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　　摘要：電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）采用北京四方華能電網(wǎng)控制系統(tǒng)有限公司的CSPA2O00系統(tǒng)，ECS通過通訊進(jìn)入DCS，實現(xiàn)DCS一體化監(jiān)控，此方式在全國火電機組上是應(yīng)用。
　　
　　前言：

         宣威發(fā)電公司六期擴建工程2×3OOMW汽輪發(fā)電機組DCS采用美國MCS公司MAXDNA系統(tǒng)，包括模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)MCS、順序控制系統(tǒng)SCS、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)DAS、汽機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH、汽動給水泵數(shù)字電液控制系統(tǒng)MEH、汽輪機危急遮斷系統(tǒng)ETS等子系統(tǒng)?！　?br />
一、DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
　　
　　MAXDNA系統(tǒng)采用雙重以太網(wǎng)（NetworkA和NetworkB），采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通訊協(xié)議，物理星型，邏輯環(huán)型拓?fù)洌B接所有工作站及分散處理單元（DPU）。通訊網(wǎng)絡(luò)冗余確保了zui大限度的系統(tǒng)可用性和數(shù)據(jù)容錯功能，網(wǎng)絡(luò)帶寬可以高達(dá)lGb/S，足以勝任大型控制系統(tǒng)的通訊負(fù)載要求。網(wǎng)絡(luò)上的每個站都具有兩個冗余的網(wǎng)絡(luò)接口，工作站和DPU都直連在網(wǎng)絡(luò)上，工作站與DPU之間的數(shù)據(jù)通訊不需經(jīng)服務(wù)器中轉(zhuǎn)，DPU與DPU之間可以直接點對點進(jìn)行通訊，工作站與工作站之間、工作站與DPU之間通過廣播進(jìn)行通訊。每一工作站或一個DPU都是網(wǎng)絡(luò)上的一個結(jié)點（Node），它們處于同級地位，去除了以往DCS將網(wǎng)絡(luò)分為控制級和監(jiān)控級的兩層結(jié)構(gòu)及其之間的通訊瓶頸問題。網(wǎng)絡(luò)采用全雙工智能交換機（HUBSwitch）,它的通訊帶寬超過1OOMb/s，支持以太網(wǎng)lOBASE-T類型電纜和快速以太網(wǎng)1OOBASE-TX類型電纜，同時也支持lOBASE-FL和lOOBASE-FX兩類光纜。全雙工操作使網(wǎng)絡(luò)通訊效率獲得倍增，有效帶寬達(dá)2OOMb斥。智能交換機支持多站點同時并行通訊，避免了"碰撞"，有效地克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺點。軟件采用背板SBP，它運行在DCS工作站上，提供和處理同一域中工作站之間的實時數(shù)據(jù)通訊。SBP可以看成是一條虛擬的數(shù)據(jù)寬帶，通過SBP數(shù)據(jù)寬帶共享DPU所采集和處理的實時數(shù)據(jù)，使分散的數(shù)據(jù)庫變得透明。
　　
　　二、電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS的主要功能
　　
　?。?）在DCS的操作員站上對電氣設(shè)備進(jìn)行控制和設(shè)備管理，DCS系統(tǒng)也可以*在ECS操作員站上進(jìn)行電氣操作。
　　
　　（2）廠用電自動化:高壓廠用電、低壓廠用電的快切及電廠公共部分的繼電保護、監(jiān)控、信息管理和設(shè)備維護。
　　
　?。?）機組電氣自動化:包括發(fā)變組保護、發(fā)電機錄波、勵磁、同期、UPS直流電源系統(tǒng)、電度表的監(jiān)控管理。
　　　　
　?。?）柴油發(fā)電機組的監(jiān)控、管理。
　　
　　（5）網(wǎng)控自動化（NCS）功能:升壓站的監(jiān)控和遠(yuǎn)動操作，NCS與恍S連接。
　　
　?。?）電氣系統(tǒng)的防誤閉鎖及操作票功能。
　　
　?。?）電動機控制。
　　
　　三、ECS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
　　
　　ECS采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分站控層、通信管理層和間隔層3層。站控層由冗余的2臺后臺服務(wù)器、2臺操作員站1工程師站、2臺網(wǎng)絡(luò)交換機（提供雙網(wǎng)運行環(huán)境）、2臺網(wǎng)關(guān)（和其它系統(tǒng)相連）和1套衛(wèi)星對時裝置GPS組成。站控層是整個ECS系統(tǒng)的控制中心，完成對ECS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、處理、顯示、監(jiān)控、管理功能，并且經(jīng)過相應(yīng)*，能對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制。通信管理層由通信處理機及通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，它是ECS的關(guān)鍵紐帶，完成站控層和間隔層之間的實時信息交換，并可直接與DCS系統(tǒng)的DPU進(jìn)行通信，并完成各種自動化裝置的接入，實現(xiàn)通訊物理介質(zhì)和通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換、接入功能，支持現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、RS485等通信方式。間隔層由各種測控裝置組成，它是ECS的zui底層，對相應(yīng)電氣設(shè)備進(jìn)行保護和測控。間隔層測控裝置經(jīng)Lonworks現(xiàn)場總線通過通訊處理機進(jìn)入ECSlOOMb/s以太網(wǎng)。
　　
　　四、ECS和DCS的通訊
　　
　　Lonworks現(xiàn)場總線接至通訊處理機，通訊處理機一方面通過串行接口接入DCS的串口通訊卡，同時通過以太網(wǎng)接口接入ECSl00Mb/s以太網(wǎng)，ECS網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋與DCSl00Mb/S以太網(wǎng)連接，從而實現(xiàn)DCS、ECS間的信息交換。因此，可以將智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電氣測控單元視為DCS中DPU的電氣遠(yuǎn)程I/0模件，設(shè)備控制運算由DPU完成，通過串口通訊卡一通訊處理機一現(xiàn)場總線一測控單元完成電氣設(shè)備啟?？刂?，實現(xiàn)DCS、ECS一體化監(jiān)控管理。
　　
　　五、DCS與ECS之間的對時
　　
　　DCS與ECS的信息一體化要求兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)時標(biāo)必須統(tǒng)一，即要求兩系統(tǒng)時鐘同步。按火電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)要求，系統(tǒng)的時鐘同步精度為（5~20）ms。宣威電廠六期擴建工程單元機DCS與ECS曾采用上位工作站作時間源，分別通過對時軟件向DCS和ECS系統(tǒng)廣播對時，但因普通以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)延時的不確定性以及WINDOWS操作系統(tǒng)下對時程序傳送對時報文延時的不確定性，對時精度僅能做到在150ms內(nèi)，不能滿足要求。為此，考慮采用兩系統(tǒng)各自與GPS衛(wèi)星同步時鐘對時裝置進(jìn)行對時。機組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和對時系統(tǒng)見圖1。　　
　　5.lDCS系統(tǒng)的對時
　　
　　DCSl對DPU通過同軸電纜從GPS對時裝置接收對時報文，再通過快速以太網(wǎng)向本單元機組的其它DPU對時，同時通過DCSl個上位站的對時程序向DCS其余上位站對時。經(jīng)測試80次，表明DCS系統(tǒng)與GPS時鐘誤差在lmS內(nèi)。
　　
　　5.2ECS系統(tǒng)的對時
　　
　　ECS系統(tǒng)對時信號分為2路:一路通過ECS系統(tǒng)上位站對時程序接收GPS對時裝置的串口對時報文，通過以太網(wǎng)定時向其它上位站和所有通訊管理機廣播時間，通訊管理機再向段內(nèi)各測控單元廣播時間，保證系統(tǒng)時鐘秒級的一致。另一路為硬接線秒脈沖信號，GPS對時信號接入各測控單元的秒脈沖對時通道，測控單元每2min中斷進(jìn)行一次內(nèi)部系統(tǒng)時鐘毫秒的GPS秒脈沖清零處理。共測試80次，記錄數(shù)據(jù)顯示ECS與GPS時鐘的誤差在5mS內(nèi)。在80次的測試記錄中出現(xiàn)過2次SOE記錄丟失現(xiàn)象，為此采用Lonworks現(xiàn)場總線通訊數(shù)據(jù)丟失重發(fā)方式來解決。
　　
　　DCS系統(tǒng)、ECS系統(tǒng)按上述方式各自與同一參照裝置（即GPS對時裝置）進(jìn)行對時，DCS對時精度為lms,ECS對時精度為5ms,因此，DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)間的對時精度為5ms。
　　
　　將電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS，成功實現(xiàn)了機、電、爐一體化控制，使操作更加簡單、安全，監(jiān)控更集中，適應(yīng)了大型機組的控制需要。基于現(xiàn)場總線的ECS系統(tǒng)通過通信方式進(jìn)入DCS，節(jié)省了大量電纜，大大降低工程費用，是目前較為理想的方式。DCS與ECS通過GPS進(jìn)行對時，精度較高，所發(fā)生的ECS系統(tǒng)SOE記錄偶爾丟失的情況，己通過現(xiàn)場總線重發(fā)方式解決，且機、爐、電大聯(lián)鎖主保護信號均己接入DCS作SOE記錄，因此系統(tǒng)可以滿足電廠運行要求。