发电厂厂用电气监控管理系统(ECMS) - 图文

RCS-9700 发电厂厂用电气监控管理系统（ECMS）

1 概述

2000 年起，为了适应电厂厂用电监控自动化的需要，南瑞继保在总结多年从事厂站开发、研究的基础上，采用统一硬件平台、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的高度进行了全面统一的考虑。

2002 年 8 月 25 日通过国电公司鉴定：系统设计先进，运行稳定，性能优良，调试维护方便，满足电力系统使用要求。系统的主要技术性能指标达到了国际同类系统的先进水平。

RCS-9700 发电厂厂用电气监控管理系统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。

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）。

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）采用分层、分布、开放式网络系统结构，具有典型的三层结构：站控层、通信管理层、智能终端层。

站控层——采用双以太网冗余结构，根据需要可设置数据库服务器、电气操作员站、电气工程师站、打印机以及负责与其它系统通信的通信网关，形成电气系统监控、管理中心。

通信管理层——主要由通信管理单元、交换机等组成。采用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 系统的遥控命令。由于现场保护测控单元等智能设备数量多，一般机组 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他智能设备可分别组网，保证了系统的实时性和稳定性。各子系统可分别设置通信管理单元，根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，同时可以经 RS232/RS485/RS422 串口直接与相应机组 DCS 的电气控制器 DPU 相联，实现数据交换。 智能终端层——由分散的电气智能装置（如安装在厂用高低压配电柜的保护测控装置、微机型元件保护装置、AVR、ASS、UPS 控制器、

直流系统控制器等）构成,执行 DCS 或电气监控的各种指令并向 DCS 或电气监控发送监控、监测信息。智能终端层采用 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的保护、测量、控制、计量等信息量通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

如图 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、与 SIS、MIS 等系统的通讯网关、GPS 时钟接受和同步系统等组成站控层监控中心；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、机组保护以及其他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的控制、监视和管理在 ECMS 实现，电动机的监测管理信息进入 ECMS。电动机的控制仍由机组 DCS 实现。在机组集控室设置 ECMS 操作员站，ECMS 不与机组 DCS 通信，两个系统互相独立，职责明确。DCS 系统负责全厂的热控系统的监控，DCS 系统可以减少用于厂用电源部分的控制器及卡件；ECMS 系统负责厂用电源部分的监控，同时可以通过通讯方式监测电动机状态。高压厂用电保护测控装置通过双 100M 以太网直接与站控层通讯，低压厂用电设备通过总线方式经通信管理单元后与站控层通讯，通信管理单元冗余配置，保证了系统的可靠性。 对于对时网， RCS-9785C/D GPS 对时装置接受卫星对时信号（RCS-9785C/D 也可经IRIG-B 对时方式与 DCS 进行配合，确保全厂时间同步），对时报文通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精确对时，此外，

RCS-9785C/D 可经IRIG-B 对时方式对智能装置实现精确对时，当距离较远或需要较多的硬接点对时时，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 1

2.2.2 组网方案 2

如图 2 为 RCS-9700 ECMS 系统方案 2。图中工程师站（兼数据库服务器）、操作员站、网络打印机、与 SIS、MIS 等系统的通讯网关、GPS 时钟接受和同步系统等按照机组分别设置；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、机组保护以及其他智能设备组成智能终端层。

此方案的宗旨跟方案 1 一致，发电机－变压器组、高低压厂用电源等电气设备的控制、监视和管理在 ECMS 实现，电动机的监测管理信息进入 ECMS。电动机的控制仍由机组 DCS 实现。在机组集控室设置 ECMS 操作员站，ECMS 不与机组 DCS 通信，两个系统互相独立，职责明确。DCS 系统负责全厂的热控系统的监控，DCS 系统可以减少用于厂用电源部分的控制器及卡件；ECMS 系统负责厂用电源部分的监控，同时可以通过通讯方式监测电动机状态。

系统按照机组分别组网，公用部分的信息组网后经 VLAN 区分后分别接入每台机组各自的网络，机组之间的信息相互隔离，这样保证了系统网络的负荷较低同时网络结构比较合理，符合运行、检修的习惯，这种结构尤其适用于多台机组且装置数量较多的情况。 对时方式同方式 1。

图 2 发电厂厂用电气监控管理系统方案 2

2.2.3 组网方案 3

如图 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 时钟接受和同步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、测控装置、机组保护以及其他智能设备组成智能终端层。

系统通过串口或以太网口等与DCS通讯，可以上送装置保护动作、告警、开关位置等开关量信息，以及遥测量等模拟信号，同时也可以接受DCS下发的遥控命令。

此方案ECMS系统作为DCS系统的后备系统，二者功能有重复部分。 对时方式同组网方式1。

图3 发电厂厂用电气监控系统方案3

2.2．4 配置方案说明

对于通用的厂用电电气监控管理系统，一般根据需要采用方案1、

方案2、这是电顾问2008 [20] 号文所推荐的方案，方案 3 为上一代 ECMS 系统采取的主要方案，由于 ECMS 与 DCS 关联较多，系统划分不明确，运行效果不佳，因此电顾问 2008 [20]号文不推荐此方案。而实际工程往往要求有所不同，此时需根据需求作相应调整。 典型配置说明：

（1） 上位机层：配置操作员站、工程师站、通讯网关、打印机，并根据需要配置不间断；

（2） 通讯管理层：配置以太网交换机、以及配置适当数量的通信管理单元；

（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电气监控系统采用整体设计的思想，从厂用电监控系统自动化的需求出发，精心设计所需的每个设备，具有技术先进、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：设备和信息的组织面向对象，配置灵活，扩展方便。开放式系统：通过组件技术的使用，可实现硬件、软件功能“即插即用”。

3.设计先进工艺精良

RCS-9700网络设备从设计到生产均考虑了工业现场的严酷需求，硬件设计采用专用工业级芯片，模块化结构，多项抗干扰及防误措施，确保了网络设备具有良好的抗干扰性能，保证了网络设备能在复杂的工业环境下长期稳定运行。网络设备采用直流供电，方便现场的施工。

4.嵌入式系统

RCS-9700网络设备均采用先进的嵌入式处理器及工业实时多任务操作系统构成专用软、硬件平台，与采用通用计算机方案相比，系统构成简单、配置灵活，而且系统不会受到病毒等因素的影响，安全可靠，免维护。 5.双网设计

所有设备均可提供两路以上10/100M以太网，介质为光纤或双绞线，双网热备用，实现无损切换，采用TCP/IP、UDP等多种网络协议。

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