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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(shí)現(xiàn)DCS一體化監(jiān)控，此方式在全國(guó)火電機(jī)組上是應(yīng)用。
　　
　　前言：

         宣威發(fā)電公司六期擴(kuò)建工程2×3OOMW汽輪發(fā)電機(jī)組DCS采用美國(guó)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(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH、汽動(dòng)給水泵數(shù)字電液控制系統(tǒng)MEH、汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)ETS等子系統(tǒng)。　　

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)?，連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(cuò)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(gè)站都具有兩個(gè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(gè)DPU都是網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)結(jié)點(diǎn)（Node），它們處于同級(jí)地位，去除了以往DCS將網(wǎng)絡(luò)分為控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)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(jī)（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(shí)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(jī)支持多站點(diǎn)同時(shí)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(diǎn)。軟件采用背板SBP，它運(yùn)行在DCS工作站上，提供和處理同一域中工作站之間的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使分散的數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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。
　　
　?。?）廠用電自動(dòng)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(hù)、監(jiān)控、信息管理和設(shè)備維護(hù)。
　　
　?。?）機(jī)組電氣自動(dòng)化:包括發(fā)變組保護(hù)、發(fā)電機(jī)錄波、勵(lì)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(jī)組的監(jiān)控、管理。
　　
　?。?）網(wǎng)控自動(dòng)化（NCS）功能:升壓站的監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)機(jī)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(tái)后臺(tái)服務(wù)器、2臺(tái)操作員站1工程師站、2臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（提供雙網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境）、2臺(tái)網(wǎng)關(guān)（和其它系統(tǒng)相連）和1套衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置GPS組成。站控層是整個(gè)ECS系統(tǒng)的控制中心，完成對(duì)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(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制。通信管理層由通信處理機(jī)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(shí)時(shí)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(dòng)化裝置的接入，實(shí)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(chǎng)總線、以太網(wǎng)、RS485等通信方式。間隔層由各種測(cè)控裝置組成，它是ECS的zui底層，對(duì)相應(yīng)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和測(cè)控。間隔層測(cè)控裝置經(jīng)Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線通過通訊處理機(jī)進(jìn)入ECSlOOMb/s以太網(wǎng)。
　　
　　四、ECS和DCS的通訊
　　
　　Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線接至通訊處理機(jī)，通訊處理機(jī)一方面通過串行接口接入DCS的串口通訊卡，同時(shí)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(shí)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(cè)控單元視為DCS中DPU的電氣遠(yuǎn)程I/0模件，設(shè)備控制運(yùn)算由DPU完成，通過串口通訊卡一通訊處理機(jī)一現(xiàn)場(chǎng)總線一測(cè)控單元完成電氣設(shè)備啟?？刂?，實(shí)現(xiàn)DCS、ECS一體化監(jiān)控管理。
　　
　　五、DCS與ECS之間的對(duì)時(shí)
　　
　　DCS與ECS的信息一體化要求兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)必須統(tǒng)一，即要求兩系統(tǒng)時(shí)鐘同步。按火電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要求，系統(tǒng)的時(shí)鐘同步精度為（5~20）ms。宣威電廠六期擴(kuò)建工程單元機(jī)DCS與ECS曾采用上位工作站作時(shí)間源，分別通過對(duì)時(shí)軟件向DCS和ECS系統(tǒng)廣播對(duì)時(shí)，但因普通以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)延時(shí)的不確定性以及WINDOWS操作系統(tǒng)下對(duì)時(shí)程序傳送對(duì)時(shí)報(bào)文延時(shí)的不確定性，對(duì)時(shí)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(shí)鐘對(duì)時(shí)裝置進(jìn)行對(duì)時(shí)。機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和對(duì)時(shí)系統(tǒng)見圖1。　　
　　5.lDCS系統(tǒng)的對(duì)時(shí)
　　
　　DCSl對(duì)DPU通過同軸電纜從GPS對(duì)時(shí)裝置接收對(duì)時(shí)報(bào)文，再通過快速以太網(wǎng)向本單元機(jī)組的其它DPU對(duì)時(shí)，同時(shí)通過DCSl個(gè)上位站的對(duì)時(shí)程序向DCS其余上位站對(duì)時(shí)。經(jīng)測(cè)試80次，表明DCS系統(tǒng)與GPS時(shí)鐘誤差在lmS內(nèi)。
　　
　　5.2ECS系統(tǒng)的對(duì)時(shí)
　　
　　ECS系統(tǒng)對(duì)時(shí)信號(hào)分為2路:一路通過ECS系統(tǒng)上位站對(duì)時(shí)程序接收GPS對(duì)時(shí)裝置的串口對(duì)時(shí)報(bào)文，通過以太網(wǎng)定時(shí)向其它上位站和所有通訊管理機(jī)廣播時(shí)間，通訊管理機(jī)再向段內(nèi)各測(cè)控單元廣播時(shí)間，保證系統(tǒng)時(shí)鐘秒級(jí)的一致。另一路為硬接線秒脈沖信號(hào)，GPS對(duì)時(shí)信號(hào)接入各測(cè)控單元的秒脈沖對(duì)時(shí)通道，測(cè)控單元每2min中斷進(jìn)行一次內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘毫秒的GPS秒脈沖清零處理。共測(cè)試80次，記錄數(shù)據(jù)顯示ECS與GPS時(shí)鐘的誤差在5mS內(nèi)。在80次的測(cè)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(chǎng)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(duì)時(shí)裝置）進(jìn)行對(duì)時(shí)，DCS對(duì)時(shí)精度為lms,ECS對(duì)時(shí)精度為5ms,因此，DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)間的對(duì)時(shí)精度為5ms。
　　
　　將電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、爐一體化控制，使操作更加簡(jiǎn)單、安全，監(jiān)控更集中，適應(yīng)了大型機(jī)組的控制需要?；诂F(xiàn)場(chǎng)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(fèi)用，是目前較為理想的方式。DCS與ECS通過GPS進(jìn)行對(duì)時(shí)，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(chǎng)總線重發(fā)方式解決，且機(jī)、爐、電大聯(lián)鎖主保護(hù)信號(hào)均己接入DCS作SOE記錄，因此系統(tǒng)可以滿足電廠運(yùn)行要求。