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1、典型发电厂厂用电监控管理系统组网方案一、 概述厂用电气监控管理系统（ESIS），是为提高发电厂电气系统的自动化及运行管理水平，应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术，实现发电厂电气系统的电气运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的综合自动化在线监控管理系统。目前，大多数电厂都具有侧重于机炉的DCS系统，完成基本的运行、控制等功能，对电气系统考虑较少。一般情况下，厂用电气系统的主要保护、安全自动装置，如发-变组保护、AVR（自动励磁调节装置）、ATS（厂用电源快速切换装置）、同期装置等基本独立运行，与DCS系统间进行很有限的信息交换；与辅机有关的电气设备，如6K
2、V、400V电动机等，其基本控制由DCS系统完成，但电气运行人员关心的测量、保护动作、整定、事故追忆等信息在DCS系统却无法反应。提高这些设备及整个电气系统的运行管理水平，将直接关系到电厂运行的安全经济性，影响电厂在发电市场上的竞争能力。从电厂角度看，电气系统联网后，如果只在DCS系统中有监视测量、动作情况等简单功能，不能在深层次的数据挖掘中提高电气系统的运行维护管理水平，也无法表现出电气系统联网的必要性。作为一家以发电厂电气保护测控及自动装置为主的公司，东大金智电气公司较早提出了厂用电气监控系统的概念，并承担了数家电厂的厂用电气联网工程。DCAP-4000发电厂厂用电气监控管理系统，是在总结
3、工程经验，充分考虑用户需求及国内电厂现状的基础上，开发的新一代厂用电气综合自动化监控管理系统。该系统通过现场总线技术的应用，将电气系统连接成电气监控网络，一方面接入DCS，完成必要的控制功能及与DCS的有关数据交流，另一方面，通过接入电气主站系统，充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作，实现电气的“综合自动化”。二、 方案比较1技术比较按照发电厂系统要求，6KV每个回路须配置：专用保护、电度计量、独立的操作回路、参与DCS控制，需要向DCS系统传送电流大小、开关位置、保护动作、控制回路断线、装置故障、远方/就地等信号，同时有电流显示集控室能对开
4、关操作。400V配置一般大于60A以上（35KW）的负荷须配置专用的保护，60A以下（35KW）的负荷须配置热偶保护（目前也有电厂以100A即55KW为分界）。其中绝大多数电机参与DCS或PLC控制，需要向DCS系统或PLC传送电流大小、开关位置、保护动作、控制回路断线等信号，部分回路（包括馈线和电机）需要电能计量。方案一：对于6KV系统而言：传统的设计方案由分立元器件构成的保护装置或微机保护装置往往只具备单纯的保护功能，操作回路依靠外部分立元器件构成，外置电度表进行电能累计，通过控制电缆与中央控制室联系，实现控制、中控信号显示。DCS通过DO控制开关，变送器给出420mA直流模拟量通过控制电
5、缆给DCS测量，DCS通过DI采集开关位置、保护动作、控制回路断线、装置故障、远方/就地等信号。 对于400V系统而言：采用传统的设计方案，对于大于60A以上（35KW）的负荷配置专用微机保护，60A以下（35KW）的负荷配置热偶保护。DCS（PLC）通过DO控制开关，通过电流变送器向DCS系统或PLC的AI模块传送电流大小，DCS(PLC)通过DI采集开关位置、保护动作、控制回路断线等信号，部分回路（包括馈线和电机）安装电度表进行电能计量。该方案分立元器件多，需要大量的控制电缆，DCS或PLC需要大量的DO、DI模块以及电流变送器和电度表。各个单元独立参与DCS或PLC系统运行，整个电气不能
6、形成一个系统，割裂了厂用电供电系统的完整性。整个系统由分立装置通过控制电缆构成，系统维护工作量大、安全可靠差、投资成本高；许多诸如抄表、定值管理、故障分析等等需要人工进行因而自动化程度低。方案二：为了提高电厂电气运行的自动化水平，节约投资费用，确保DCS或PLC迅速响应和可靠性，采用微机厂用电综合保护测控管理系统，它是集保护、测量、计量、控制、通讯功能于一体的多功能自动化综合系统。对于6KV系统而言：采用分散式就地安装的集保护、测量、控制、计量、通信于一体的智能前端设备，如电动机微机综合保护测控装置、低压变压器微机综合保护测控装置、馈线/母分微机综合保护测控装置、微机测控装置、微机同期合闸装置
7、、微机备自投装置等（可直接安装在开关柜上，各间隔功能独立），因而在6KV接入DCS系统过程中，DCS通过DO控制开关，DCS通过DI采集开关位置，通过通讯的方式向DCS系统传送电流大小（或以420mA的方式向DCS系统传送电流大小）、电能计量、保护动作、控制回路断线、远方/就地等信号。对于400V系统而言：对于大于100A以上（55KW）的负荷采用微机保护测控装置，100A以下（55KW）的负荷开关采用专用过流保护。由于微机保护测控装置自身具有保护、测量、控制、计量、通讯功能，如低压电动机微机综合保护测控装置、低压馈线/母分微机综合保护测控装置、低压微机测控装置等（可直接安装在开关柜上，各间隔
8、功能独立），因而在400V接入DCS或PLC系统过程中，DCS（PLC）通过DO控制开关，DCS(PLC)通过DI采集开关位置，通过通讯的方式向DCS系统或PLC传送电流大小（或以420mA的方式向DCS系统或PLC传送电流大小）、部分回路电能、保护动作、控制回路断线等信号。与方案一比较对于单一回路节约了大量的操作回路、电流变送器、控制电缆、电能表、以及DCS或PLC的AI和DI模块。由于采用模块化的保护测控装置，接线少，其维护检修工作量小。对于传统的设计方案而言：在集控室将设置控制屏、控制台、模拟屏多面，供各回路的操作、显示等用。对于厂用电监控管理系统而言：按照电压等级和机组划分主控单元，整
9、个系统设6台主控单元，分别是#3机组6KV、400V各一台、#4机组6KV、400V各一台和公用系统的6KV、400V各一台。用现场总线将这些6KV、400V前端设备的通信接口连接起来，分别通过各自的通信管理机连接至DCS系统，同时通过通信管理机扩接电气运行、维护工程师站、远动工作站、数据库工作站、电厂MIS系统、SIS系统、INTERNET网等。仅仅保留DCS通过DO控制开关，DCS通过DI采集开关位置信号。采用该系统的优点是：设备就地安装，与DCS间通过通信线连接，可节省大量控制电缆；电气信息量的交换不受限制，与系统投资基本无关；省略电度表、变送器、录波仪等。可实现画面显示、报表生成、打印
10、、人机接口、事件记录、报警等、事故追忆、分析、实现自动抄表、小电流接地选线、故障信息管理、设备管理等高级应用功能。 2经济比较由于这两种方案采用了不同设备、不同接线方式、接入DCS方法也不同，因而其投资额也有所差异，同时也体现了不同的运行管理水平。为了便于方案一和方案二的比较，采用单一回路比较的方法。对于6KV：方案一对于单一回路需要设备、估价：微机保护一块（只有保护无其他功能） 7500.00元电流变送器一只 1500.00元数字电度表一块 1200.00元操作回路继电器（包含双位置继电器） 2000.00元热工DO两点 4000.00元热工AI二点 4000.00元热工DI四点 8000.
11、00元控制电缆4根（每根以11芯计） 20000.00元（每根以500m计，每根1Km造价1万元计）总计： 48200.00元方案二对于单一回路需要设备、估价：微机保护测控装置一块 14000.00元热工DO两点 4000.00元热工DI一点 2000.00元控制电缆1根（仅需5芯，按7芯设计） 3000.00元（每根以500m计，1Km造价0.6万元计） 总计： 23000.00元对于400V：方案一对于单一回路需要设备、估价：微机保护一块（只有简单的保护无其他功能） 800.00元电流变送器一只 1500.00元操作回路一套 1500.00元热工DO两点 4000.00元热工AI一点 20
12、00.00元热工DI三点 6000.00元控制电缆1根 （每根以11芯计） 5000.00元（以500m计，1Km造价1万元计）总计： 20800.00元方案二对于单一回路需要设备、估价：微机保护测控装置一块 4000.00元操作回路一套 1500.00元热工DO两点 4000.00元热工DI一点 2000.00元控制电缆5芯（仅需5芯，按7芯设计） 3000.00元（以500m计，1Km造价0.6万元计） 总计： 14500.00元经过比较，对于6KV单一回路方案二比方案一造价少25200.00元；对于400V单一回路方案二比方案一造价少6300.00元。同时采用方案二后，集控室内将减少了控
13、制屏、控制台、模拟屏和中控信号屏等设备，将节约60万元；再考虑由于采用方案二后，需要增加的主控单元6台、通讯电缆20Km、软件费用、DCS增加的通讯设备费用以及通讯软件费用约160万元。其中电气约80万元，热工约80万元，但热工系统由于DO点、AI点、DI点的大量减少，总体造价将下降。经比较方案二比方案一节省投资。同时采用了先进的厂用电监控管理系统，其运行维护工作量将大大的减轻，运行、检修人员需求人数将减少，因而整个运行维护费用将大大降低。3结论综上所述，方案二技术上是先进的，可靠的；经济上投资是节省的，维护的工作量是少的。用节省的资金投资全厂的电气监控管理系统，提高整个电气系统的运行管理水平
14、，将直接关系到电厂运行的安全经济性，提升电厂在发电市场上的竞争能力。三、 实施的系统结构厂用电监控系统采用分层分布式的系统结构。系统分上位机系统上位机系统层、通讯管理层、现场保护测控单元层三层。1. 上位机系统层DCAP-4000发电厂电气监控管理系统采用Client/Server体系结构，由数据库服务器、WEB服务器、运行工作站（操作员站）、维护工程师站、远动工作站、打印机及网络设备组成，操作系统采用Windows NT Server 和Windows NT Workstation，完成对全厂所有电气系统的模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数码量、温度量，保护信息等的数据采集、计算、判别、报警、保护，事件顺序记录（SOE），报表统计，曲线分析，并根据需要向现场保护测控单元层发布命令实现对电气
