張小偉 段 偉

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東 青島 266100）

1 構(gòu)建ECMS系統(tǒng)

近年來，許多電廠采用了基于現(xiàn)場總線技術(shù)的ECMS系統(tǒng)，但由于種種原因，ECS系統(tǒng)未能充分發(fā)揮預(yù)期的作用。因此，應(yīng)當(dāng)在ECMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建新的ECMS系統(tǒng)（電廠電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)）。它不與DCS（機(jī)組分散控制系統(tǒng)）通信，保持電氣系統(tǒng)的獨(dú)立功能，以便能夠加強(qiáng)電氣系統(tǒng)的應(yīng)用，另一方面能夠提高電廠自動化運(yùn)行水平。

1.1 ECMS方案

在機(jī)組集控室，為ECS操作員建立操作員站；運(yùn)用ECMS系統(tǒng)完成對發(fā)電機(jī)-變壓器組等電氣設(shè)備的監(jiān)督和控制，以確保電氣設(shè)備能夠正常、順利地運(yùn)行，觀測其運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)信號、保護(hù)動作信號和異常運(yùn)行信號等，對它們的斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行控制；通過DSC對電動機(jī)進(jìn)行控制；通過ECS收集電動機(jī)的監(jiān)測管理信息。DCS不與ECS通信，但ECS上要保留DCS的通信接口。

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為完成ECMS方案，可選擇CSPA-2000系統(tǒng)。CSPA-2000系統(tǒng)具有開放式結(jié)構(gòu)，屬于基于現(xiàn)場總線的分布式電氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的兼容性高，可以與電廠內(nèi)的生產(chǎn)、管理系統(tǒng)開放連接，提供全面、準(zhǔn)確的電氣信息，并對電氣信息進(jìn)行精細(xì)化分析、處理，實現(xiàn)電廠的全面信息化管理。

CSPA-2000系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，包括站控層、分布控制層、間隔層。站控層由系統(tǒng)服務(wù)器、操作員站、工程師站、轉(zhuǎn)發(fā)工作站組成；分布控制層由現(xiàn)場總線與主控單元組成；間隔層連接電源部分與電動機(jī)部分，對斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行監(jiān)控，間隔層與站控層是較為獨(dú)立的存在。分布控制層與間隔層設(shè)備主要是通過分散式配置，能夠更加方便完成設(shè)備維護(hù)與系統(tǒng)擴(kuò)展工作。通過該系統(tǒng)，對電廠全部電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，并對電源部分進(jìn)行控制，但對電動機(jī)部分只進(jìn)行監(jiān)視，不進(jìn)行控制。

1.2.1 站控層

ECMS系統(tǒng)最重要的管理中心就是站控層，其主要負(fù)責(zé)收集、處理、顯示、監(jiān)視整個電廠內(nèi)一切電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)。在完成模擬數(shù)據(jù)收集時，應(yīng)該對有功、無功、頻率、功率因數(shù)、電流、電壓進(jìn)行交流采集，對變壓器溫度等非電量數(shù)據(jù)進(jìn)行直流采集。另外，應(yīng)該根據(jù)掃描周期定時采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、精度校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)庫更新；進(jìn)行數(shù)字量數(shù)據(jù)采集時，要采集斷路器、隔離開心的位置信號、保護(hù)動作信號、運(yùn)行監(jiān)視信號，同樣要根據(jù)掃描周期進(jìn)行定時采集，若狀態(tài)發(fā)生突變，要進(jìn)行異常報警。

站控層對DCS與ECS兩個系統(tǒng)完全開放，運(yùn)行人員通過操作員站監(jiān)控發(fā)電機(jī)-變壓器組等一系列電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對電氣設(shè)備進(jìn)行管理、操作；系統(tǒng)服務(wù)器是ECMS系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集、掃描、分析、處理，并通過分散控制單元交換數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)發(fā)工作站則向DCS、MIS、SIS等第三方系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)電量、遙測、遙信，計算量，并實時交換各種信息。

1.2.2 分布控制層

分布控制層具有通信與控制兩種功能，負(fù)責(zé)站控層與間隔層之間的實時信息交換，并完成與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)交換。間隔層與站控層之間采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，以保障信息交換的可靠性、實時性與可維護(hù)性。

1.2.3 間隔層

間隔層由智能設(shè)備（智能開關(guān)保護(hù)單元、智能脫扣器等）與各種保護(hù)測控裝置（電機(jī)保護(hù)、饋線保護(hù)、變壓器保護(hù)、電壓互感測控、分段保護(hù)等）組成，負(fù)責(zé)對電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、測量、控制，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與分布控制層通信。

1.3 現(xiàn)場總線方式

電廠電氣設(shè)備數(shù)量多、實時性要求高、范圍廣，為提高數(shù)據(jù)采集、處理效率和ECMS系統(tǒng)的響應(yīng)速度，采用現(xiàn)場總線方式進(jìn)行連接。

現(xiàn)場總線方式具有高度的開放性、可互操作性、互用性、適應(yīng)性與抗干擾能力；現(xiàn)場總線構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同時具有高度的分散性，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 電氣信息化管理

ECMS系統(tǒng)構(gòu)建完成后，可以搜集大量的電氣信息。據(jù)測算，ECMS采集的數(shù)據(jù)（包括計算信息量、通信信息量等）超過傳統(tǒng)DCS硬接線信息量的10倍（僅一個600MW機(jī)組的信息量就可超過26 000點(diǎn)）。因此，可選擇CSPA-2000系統(tǒng)作為電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與電氣信息挖掘。

2.1 數(shù)據(jù)處理

CSPA-2000系統(tǒng)不僅可以采集海量的電氣數(shù)據(jù)，還可在線進(jìn)行數(shù)據(jù)庫組態(tài)、畫面組態(tài)、邏輯組態(tài)、并進(jìn)行畫面編輯、顯示（包括電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、頻率、電壓、電流、有功、無功、潮流方向，CSPA-2000系統(tǒng)運(yùn)行實時工況等），還可根據(jù)工作人員的需要提供年報表、月報表、日報表，計算有功、無功、功率因素、功率總和，統(tǒng)計累積電度量（或進(jìn)行分時統(tǒng)計）、計算線損管理、統(tǒng)計并計算機(jī)組發(fā)電量（包括日、月、年最大值、最小值）。當(dāng)監(jiān)測到電氣設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常時，CSPA-2000系統(tǒng)報警模塊會自動發(fā)出報警；工作人員通過安全管理功能對事故進(jìn)行處理，處理事故后，CSPA-2000系統(tǒng)還可進(jìn)行事故追憶，分析事故前后的數(shù)據(jù)記錄。

2.2 保護(hù)定值管理與故障信息管理

工作人員可以通過設(shè)置保護(hù)定值，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的定值管理。由CSPA-2000系統(tǒng)自動進(jìn)行定值召喚、定值單元保存、定值區(qū)切換、定值固化、定值下裝。

當(dāng)電廠電氣設(shè)備發(fā)生故障，引起自動保護(hù)動作、跳閘時，CSPA-2000系統(tǒng)可以以毫秒為單位把故障點(diǎn)的事件過程記錄、保存下來，向工作人員提供故障發(fā)生的時間、故障發(fā)生時電氣設(shè)備的動作狀態(tài)，并對故障錄波進(jìn)行召喚、存儲、分析。

CSPA-2000系統(tǒng)的事故追憶軟件對電氣系統(tǒng)的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行著全程監(jiān)視，一旦發(fā)生電氣事故，便會自動保存事故發(fā)生前后的數(shù)據(jù)。工作人員可通過事故追憶軟件對事故的來龍去脈進(jìn)行詳細(xì)分析，尋找事故原因。

2.3 系統(tǒng)在線自診斷

CSPA-2000系統(tǒng)可以對現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)（通信網(wǎng)絡(luò)）、主控單元、機(jī)組測控單元、現(xiàn)場保護(hù)測控單元、軟件運(yùn)行狀態(tài)、通信狀態(tài)、配置信息運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線自診斷；還可以在線診斷系統(tǒng)服務(wù)器及各個節(jié)點(diǎn)的進(jìn)程、配置、通信狀態(tài)，實時監(jiān)控各個主控單元與各個節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、雙網(wǎng)狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、CPU使用情況。

2.4 智能報警功能

工作人員可根據(jù)需要，靈活設(shè)置CSPA-2000系統(tǒng)的報警等級（可分為預(yù)告報警與事故報警），并將每個報警等級具體關(guān)聯(lián)到不同的報警類型（預(yù)告報警包括一般性設(shè)備變位、狀態(tài)異常信號、模擬量越限；事故報警包括斷路器自動跳閘、保護(hù)裝置動作信號），最高報警等級（事故報警）要在畫面上進(jìn)行單獨(dú)組態(tài)。CSPA-2000系統(tǒng)還可通過專家知識庫迅速進(jìn)行篩選、分析，對報警信息進(jìn)行實時處理，采集其中的關(guān)鍵信息，并迅速報告報警信息概要，向工作人員提供故障的準(zhǔn)確位置。顯而易見，通過CSPA-2000系統(tǒng)處理報警信息，比人工分析、處理要更為快速、精確。

3 結(jié)語

當(dāng)前，電廠生存面臨很大的壓力。在這種情況下，構(gòu)建電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)，對電廠電氣設(shè)備進(jìn)行信息化管理，可以逐步替代傳統(tǒng)的人工值守，提升電廠的電氣管理水平，保證電廠更加高效的運(yùn)行。