摘要：電氣監控系統（ECS）采用北京四方華能電網控制系統有限公司的CSPA2O00系統，ECS通過通訊進入DCS，實現DCS一體化監控，此方式在全國火電機組上是應用。
　　
　　前言：

         宣威發電公司六期擴建工程2×3OOMW汽輪發電機組DCS采用美國MCS公司MAXDNA系統，包括模擬量調節系統MCS、順序控制系統SCS、爐膛安全監控系統FSSS、數據采集處理系統DAS、汽機數字電液控制系統DEH、汽動給水泵數字電液控制系統MEH、汽輪機危急遮斷系統ETS等子系統。　　

一、DCS系統網絡
　　
　　MAXDNA系統采用雙重以太網（NetworkA和NetworkB），采用標準TCP/IP通訊協議，物理星型，邏輯環型拓撲，連接所有工作站及分散處理單元（DPU）。通訊網絡冗余確保了zui大限度的系統可用性和數據容錯功能，網絡帶寬可以高達lGb/S，足以勝任大型控制系統的通訊負載要求。網絡上的每個站都具有兩個冗余的網絡接口，工作站和DPU都直連在網絡上，工作站與DPU之間的數據通訊不需經服務器中轉，DPU與DPU之間可以直接點對點進行通訊，工作站與工作站之間、工作站與DPU之間通過廣播進行通訊。每一工作站或一個DPU都是網絡上的一個結點（Node），它們處于同級地位，去除了以往DCS將網絡分為控制級和監控級的兩層結構及其之間的通訊瓶頸問題。網絡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lOBASE-T類型電纜和快速以太網1OOBASE-TX類型電纜，同時也支持lOBASE-FL和lOOBASE-FX兩類光纜。全雙工操作使網絡通訊效率獲得倍增，有效帶寬達2OOMb斥。智能交換機支持多站點同時并行通訊，避免了"碰撞"，有效地克服了傳統以太網的缺點。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據通訊。SBP可以看成是一條虛擬的數據寬帶，通過SBP數據寬帶共享DPU所采集和處理的實時數據，使分散的數據庫變得透明。
　　
　　二、電氣監控系統ECS的主要功能
　　
　　（1）在DCS的操作員站上對電氣設備進行控制和設備管理，DCS系統也可以*在ECS操作員站上進行電氣操作。
　　
　　（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、監控、信息管理和設備維護。
　　
　　（3）機組電氣自動化:包括發變組保護、發電機錄波、勵磁、同期、UPS直流電源系統、電度表的監控管理。
　　　　
　　（4）柴油發電機組的監控、管理。
　　
　　（5）網控自動化（NCS）功能:升壓站的監控和遠動操作，NCS與恍S連接。
　　
　　（6）電氣系統的防誤閉鎖及操作票功能。
　　
　　（7）電動機控制。
　　
　　三、ECS系統網絡
　　
　　ECS采用分層分布式結構，系統分站控層、通信管理層和間隔層3層。站控層由冗余的2臺后臺服務器、2臺操作員站1工程師站、2臺網絡交換機（提供雙網運行環境）、2臺網關（和其它系統相連）和1套衛星對時裝置GPS組成。站控層是整個ECS系統的控制中心，完成對ECS系統的數據收集、處理、顯示、監控、管理功能，并且經過相應*，能對相應的設備進行控制。通信管理層由通信處理機及通訊網絡設備組成，它是ECS的關鍵紐帶，完成站控層和間隔層之間的實時信息交換，并可直接與DCS系統的DPU進行通信，并完成各種自動化裝置的接入，實現通訊物理介質和通訊規約的轉換、接入功能，支持現場總線、以太網、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，對相應電氣設備進行保護和測控。間隔層測控裝置經Lonworks現場總線通過通訊處理機進入ECSlOOMb/s以太網。
　　
　　四、ECS和DCS的通訊
　　
　　Lonworks現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，同時通過以太網接口接入ECSl00Mb/s以太網，ECS網絡通過網橋與DCSl00Mb/S以太網連接，從而實現DCS、ECS間的信息交換。因此，可以將智能化、網絡化的電氣測控單元視為DCS中DPU的電氣遠程I/0模件，設備控制運算由DPU完成，通過串口通訊卡一通訊處理機一現場總線一測控單元完成電氣設備啟停控制，實現DCS、ECS一體化監控管理。
　　
　　五、DCS與ECS之間的對時
　　
　　DCS與ECS的信息一體化要求兩系統數據時標必須統一，即要求兩系統時鐘同步。按火電廠計算機監控系統要求，系統的時鐘同步精度為（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系統廣播對時，但因普通以太網傳送數據延時的不確定性以及WINDOWS操作系統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，不能滿足要求。為此，考慮采用兩系統各自與GPS衛星同步時鐘對時裝置進行對時。機組控制系統網絡結構和對時系統見圖1。　　
　　5.lDCS系統的對時
　　
　　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。經測試80次，表明DCS系統與GPS時鐘誤差在lmS內。
　　
　　5.2ECS系統的對時
　　
　　ECS系統對時信號分為2路:一路通過ECS系統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各測控單元廣播時間，保證系統時鐘秒級的一致。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中斷進行一次內部系統時鐘毫秒的GPS秒脈沖清零處理。共測試80次，記錄數據顯示ECS與GPS時鐘的誤差在5mS內。在80次的測試記錄中出現過2次SOE記錄丟失現象，為此采用Lonworks現場總線通訊數據丟失重發方式來解決。
　　
　　DCS系統、ECS系統按上述方式各自與同一參照裝置（即GPS對時裝置）進行對時，DCS對時精度為lms,ECS對時精度為5ms,因此，DCS系統與ECS系統間的對時精度為5ms。
　　
　　將電氣監控系統納入DCS，成功實現了機、電、爐一體化控制，使操作更加簡單、安全，監控更集中，適應了大型機組的控制需要。基于現場總線的ECS系統通過通信方式進入DCS，節省了大量電纜，大大降低工程費用，是目前較為理想的方式。DCS與ECS通過GPS進行對時，精度較高，所發生的ECS系統SOE記錄偶爾丟失的情況，己通過現場總線重發方式解決，且機、爐、電大聯鎖主保護信號均己接入DCS作SOE記錄，因此系統可以滿足電廠運行要求。