ecms系統(tǒng)技術發(fā)展與實施案例分析_完整版

1、,,發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)（ECMS）---ECMS系統(tǒng)技術的發(fā)展和實施方案分析,,目錄,,,,,1.四方股份ECMS介紹2.ECMS技術發(fā)展歷程3.規(guī)劃院ECMS系統(tǒng)介紹4.ECMS技術發(fā)展展望,目錄,四方繼保大廈,企業(yè)概況,北京四方繼保自動化股份有限公司,成立于1994年，注冊資本4億元；員工2100人，研發(fā)團隊460人；是我國電力系統(tǒng)自動化領域的龍頭企業(yè)，是國內電力控制及信息系統(tǒng)的主要供應商之一產品覆蓋發(fā)電、輸變電、

2、配電、用電的保護、控制和自動化領域；,股票代碼：601126,企業(yè)概況,企業(yè)相關資質,4,國家級企業(yè)技術中心國家重點高新技術企業(yè)國家規(guī)劃布局內重點軟件企業(yè)獲得國家科技進步二等獎1項，省部級科技獎26項共申請專利274項，其中發(fā)明專利218項，已授權專利139項參與100余項國際標準、國內標準、行標的制定質量體系 ISO9001（2000版）/環(huán)境管理體系 ISO14001:2004/職業(yè)健康、安全管理體系 OHSAS1

3、8001:1999ERP/SAPCMMI,發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)（ECS、NCS）發(fā)電廠仿真培訓系統(tǒng)GEC-300 大中型發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)CSFM-2002電網繼電保護及故障信息系統(tǒng)子站同步向量測量子站系統(tǒng)（PMU)發(fā)電廠廠用電微機綜合保護測控裝置CSC-200 系列廠用電保護測控裝置CSC-831系列低壓保護測控裝置分布式控制單元產品CSC-800M分布式控制單元CSC-861分布式自動化系統(tǒng)主控單元發(fā)電廠

4、發(fā)電機、發(fā)變組微機保護裝置發(fā)電廠廠用電快切裝置、保安電源自投裝置發(fā)電廠自動電壓控制子站AVC、發(fā)電廠自動發(fā)電控制子站AGC,發(fā)電廠電氣主要產品,ECMS產品線構成,,主站類產品,主控單元類產品,裝置類產品,CSPA-2000發(fā)展歷程,四方公司微機保護產品，變電站綜合自動化技術,四方公司開始研究電廠電氣自動化系統(tǒng)CSPA-2000系統(tǒng),宣威6期工程實施，基于現(xiàn)場總線的全通訊模式,CSPA-2000通過了中電聯(lián)組織的產品鑒定，得到了與會

5、專家的高度評價，并獲得北京科學技術進步二等獎,國電宣威7期2×300MW機組投運， CSPA-2000(V2) 系統(tǒng)研制,國電宣威6期機組投運，為國內第一套基于現(xiàn)場總線全通訊模式的300MW機組,90年代初期,,2001年,,2002年,,2003年,,2004年,,2006年初,,2007年,CSPA-2000(V2)系統(tǒng)開發(fā)完成，在大唐風陵渡電廠投運，為國內第一套基于現(xiàn)場總線全通訊模式的600MW機組，同年11月（V2）系

6、統(tǒng)通過了《中國電機工程學會》組織的產品鑒定,,2009年后,規(guī)劃院ECMS，在中電投新昌發(fā)電廠2X600MW機組投運，基于現(xiàn)場總線全分布式過程控制系統(tǒng)，通信錄波、預測性維護、電力系統(tǒng)高級應用等特色功能，極大的提高了發(fā)電廠自動化水平，具有較好的經濟性,CSPA-2000系統(tǒng)主要榮譽,獲得北京市科學技術進步二等獎北京市火炬計劃項目 北京科技獎企業(yè)創(chuàng)新專項獎 2006-2007海淀區(qū)科技項目2008年度國家重點新產品計劃項目 200

7、8北京市工業(yè)發(fā)展專項資金云南省科技進步二等獎山西省科技進步三等獎 獲得自主知識產權專利16項,CSPA-2000系統(tǒng)主要榮譽,通過權威機構檢測和鑒定CSPA-2000系統(tǒng)通過了中電聯(lián)組織的產品鑒定CSPA-2000系統(tǒng)通過了《中國電機工程學會》組織的產品鑒定通過電力工業(yè)電力設備及儀表質量檢驗測試中心檢測,自主知識產品專利16項,目錄,,,,,1.四方股份ECMS介紹2.ECMS技術發(fā)展歷程3.規(guī)劃院ECMS系統(tǒng)介紹4

8、.ECMS技術發(fā)展展望,目錄,DCS操作員站HMI,DCS控制器DPU,廠用電設備（6kV綜保、380V測控、保護）,,,,,,,,ECS系統(tǒng),,,,國內ECMS的發(fā)展歷程,DCS操作員站HMI,DCS控制器DPU電動機控制邏輯,電動機,,,,,,,,ECS主控單元電源部分邏輯,,,電源部分,ECS操作員站HMI,國內ECMS的發(fā)展歷程,ECMS國內首次實踐,宣威項目背景介紹2001年宣電六期擴建工程開始招標，云南電力集團電

9、力建設部組織了“火力發(fā)電機組一體化控制系統(tǒng)專題調研組”，調研組由宣威電廠、云南電力試驗研究所、云南電力設計院的電氣、熱控專業(yè)技術人員組成，對一體化方案進行專項聯(lián)合調研。由此，火力發(fā)電機組一體化控制系統(tǒng)技術應用研究立項。 聯(lián)合調研結束，調研組提交了調研報告,提出了火力發(fā)電機組控制系統(tǒng)一體化技術實施的可行性方案 ，標志基于現(xiàn)場總線的全通信模式的一體化ECMS時代到來。,云南宣威項目,ECMS納入DCS一體化控制,ECMS系統(tǒng)結構,ECM

10、S國內首次實踐,ECMS國內首次實踐,宣威技術經濟性分析,ECMS國內首次實踐,設備就地安裝，與DCS間通過數據交換實現(xiàn)連接，可節(jié)省大量測量、控制電纜，經濟效益顯著（根據設計院對一個應用CSPA-2000的2×300MW電廠電氣自動化工程的計算，直接經濟效益約500萬元）；采用CSPA-2000后，系統(tǒng)的電氣信息量極大豐富，且交換不受限制，與系統(tǒng)投資基本無關；省略變送器；可實現(xiàn)運行分析、畫面顯示、報表生成、打印、人機接口、事

11、件記錄、報警、事故追憶、防誤閉鎖等豐富的電氣自動化應用功能。CSPA-2000通過通信網絡（現(xiàn)場總線/網絡）將廠用電電氣部分的微機保護測控裝置組織成一個分層分布式的電氣監(jiān)控系統(tǒng)。首次將微機保護技術，現(xiàn)場總線技術實際應用到電廠電氣自動化，實現(xiàn)了電廠廠用電部分的綜合自動化。,宣威項目總結,ECMS國內首次實踐,宣威6期一體化模式取得了成功，在2003年投運以來運行非常穩(wěn)定。2007年宣威7期兩臺300MW機組采用了同樣的模式，很快順利投運

12、。到2010年運行了7年時間。2010年，宣威6期系統(tǒng)升級最新的主站系統(tǒng)，截止目前運行穩(wěn)定。 ECMS系統(tǒng)自從宣威之后在國內開始雨后春筍一樣的發(fā)展起來，宣威工程作為開創(chuàng)先河的項目先后接待學習考察的電廠和設計院有數十次之多，對國內ECMS的發(fā)展起到了很好的推動作用。,宣威項目影響,ECMS國內首次實踐,目錄,,,,,1.四方股份ECMS介紹2.ECMS技術發(fā)展歷程3.規(guī)劃院ECMS系統(tǒng)介紹4.ECMS技術發(fā)展展望,目錄,發(fā)電廠電氣

13、自動化的功能需求變化由最初的監(jiān)視系統(tǒng)變成了控制管理系統(tǒng)數據處理由原來的單純SCADA功能變成了現(xiàn)在的特色的電氣高級應用功能控制功能由原來的點對點控制變成了自動邏輯控制功能規(guī)劃院ECMS方案2007年11月規(guī)劃院組織召開《現(xiàn)場總線技術在火力發(fā)電電氣控制系統(tǒng)中應用研討會》上，確認了ECMS系統(tǒng)方案。,項目背景介紹,新昌ECMS技術總結,規(guī)劃院ECMS,規(guī)劃院態(tài)度的發(fā)展肯定了ECMS給發(fā)電廠自動化帶了的好處，對于發(fā)電廠上ECMS

14、系統(tǒng)給予了充分的肯定。 ECMS與DCS一體化方式，做到了發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的融合，從經濟性等各方面帶了很多益處。但是目前建議暫時取消與DCS系統(tǒng)的通信，保留與DCS系統(tǒng)接口 應進一步加大現(xiàn)場總線技術在ECMS系統(tǒng)的使用 ECMS系統(tǒng)要加強電力系統(tǒng)高級應用功能的開發(fā),規(guī)劃院ECMS,規(guī)劃院ECMS的主要內容2007年11月規(guī)劃院組織召開《現(xiàn)場總線技術在火力發(fā)電電氣控制系統(tǒng)中應用研討會》統(tǒng)一命名為ECMS確認了ECMS的三層系統(tǒng)

15、的分布式結構推薦采用現(xiàn)場總線為主網絡ECMS系統(tǒng)的兩個典型應用方案高級應用功能不斷完善整個ECMS系統(tǒng)由1個系統(tǒng)集成商供貨,新昌項目介紹,項目簡介：江西新昌電廠是由中電投新昌發(fā)電有限公司投資新建的，由中南電力設計院負責設計的大型電廠。本期新建為2*660MW的燃煤機組，后期計劃2*1000MW的燃煤機組。新昌ECMS采用四方公司的CSPA2000(V2)系統(tǒng)項目時間節(jié)點：2009年8月18日，1#機組廠用電帶電完成。

16、2009年9月14日，2#機組廠用電帶電完成。2009年12月15日，1#機組通過168運行。2010年2月14日，2#機組通過168運行。,新昌ECMS技術總結,系統(tǒng)結構圖,新昌ECMS技術總結,系統(tǒng)結構圖,新昌ECMS技術總結,新昌方案組網方式,綜保裝置：413臺測點信息：30377遙測：5763遙信：18996遙脈：1568遙控：4050,新昌ECMS技術總結,新昌系統(tǒng)配置,站控層：SUN服務器、操作員站、工

17、程師站、轉發(fā)工作站網絡冗余，關鍵進程冗余，關鍵數據冗余主控單元層：完全的現(xiàn)場總線系統(tǒng)冗余主控單元數據的同步與網絡切換,新昌ECMS技術總結,系統(tǒng)運行情況,2010年系統(tǒng)自投運以來，運行正常，沒有出現(xiàn)任何系統(tǒng)方面的故障。用戶維護量很少,新昌ECMS技術總結,完全符合規(guī)劃源方案一的要求完全現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 冗余主控單元數據的同步與網絡切換 跨平臺的大型監(jiān)控系統(tǒng) 多服務器結構、負荷均衡、特色的歷史庫壓縮技術基于IEC6113

18、1-3電氣控制邏輯功能發(fā)電機變壓器組操作邏輯 、發(fā)變組同期控制邏輯 、勵磁快切邏輯 、單元機組和公用廠用電系統(tǒng)典型操作邏輯 監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的高級應用功能有一個系統(tǒng)集成商供貨,新昌項目技術特點,新昌ECMS技術總結,專用監(jiān)控軟件,通用組態(tài)軟件,,,CyberControl,,分布式大容量數據庫,新昌ECMS技術特點,新昌ECMS技術特點,基于RISC 硬件平臺的Unix系統(tǒng) （Solaris、AIX、HP-UX等）,基于Inte

19、l硬件平臺的Windows、Linux及Solaris系統(tǒng),Unix,均提供工程應用資源需獨立維護，不能通用,Windows,僅提供Windows版本,通用軟件,Linux,Intel X86架構,Risc架構,完整支持工程資源通用系統(tǒng)全局管理節(jié)點維護,CyberControl,用戶根據項目需求靈活選擇監(jiān)控工作站硬件配置，無需受到軟件限制,跨平臺設計架構,優(yōu)點：功能分布，負載均衡，切換服務速度快解決龐大的系統(tǒng)功能要求下，快速

20、穩(wěn)定的功能實現(xiàn)，可靠的故障恢復能力,系統(tǒng)功能：數據采集數據處理系統(tǒng)通訊全系統(tǒng)管理歷史存儲系統(tǒng)報警報表打印……,虛擬服務,…,,虛擬服務,基于虛擬化服務的負載均衡技術,新昌ECMS技術特點,#1服務器運行,一主多備服務器架構,>> #2服務器運行,>> 其他工作站運行,一主多備的服務器架構,新昌ECMS技術特點,雙數據源技術,數據的雙重化采集：數據庫中雙份數據監(jiān)控畫面根據數據品質描述取最優(yōu)數

21、據操作根據數據的品質好壞優(yōu)先選擇數據通道,新昌ECMS技術特點,工程規(guī)范化標準化制作面向對象的建模技術數據建模：一鍵建庫技術圖像建模：畫面自動繪制、自動關聯(lián)工程標準化流程工程管理功能工程合并功能工程安裝程序制作,高效的工程效率,新昌ECMS技術特點,,產品成熟度1994年首次將現(xiàn)場總線技術LonWorks引入變電站自動化系統(tǒng)2002年首次將LonWorks總線引入到300MW機組ECMS中2008年四方的Profi

22、bus/DP首次在600MW機組上采用2008年四方現(xiàn)場總線產品首次在張家口電廠熱工電氣一體化中采用發(fā)電廠產品全面支持Profibus/DP和LonWorksLonWorks總線在變電站自動化和發(fā)電廠ECMS系統(tǒng)中大量的使用四方Profibus/DP產品在發(fā)電廠ECMS中廣泛使用工程成熟度Profibus/DP總線接入能力：ABB綜保、西門子S7200、GE綜保、蘇州萬龍、丹東華通、東大金智等等DP工程實施調試經驗豐富：D

23、P總線使用規(guī)范，現(xiàn)場布線調試技術等成熟的現(xiàn)場總線調試配置工具DTM,成熟的現(xiàn)場總線技術,新昌ECMS技術特點,,成熟的現(xiàn)場總線調試技術FDT/DTM,新昌ECMS技術特點,全面支持IEC61131-3 5種標準語言5種語言可以任意轉換全面支持電氣系統(tǒng)廠用邏輯功能廠用電間隔內閉鎖廠用電源切換電氣順序控制支持動態(tài)、增量下裝，運行實時狀態(tài)監(jiān)視,靈活的邏輯開發(fā),新昌ECMS技術特點,發(fā)電機、主變信息可靠采集設備雙重化采集，提高

24、裝置可靠性數據庫中采用雙數據源技術增加電纜鋪設，增加投資裝置可靠性（CSC-850）雙CPU、雙電源配置，通信網絡冗余（代替雙機方案）數據庫中采用雙數據源技術對于可靠性更加嚴格的條件，可增加雙重化配置,機組信息的可靠采集,新昌ECMS技術特點,全息記錄壓縮存儲技術,數據變化存儲機制、全息存儲過程量值和開關量變位CyberZip多級壓縮技術節(jié)省存儲空間數據檢索方式使用戶能夠迅速檢索到所需的詳細數據信息磁盤陣列存儲，提供數

25、據空間監(jiān)視和備份功能從嵌入式的Java Derby小型數據庫到大型的DB2，Oracle等主流商用數據庫介質,新昌ECMS技術特點,CSPA-2000系統(tǒng)軟件專家系統(tǒng)技術覆蓋集理論智能報警處理,智能化報警處理系統(tǒng),,大型監(jiān)控系統(tǒng)信息眾多實時性要求高故障信息記錄要求全面,建立智能告警模型建立智能告警專家知識系統(tǒng)庫,提供系統(tǒng)告警預處理方法提供系統(tǒng)告警輔助處理規(guī)范典型多故障診斷,最短時間匹配故障信息多類型顯示人工參與

26、處理方法,,眾多信息,,智能報警系統(tǒng),新昌ECMS技術特點,智能化系統(tǒng)狀態(tài)檢測和故障處理,,1. 提供復合工具以時間為參照對狀態(tài)數據，報警、曲線、日志、報表、圖形等記錄進行數據疊加和展示；2. 提供工具對復合數據進行數據分析和精密診斷；3. 包含常用的故障識別模式并允許對模式進行擴展；,新昌ECMS技術特點,強大工程師站,強大的工程師站功能保護故障信息系統(tǒng)：定值、錄波、保護動作信息ECS控制邏輯的組態(tài)、瀏覽ECS的系統(tǒng)自診斷信

27、息和自維護信息歷史數據的全景錄波和過程重演,新昌ECMS應用功能,新昌ECMS應用功能,定值、錄波,新昌ECMS應用功能,新昌ECMS應用功能,新昌ECMS典型的監(jiān)控畫面,新昌項目總結,整個系統(tǒng)由一個系統(tǒng)集成商供貨（包括高、低壓開關柜內的間隔層設備加快了工程的實施進度，系統(tǒng)集成商保證了系統(tǒng)的整體性能指標，滿足設計的技術要求保證穩(wěn)定性、可靠性的系統(tǒng)級設計網絡冗余、設備冗余關鍵進程冗余關鍵數據冗余出廠前的整體聯(lián)調和測試

28、與設計院、用戶的充分溝通,新昌ECMS技術總結,規(guī)劃院對ECMS系統(tǒng)應用情況的總結,2012年5月9日中國電力工程顧問集團主辦“電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)應用交流會”在武漢順利召開，與會有電力規(guī)劃設計總院、5大電力設計院，以及北京四方繼保自動化股份有限公司、南瑞繼保、國電南自、蘇州萬龍，新昌發(fā)電廠用戶等對規(guī)劃院ECMS系統(tǒng)應用情況進行總結總結了規(guī)劃院試點項目“新昌項目”設計情況新昌用戶對ECMS系統(tǒng)運行維護情況進行了介紹會議形成會議紀要

29、充分肯定了ECMS系統(tǒng)模式設計、集成商優(yōu)選，實施中要確保ECMS的安全可靠加強ECMS控制管理功能，真正做到減員增效,新昌ECMS技術總結,目錄,,,,,1.四方股份ECMS介紹2.ECMS技術發(fā)展歷程3.規(guī)劃院ECMS系統(tǒng)介紹4.ECMS技術發(fā)展展望,目錄,數字化ECMS方案1,數字化ECMS技術,數字化ECMS+NCS,數字化ECMS技術,,數字化ECMS技術,ECMS、NCS一體化方案的優(yōu)勢和特點 ：監(jiān)控全廠電氣信息

30、，實現(xiàn)全廠電源的控制。節(jié)省了傳統(tǒng)網控室的占地面積和投資；全廠電氣統(tǒng)一為IEC61850規(guī)約，實現(xiàn)了各廠家產品的互聯(lián)互通，減少了現(xiàn)場調試周期；采用IEC61850數字化標準之后，電廠能與智能電網無縫集成，減少了未來與智能電網相連的技術屏障方案基于一體化數據平臺，為各級高級功能應用提供了統(tǒng)一的數據來源?？梢詫崿F(xiàn)電動機的啟動錄波分析、故障波形存儲分析、電能量統(tǒng)計、廠用電率分析、事故追憶等功能，提高發(fā)電廠電氣運行、維護、檢修水平,,產品成

31、熟度1999年開始研究IEC618502004年3月四方公司完成了IEC61850 DEMO系統(tǒng)2005年11月完成CSC-2000（V2）工程實用化，同年通過了中國電機工程學會組織的技術鑒定，為國內第一個通過鑒定的IEC61850的系統(tǒng)2005年產品全面支持IEC61850標準，包括CSC-200系列6kV綜保裝置和IEC61850規(guī)約轉換裝置2006年開始投入工程應用2008年1月四方公司間隔層6大類設備通過KEMA公司

32、IEC61850一致性測試，為國內認證最全的廠家工程成熟度型從2006年開始，多個數字化變電站工程，積累了豐富的工程經驗ABB、西門子、GE、賽爾等；南瑞繼保、南瑞科技、南自、許繼等近幾年隨著智能電網的建設，IEC61850技術在電氣自動化中蓬勃發(fā)展，近兩年已經開始在發(fā)電廠電氣自動化中采用山西云岡電廠智能監(jiān)控系統(tǒng)改造工程中采用IEC61850技術,成熟的61850技術,IEC61850技術,AVC/AGC一體化,基于IEC6