一、问题的提出
仪电一体化火电厂监控体系是集火电厂出产工艺主动操控、工艺运转操作监督、电气设备运转操作监督等监控体系于一体的多功用、大容量、高功能的一体化归纳主动化处理计划。一致在同一渠道下的各级体系经过网络疏通的地互联并各取所需，带来的效益不只在于原有数据孤岛的消失，避免了测点的重复建造，还在于火电厂全体主动化水平的进步，更利于大型机组的建造、运转及维护。
火电厂电气微机监控体系(ECS)的功用是：完结对火电厂内电气设备的运转情况的监督;完结对火电厂内电气配送电方法的改动;完结对火电厂内电气设备运转中呈现的反常情况的处理。以上功用自火电厂呈现到今未天根本未产生实质性改变，仅在监控目标的数量，、信息量的类型上，、体系实时性要求等方面有比曾经提出更高的要求。
现在火电厂电气监控体系完结的通行形式为DCS+ECS。，即硬接线+通讯一起完结对火电厂电气设备的监控功用，见图1。
DCS经过硬接线接入电气设备的根本操控信号(合分闸操作)、丈量信号(开关状况、变送器转发模拟量)，对电气设备的操控功用及根本信息监督(开关状况监督、运转电流)在DCS完结。ECS选用现场总线技能将坐落就地开关柜上的维护测控设备内的信息接入到体系中，并经过与DCS架起网关网桥等通讯接口设备(体系服务器级)将愈加丰厚的电气设备运转工况信息传输给DCS。这种完结方法尽管节约了部分现场硬接线和就地变送器，但仍然存在由于测点信息不全面，加之DCS在电气信息收集监控及信息办理方面缺乏的问题。因而，其监控功用只约束于有限的DAS点监测及遥控操作，主动化水平较低，然后无法完结对全厂电气设备完结监控。因而，将火电厂热工操控体系和电气监控体体系一在一个工业监控体系渠道下来完结并使之能够互动，关于进步电厂设备主动化运转水平，进步电厂设备办理维护工作功率，为电厂供给质优价廉的一体化监控设备具有革命性含义。
华电南自天元操控体系科技有限公司适应这一市场需求，提出了在火电厂完结热工操控+电气监控一体化体系的设想。其根本思想是：根据老练的DCS操控体系渠道完结火电厂电气体系监控，并使热工操控体系与电气操控体系的渠道一致，消除数据孤岛，增强两大体系间的互动，还电厂一个完好的出产监控运转形式。经过二年多的理论探究和实践总算推出了在仪电一体化技能根底上以现场总线技能完结的全通讯新一代火电厂电气监控体系TCS3000，并与仪电一体化技能完结的DCS一起成功地完结了商业运转。
二、通讯ECS
硬接线+通讯一起完结的火电厂电气监控体系是根据火电厂“DCS一体化规划”形式下的一种变通的节约本钱的过渡计划，是现场总线技能于DCS电气监控部分的一种使用，但仅是根据现场总线技能完结的变电站综自体系于火电厂电气配电体系――一种特别工业环境下的移植。ECS简直能够包括对电气配电体系的一切功用要求而且是定制于此类体系的使用，那么这种移植型的ECS为何不能独立全面地完结火电厂电气监控功用呢?
2.1 难于完结现场总线技能下火电厂ECS的原因
为了满意对出产工艺操控的要求，DCS有必要完结对电气设备(负荷设备)的操控。由于这些配电设备既是工艺操控的一个根底又是工艺操控体系的重要组成部分，所以电气设备特别是厂用电负荷设备的运转工况及操控对完结出产工艺要求有很大影响，在实践使用中很难把工艺操控与对电气设备的操作分隔。加之DCS推广使用时，根据现场总线技能完结的变电站综自体系才刚刚起步，除了选用其时的DCS渠道来完结电气监控并无更好的主动化处理计划。
ECS尽管是电气监控体系的完好处理计划，但在火电厂电气监控配电体系范畴，存在与DCS不相融而导致的现在的使用约束。如前所述，ECS使用受限在于ECS不能很好的与DCS完结互动。ECS与DCS的数据交流本质上是两种网络通讯结构不同的体系间的数据通讯，有必要参加网关或网桥才干完结，而不能在对等的网络环境中完结数据通讯。这种传输速率、功率、环节、途径均受约束的通讯方法导致丰厚的现场数据中只要少部分经过ECS传输至DCS，而重要的操控数据无法放心肠交由体系间通讯完结，仍然选用硬接线来完结。
由此可见，处理ECS在火电厂电气监控方面的深化使用有必要完结其与DCS的互动。ECS与DCS的互动应当经过多层次、对等的网络架构来完结。为了便于这种互动的完结，不光应当将ECS与DCS一致在同一体系渠道下，还应当确保在这一渠道下的多层次对等网络结点的各向数据交流都牢靠晓畅，见图2。
2.2 独立完结火电厂电气监控功用的全通讯ECS
ECS作为独立的火电厂电气监控体系而存在，必先处理DCS完结工艺操控对电气设备监控的需求。DCS对电气设备监控的需求首要会集在用电负荷设备上，而且所需测点类型根据以下几种：
操控操作(DO)―― 遥控分合闸;
状况监督(DI) ―― 开关本体信号，如开关方位、手车方位、闭锁状况等;
运转监督(AI) ―― 负荷电流、功率、母线电压等。
以上测点中仅有DO/DI参加直接的逻辑操控。AI量则为运转人员判别负荷运转情况的辅佐参数，并不直接参加DCS中DPU的逻辑操控核算，只在运转界面上进行调查。以上几种数据恰是ECS经过就地维护测控设备收集交流的根本数据。
从数据的完好性上说，彻底能够经过ECS传输给DCS。为到达数据传输或交流的实时性要求，选用对等网络方法能够将不同用处的数据快速牢靠地传输到DCS各层中去。详细完结方法是：DO/DI数据的交流选用DPU与通讯办理机之间的通讯来完结;关于AI数据及部分次重要DI数据的监督选用ECS服务器上传至DCS操作员站的方法进行传输。监控体系数据流向见图3。
依图3，在站控层选用散布式网络结构的DCS能够答应体系中存在多组服务器，操作员站(客户端)能够相等的恣意调用多组服务器的数据，将ECS一致在一个体系渠道中使得ECS在体系服务器级向DCS无缝传输数据成为了或许。这种数据传输方法也就省去了网关、网桥等通讯衔接设备，体系架构愈加简单明了、安稳牢靠，数据上传功率更高。
依图3，在间隔层选用对等网络完结了DPU与通讯办理机的数据交流。DPU所需参加逻辑操控的电气设备DO/DI测点不是从通讯办理机宣布便是从通讯办理机取来，取消了DCS电气部分的硬接线。DPU与通讯办理机完结直接的数据交流，能够选用串口总线交流也能够选用以太网完结数据交流。DPU与通讯办理机通讯不管是1对1仍是一对多的方法，从数据传输的数量亦或网络衔接的数量上来说都是很少的。依据此需求定制的双向通讯体系不管从实时性仍是牢靠性上都能得到杰出的确保。尽管如此，关于特别重要的电气设备操控联锁的操作也能够保存少数硬接线进入DCS，或由专用的主动设备来直接完结，如重要设备的联锁维护(锅炉维护、汽机维护)、保安电源的主动投切等。
火电厂电气监控体系中厂用配电体系的监控操作与出产工艺操控体系并无直接联络，因而彻底能够独立在ECS中完结。完结的方法及功用装备要求与现场总线技能完结的中低压变电站综自体系根本相同。DCS不再装备独立的电气专业的操作站、办理站。ECS装备独立的电气操作站、办理站、前史站、工程师站。ECS彻底经过与就地维护测控设备、维护设备、收集设备、主动设备等电气二次设备以通讯的方法对全厂归入监控的电气设备完结监控。ECS的完结架构宜按单元机组及共用体系分隔装备。
三、全通讯ECS的完结根底
全通讯ECS完善地完结取决于通讯体系的牢靠性、安稳性及快速性，其间又以快速性最为重要。现场总线的挑选使用、与DPU数据交流、与DCS通讯三个方面的功能决议了整个全通讯ECS的功能。
3.1 现场总线的挑选及组网方法使用
3.1.1 ECS对维护测控设备通讯的接入以现场总线为宜
ECS维护测控设备通讯的接入以现场总线为宜，原因有三：
1)现场总线通讯间隔一般较长且抗搅扰才能也较好，比较契合火电厂配电设备散布的实践情况，也有利于通讯办理机会集设置、会集办理。
2)现场总线电缆材料及组网本钱低价、维护测控设备装备现场总线接口的本钱也较低。
3)ECS有必要分层向DCS传输电气工艺设备的数据，而且ECS接入设备节点数量过于巨大(单元机组的装备可达400台以上)，因而需求设置数据会集转发的网络节点，一起也利于减轻体系服务器通讯的担负。
3.1.2 两种中低压维护测控设备的组网计划
1)按工艺体系分配，通讯办理机与DPU选用1对1方法通讯。这种组网方法与DPU通讯简练，且通讯方法灵敏，但中低压维护测控设备需跨段接入通讯办理机，现场总线组网布线难度较大。
2)按配电段分配，通讯办理机与DPU选用一对多方法通讯。这种组网方法与DPU通讯宜选用以太网，经过绑定以太网衔接完结数据传输的安稳牢靠。网络布线简练，抗通讯搅扰才能强。特别关于高压工作段，也可按大的工艺体系分配多个通讯办理机，可将通讯办理机的外部网络衔接数操控在6个以内，有助于进步网络通讯功率。关于大型机组，低压配电段也是依照大体系的工艺分配来的，因而低压段也可按配电段分配通讯办理机。
3.1.3 现场数据快速更新的确保
现在在ECS使用较为广泛的现场总线有RS-485、CAN、Profibus-DP、LonWorks等，其间以RS-485总线支撑的厂商最多，使用也最为广泛。固然，在这几类总线中以RS-485总线的通讯速率最低
