裝置現(xiàn)場總線…400V保護(hù)測控裝置現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器運(yùn)行工作站GPS打印機(jī)三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案監(jiān)測DPUDCS系統(tǒng)RS485100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…6kV保護(hù)測控現(xiàn)場總線…400V保護(hù)測控現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兼運(yùn)行工作站GPS打印機(jī)三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案電氣全通信＋關(guān)鍵硬接線100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…線路、變壓器保護(hù)測控現(xiàn)場總線…電動機(jī)保護(hù)測控現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兼運(yùn)行工作站GPS打印機(jī)DPUDCS系統(tǒng)分合至電動機(jī)開關(guān)柜三、ECMS系統(tǒng)方案方案背景新方案

現(xiàn)行方案全通信100MEthernet發(fā)變組保護(hù)、快切等設(shè)備通信層通信管理機(jī)…電動機(jī)工藝過程n現(xiàn)場總線…電動機(jī)工藝過程1現(xiàn)場總線間隔層站控層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兼運(yùn)行工作站GPS打印機(jī)DPU1DCS系統(tǒng)DPUn四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口串口方式RS485#1機(jī)主控單元#1機(jī)DPU公用主控單元RS485#2機(jī)主控單元#2機(jī)DPU四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口串口方式…RS485主控單元1DPU1主控單元nDPUn四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口網(wǎng)關(guān)方式ECS系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)關(guān)100MEthernet100MEthernetDCS系統(tǒng)服務(wù)器四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口組合方式…通信管理機(jī)A通信管理機(jī)B間隔層保護(hù)測控裝置DPUADPUBDCS服務(wù)器網(wǎng)關(guān)ECS服務(wù)器四、ECMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口與DCS系統(tǒng)接口與SIS/MIS系統(tǒng)接口網(wǎng)關(guān)方式ECS系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)關(guān)100MEthernet100MEthernetSIS/MIS系統(tǒng)服務(wù)器五、現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線國際電工委員會IEC2000年1月公布的投票結(jié)果，表明了現(xiàn)場總線的八種標(biāo)準(zhǔn)，這互不兼容的八個IEC61158標(biāo)準(zhǔn)為：1.IEC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（FFH1）2.ControlNet(Rockwell公司)3.Profibus(Siemens)4.P-net(丹麥ProcessData公司)5.FFHSE(FFH2,Fisher、Rosemount公司)6.SwiftNet(美國波音公司)7.WorldFIP(法國Alstom公司)8.Interbus(德國PhoenixContact公司)其它總線：Lonworks、CAN、HART等歐洲標(biāo)準(zhǔn)：EN50170現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用

ProfiBusCanBusLonworksRS485

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線自1984年開始研制，現(xiàn)已成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，歐洲市場占有率大于40%，廣泛應(yīng)用于加工自動化、樓宇自動化、過程自動化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層(FMS有)組成Profibus家族包括Profibus-DP，Profibus-PA，Profibus-FMS傳輸速度：9600bps為1.2km，1.5Mbps時200m，12Mbps時為100m。節(jié)點(diǎn)數(shù)目：可達(dá)128個Porfibus支持主－從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式表現(xiàn)優(yōu)秀，成本高。現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線ControllerAreaNetwork控制器局域網(wǎng)由德國Bosch公司為汽車的檢測和控制而設(shè)計，多主工作方式，支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多、廣播式發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，介質(zhì)訪問方式為非破壞性位仲裁方式。傳輸介質(zhì)：雙絞線，光纜。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：總線，2002年被確定為電力通訊領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)。傳輸距離：1Mbps傳輸150m，10kbps傳輸距離5km。節(jié)點(diǎn)數(shù)目：可達(dá)110個（我公司推薦不大于32）?，F(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用RS485

CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，可以支持硬件節(jié)點(diǎn)的即插即用；故障節(jié)點(diǎn)可自動關(guān)閉，不影響其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；采用芯片硬件ID方式管理網(wǎng)絡(luò)，故障節(jié)點(diǎn)界定十分方便，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本比較低。缺點(diǎn)：對于單個CAN節(jié)點(diǎn)，硬件成本較高；對于CAN控制芯片的編程比較復(fù)雜。適用范圍：適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)目很多，傳輸距離在10公里以內(nèi)，安全性要求高的場合；適用于對實(shí)時性、安全性要求十分嚴(yán)格的控制網(wǎng)絡(luò)；不適合于有大量數(shù)據(jù)需要傳輸(比如視頻/音頻信號)的場合。

現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用RS485CanBus

LonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線Lonworks總線由美國Echelon公司于1993年推出的一種現(xiàn)場總線，也是國內(nèi)90年代末期比較流行的一種現(xiàn)場總線。Lonworks總線采用神經(jīng)元芯片為核心技術(shù)設(shè)計基本節(jié)點(diǎn)，LonTalk通信協(xié)議支持7層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供一個固化在神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；Lonworks總線介質(zhì)訪問采用P-PCSMA

（預(yù)測P-堅持載波監(jiān)聽多路復(fù)用）；可能會出現(xiàn)產(chǎn)生總線數(shù)據(jù)“死鎖”現(xiàn)象，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性并不能夠完全保證；適用實(shí)時性要求不高；國內(nèi)的Lonworks總線應(yīng)用也普遍集中于智能樓宇領(lǐng)域?，F(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用ProfiBusCanBusLonworks

RS485

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線RS-485總線是采用差分傳輸方式的一種串行網(wǎng)絡(luò)，也是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的中遠(yuǎn)距離串行數(shù)據(jù)方式。RS-485總線使用普通雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，單條網(wǎng)絡(luò)線路可連接32個節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)總長度最大可達(dá)1200米。優(yōu)點(diǎn)：對于單個節(jié)點(diǎn)，電路成本較低，設(shè)計容易，實(shí)現(xiàn)方便。缺點(diǎn)：單個節(jié)點(diǎn)的故障有可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，且不易界定網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點(diǎn)，維護(hù)成本相對較高。適用范圍：節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少，傳輸距離在1公里以下現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用RS485CanBusLonworksProfiBus

工業(yè)以太網(wǎng)

金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線基于802.3規(guī)范的“以太網(wǎng)+TCP/IP”已成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最普遍的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。但以太網(wǎng)的本質(zhì)特點(diǎn)是采用CSMA/CD(多路存取載波偵聽碰撞檢測)的介質(zhì)訪問控制技術(shù)，容易產(chǎn)生“節(jié)點(diǎn)”碰撞，無法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時性/有效性；而且，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的軟，硬件成本較高；現(xiàn)在使用以太網(wǎng)與通用工業(yè)協(xié)議結(jié)合的以太網(wǎng)方案(EtherNET/IP)，稱為工業(yè)以太網(wǎng)，構(gòu)建可以保證實(shí)時性能的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案；工業(yè)以太網(wǎng)成本較高，廠用電設(shè)備中,380V智能設(shè)備很少使用以太網(wǎng)方式通訊，工業(yè)以太網(wǎng)一般在6KV保護(hù)測控設(shè)備和站控層使用?，F(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

電力行業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用金智科技現(xiàn)場總線應(yīng)用五、現(xiàn)場總線ProfibusCANRS485工業(yè)以太網(wǎng)六、ECMS系統(tǒng)應(yīng)用案例六、ECMS系統(tǒng)應(yīng)用案例

RS485應(yīng)用

工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用

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