2.通信网络。ECS系统安装工作于高电压、大电场的环境,工作环境恶劣、电磁干扰大,因而通信网络是ECS系统的关键组成部分,通信网络的性能直接影响着自动化监控系统的整体性能。目前较为流行地采用电缆现场总线网络方式,光纤通信亦开始被用户逐步接受。通信管理层是间隔层和站控层之间的桥梁,方案中一般采用双冗余的设计思想,按照通信管理机双机热备用或双通道备用原则配置,当数据通信网络中出现问题时,系统能自动切换至冗余装置或通道,以提高系统可靠性。

3.监控主站。监控主站安置在站级监控层,实现厂用电电气系统监控和管理,主站配置的设备和规模需要根据发电机机组的容量和运行管理要求进行设计,即可以配置成单机、双机或多机系统,标准的设备主要有数据库服务器、应用和Web服务器、操作员站、工程师站,以及其他网络设备、GPS和打印机。

尽管配置的设备规模不同,但配置的软件以及完成的功能基本一样。软件主要有前置机软件、实时数据库软件、人机界面软件和图形建模软件等。功能主要有系统监控功能、数据管理功能、系统管理功能以及应用分析功能等。另外,主站系统可通过多种方式与DCS系统、MIS系统和SIS系统传输数据。

4.ECS与DCS的协调控制。由于电气系统与热工系统在运行过程和控制要求上有着很多不同之处,所以在设计规划阶段和调度运行过程时必须要考虑ECS 与DCS系统之间的功能分工和协调控制,主要体现在以下几点:由DCS实现电动机连锁逻辑控制操作,厂用电自动切换逻辑由专用电气装置实现。由ECS实现继电保护、故障录波和事故追忆等功能的管理。控制操作主要在DCS操作员工作站进行,DCS系统授权后也可在ECS操作员工作站进行,但要保证控制权的惟一性。

四、发电厂电气自动化系统技术的发展趋势

(一)嵌入式工业以太网技术的应用

由于现场总线通信协议技术标准的多样性,难以统一,使其不能满足以上性能要求,而以太网由于其传输速度快、容量大、网络拓扑结构灵活以及低成本等特点,在商业领域和工业领域内得到了大规模的应用。该技术成为建立电气综合自动化中无缝通信的最好选择。

工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋。随着以太网通信速率的提高,全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性问题的解决提供了技术基础,从而为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。

利用嵌入式软、硬件,在单片机系统上实现工业以太网技术又称为嵌入式以太网。国外大的电力设备供应商纷纷推出了基于嵌入式以太网的微机保护测控设备,国内电力装备制造商开发的最新综合自动化系统中,也把嵌入式以太网成功应用于二次保护控制设备,因而嵌入式以太网是电气综合自动化系统间隔层网络通信的必然发展方向。

(二)综合智能化技术的应用

ECS系统控制发展经由计算机控制取代了传统操作盘控制,目前又由计算机控制向综合智能控制和管理发展,主要表现在间隔层和站控层两方面。

间隔层的保护和测控单元由传统的相对独立设计,向着集保护、测量、控制、远动于一体的综合化及网络化智能保护测控单元发展,直接面向一次设备或设备组合,就地安装,除实现继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等基本功能外,还能与站控层联网实现事故分析、状态监视、微机防误操作和安全保障等功能。站控层监控系统由满足基本运行SCADA功能,向全面提高运行和管理自动化水平发展。监控主站采用先进的数据挖掘技术对电气实时数据仓库和历史数据仓库的数据进行分析,提供一系列的高级应用功能。这些功能分为对外和对内两大部分。对外的功能是指给 DCS和SIS等其他系统提供数据,实现机组优化控制和优化管理等综合智能控制;对内的功能是指集间隔层装置的监控管理、自动抄表、设备管理、定值管理、故障信息管理、设备在线诊断和小电流接地选线等功能于一体。

(三)IEC 61850标准应用

为了实现不同厂家IED设备的信息共享和互操作性,使厂站电气综合自动化系统成为开发系统,国际电工委员会制定了IEC 61850国际标准。该标准具有信息分层、面向对象的数据对象统一建模、数据自描述、抽象通信服务接口ACSI等主要特点。该标准为数字化厂站系统的发展奠定了基础。

IEC 61850在逻辑结构上将电气综合自动化系统分为三个层次:过程层、间隔层和站控层。过程层是一次与二次设备的结合面,主要完成开关量I/O、模拟量采集和控制命令发送等与一次设备相关的功能;间隔层设备主要实现控制和保护功能,并实现间隔层设备间的相互对话机制;站控层完成对站内间隔层设备、一次设备的控制及与远方控制中心DCS及SIS系统通信的功能。

目前在国内已对基于IEC 61850标准的电气综自系统产品投入了大量研发,基于该标准的数字化变电站示范工程在国内也有投运,这为厂用电ECS系统的数字化、标准化发展提供了成功借鉴。