调度集控一体化系统（通用5篇）
调度集控一体化系统 篇1
广州地区电网使用的2套调度集控系统均为国内第4代调度集控系统，分别为DF8003与OPEN3000系统。其主要特点：支持调度与集控的一体化、面向对象、使用标准通信中间件和数据库中间件技术，同时具备了容纳超大型地区电网调度20万点以上数据结构的能力。
1 广州调度集控系统特点
广州地区电网使用的2套调度集控一体化系统有许多新的特点。
1.1 调度与集控的一体化架构
在传统的EMS调度主站系统基础上加入了集控的元素，通过调度数据网的扩展，将系统的终端延伸到集控中心。调度集控一体化的优势在于电网信息的完全统一使用和维护，有利于调度与变电运行的集约化，更加适应复杂化程度越来越高的电网结构。调度与集控用户群的增加并非简单的数量上增加，而是电网监控职能与管理体系元素的增加。例如，广州地区调度员关心的为主网系统的情况;而监控中心、巡检中心这些集控点值班员关心的是某个站内设备的情况。不同信息送到不同的用户界面，这就是调度与集控的一体化的基础，信息分流。广州调度集控系统架构简图如图1所示。
1.2 双调度集控系统基于国际标准的信息交换
双调度集控系统基于国际标准的信息交换在广州地区调度已经实现。广州电网主备调度集控系统信息交换的实现主要包括3个方面：数据库信息、图形、图模对应关系。
2套调度集控系统信息交换流程参见图2。
1.2.1 数据库信息的交换
数据库信息的交换主要使用基于通用信息模型CIM(Common Information Model)标准的可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)文件进行数据交换[1]。CIM定义了EMS信息模型中几乎所有的主要对象以及这些对象的公共类、属性和它们之间的关系，覆盖各个应用的面向对象的电力系统模型。为了保证良好的可控性与校验功能，数据的交换是异步且全模型方式实现的。全模型导入的导入方式是通过比较新旧2个CIMXML文件之间的差别，并根据此差别来更新数据库中的模型。采用CIM/XML格式作为模型交互的标准格式，可以实现不同系统之间模型数据交互。
1.2.2 图形交换
图形交换，指的是将外系统提供的符合规范的可缩放矢量图形SVG(Scalable Vector Graphics)文件转换成本系统平台内部格式(见文献2的描述)。
1.2.3 图模对应关系交换
图模对应关系的交换主要包括厂站一次接线图及图形内所有图元。所有图元自动链接数据库，不应出现错误链接或者无链接的情况。厂站一次接线图连接准确无误差。热区调用的大小、位置、调用属性(包括调用界面及程序)不丢失。
在广州主备调度集控系统基于国际标准的信息交换中也面临着一些问题。由于工程开始有某些特别的需求，在2套调度集控系统中，设备名称不是按照某种规范进行录入的。虽然实际设备名称规范基本是按照电力行业调度规程制定的，设备名称是由用户在生成和维护系统时确保的，系统也不会对名称进行任何的限制。
在长期的运营过程中，由于设备不断的增添、删除和无统一的命名规则，导致SCADA数据具有一定的随意性[3]。2套系统设备名称的不统一必然带来基于国际标准的信息交换的混乱，即使采用映射表的方式转换效果也不是很好。在大量的设备中，是否所有的设备名称都完全符合想象中的映射规则很难保证。系统曾经尝试进行名称映射，涉及了80多条转换规则，花费了大量的时间实现后发现还有20%～30%的设备无法匹配，证明采用映射表的方式纯粹是加大了维护工作量。国内外每一套EMS系统都有自己的特点，数据的结构与内容拥有自己相应的规则，如果无论在哪个系统上进行建模，都考虑另一个系统如何命名，这很可能导致这种双系统配置模式无法发挥各套系统的特长。要实现完全免维护的数据交换，只能局限于使用系统的基本功能，所以对于被导入模型数据和图形的系统，还是作为应急备用系统比较合适。
1.3 继电保护信息系统的集成
继电保护信息系统是一个继电保护运行管理系统，同时又是一个辅助分析和辅助决策系统。调度集控一体化系统信号的采集不局限于变电站的硬接点信号，还包括微机保护的配置与报警信息。调度集控一体化系统利用南方电网103规约从保护子站读取保护装置的具体配置和定值。保护子站实时地向主站传递保护装置的报警信息，这样保护动作信息可以实时地反映在调度集控一体化系统的告警窗。保护信号、录波文件又由调度集控系统传递到保护信息分析应用平台进行更加专业细致的分析。系统可以实现对电网的在线仿真和分析，在调度员培训仿真DTS(Dispatcher Training Simulator)系统应用中集成了继电保护信息后将更加真实的电网场景反映给电网运行人员，为电网运行人员提供宝贵的电网实操作经验。继电保护仿真对DTS模拟系统在事故情况下的继电保护装置动作及运行情况有着重要的意义[3,4,5,6]。广州继电保护信息系统构架图见图3。
1.4 可视化功能模块集成
利用可视化技术，可以实现文献[7]中提到的“动用人类各种感官，实现人和计算机的全面沟通”。可视化功能是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转化为图形、图像，以直观的形式表示出来。使用OpenGL技术的可视化功能已经无缝嵌入广州调度集控系统，主要为三维等值线/面的使用。
实现等值线或等值面的关键是用空间插值算法建立数学模型，然后进行着色。电力系统可视化运行数据的过程包括4个步骤：过滤、映射、绘制、反馈[8]。在广州调度集控系统可视化模块中主要使用了克里金插值法(Kirging)和反距离加权插值法(Inverse Distance to Power)。等值线主要包括母线等值线、线路等值线等。母线等值线主要是沿着母线图形的中心点，按照母线的数据和给出的着色范围进行填充着色。例如，采用冷暖色作为着色范围，电压越高的母线颜色越接近暖色，电压越低的地方越接近冷色，这样在网络母线电压图上就可以直观地观察电压分布情况。线路等值线主要是按照线路潮流的数据和给出的着色范围进行填充着色。同样的道理，线路的负荷轻重可以非常直观地观察。如果想对区域的潮流或者电压分布更加直观了解，可以将等值面用3D视图的方式显示出来。具备可视化功能的电网电压色温图可以直观且快速地让电网运行人员了解电网的电压现状。
1.5 双热系统的配置
冗余系统的技术方案取决于空间、目的、功能、技术要求、通信要求、维护量、费用等，而双热系统的配置与网络安全分区配置可以提高系统可靠性[9]。电力自动化网架的庞大与复杂导致数据采集问题的发生难以杜绝，双热系统的配置比主备系统配置更加能够满足大型地区调度对EMS高可靠性的需求;而横向隔离装置、纵向加密认证网关、安全拨号网关的广泛使用和合理布局提高EMS的网络安全;独立的网络监控系统为EMS系统的底层稳定性提供了保障。
由于双系统共用交换机来节省成本和减低网络复杂性的方式比较受欢迎，但是需要注意许多复杂结构网络的问题。广州调度集控系统主要网络架构参见图4。
1.5.1 选择2层还是3层网络架构问题
一般超过20多个网络交换设备的网络系统建议选择3层结构，否则容易使信息经过2个交换机时，有可能不断恶性循环而产生广播，出现严重的广播风暴，造成系统瘫痪。对于广州这样的大型调度集控系统，由于引入了分布广泛的大量的集控交换机与工作站。整个广州调度集控系统有近80个网络设备。第2层交换暴露出弱点：对广播风暴、异种网络互连、安全性控制等不能有效解决，所以整个广州调度集控熟数据网络构架宜采用3层的网络交换结构。
1.5.2 选择快速生成树协议还是生成树协议问题
生成树协议的主要功能有2个。
a.在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。
b.在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。
如果当前的网络包含了很多在交换机之间的第2层的连接，特别是如果在做许多的虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)聚合，就要认真考虑快速生成树协议，这有助于改善交换机失效后的恢复时间。根据对定时器的设置情况，恢复时间可以是3～60 s，如果不需要定时器调整(timer-tweaking)，恢复时间只需100～300 ms。
1.5.3 选择RIP协议还是OSPF协议问题
相比选路信息协议RIP(Routing Information Protocol)而言，开放最短路径优先协议OSPF(Open Shortest Path First)更适合用于大型网络，主要体现在OSPF没有跳数的限制，支持可变长子网掩码VLSM(Variable-Length Subnet Mask);使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时使用触发更新，提高了带宽的利用率，收敛速度快且具有认证功能。
2 应用过程中出现的问题
2.1 集控工作站资源释放问题
广州调度集控系统原先使用debian3.1版本的linux作为DF8003的集控工作站。在使用过程中发现由于Xfree86占用太多资源而造成集控工作站图形界面速度慢甚至死机的情况。据调查，其他地区调度也存在linux系统启动界面达到一定程度时，容易出现X-Window资源不足的问题[10]。debian3.1使用XFree86作为其X-Window系统的其中一个实现，但第三方程序开发容易造成资源无法正确释放，出现系统速度逐渐减慢的情况。当前较新的debian4.0与redhat4.0企业版已经没有使用Xfree86的x-sever，而是用新的XFree86 4.4 RC2版本，或者称作XOrg的X-Window系统，经过测试后发现XOrg较好地解决了这个资源无法释放的问题。
2.2 系统稳定性
系统稳定性主要包含系统程序稳定性与数据库稳定性。系统程序的稳定性问题常见的是数组溢出和程序逻辑的错误，只有靠严格的测试与版本管理才能够杜绝这种错误发生。国内厂家最常见的数据库稳定性问题在于对边界问题的考虑不够周到。在广州调度集控系统中常发生由于某种类型的记录数目超过了数据库规定的最大限制而发生的系统稳定性问题，这样的类似问题应做到预先考虑，在数据表的记录达到90%或者其他一个特定的比例时应该发出报警，避免问题的发生。对于数据库与程序数组的规划要考虑到电网的容量与规划，这样可以有效提高系统的稳定性。
2.3 原始数据的准确性
“8·14”美加大停电的事故中，不准确的数据输入到中西部独立输电系统运营者MISO(Midwest Independent System Operator)的状态估计软件中，第一能源公司FE(First Energy)控制室内告警和记录系统失效，几个FE的远程测控终端RTU(Remote Termina Unit)故障，直至FE的EMS/SCADA计算机故障。使得FE的调度员失去了EMS/SCADA实时监控电网安全运行的重要(唯一)技术手段。再完美的调度系统，也要以站端自动化的准确数据来源为基础[11]。
3 提高复杂调度集控系统安全性的新方法
目前，调度集控系统在大型城区电网的应用的问题主要集中在系统的容量和功能越来越强大，但是面临的安全风险却越来越大。这样的风险往往是由于系统的复杂化与网络化带来的。在这种形势下，针对复杂地调系统的运行安全要使用新的方法。
3.1 图形的管理发布机制
图形的准确性直接影响到调度集控运行人员的判断。图形状态的划分，即调试态、发布态、完成态的建立保证了调度员、集控员被误导的可能性降到最低;图形的独占功能保证同一时刻内同一幅图形在全系统内只可能被一台工作站打开与编辑，避免了图形维护的交叉。.
3.2 针对遥控安全性设置的安全机制
广州调度集控系统指定了所有遥控操作必须在间隔图内操作，禁止在厂站接线图上进行操作，避免了“走错间隔”情况的发生;遥控需要录入用户口令，并且需要重新录入要遥控的设备编号，很大程度上避免了控错开关的可能性。对于调试进行中的厂站，系统管理员可以关闭整站的遥控。.
3.3 封锁数据库中调试完成站的参数修改权限
数据库内的变电站远动信息表在调试完成后即可将该站所有参数封锁，保证了调试后数据的不可篡改性。
3.4 良好的系统运行环境和快速切换
利用现有的EMS系统数据采集和报警功能，通过EMS系统来监视系统的运行环境。如将UPS的工作状态通过RTU扫描送到EMS系统，当外部电源中断、UPS电池电压过低都会从EMS系统发出报警提示，便于对设备故障进行及时处理[12]。在系统侦测时段中适当选取判定次数和执行间隔的可变间隔的侦听程序方法可缩短故障切换时间[13]。
4 系统发展方向
按照国内大型地区调度的自动化水平，离全面闭环控制的智能调度阶段还有一段距离，但是在多个局部实现闭环控制的调度集控系统目前还是可行的。多个局部实现闭环控制的调度集控系统可以形成基于混成控制系统的构架。混成控制系统以事件处理为核心，通过定义事件将经济运行和安全运行目标统一到一个处理框架内，实现复合目标趋优化控制[14]。要实现这个目标，就要很好地设计EMS应用软件的支撑环境，应用软件对实时、历史、未来和培训的多态支持，以及各应用软件之间的功能整合等问题[15]。以本体论的多智能体为基础的EMS与传统的EMS相比，在系统的开放性上更符合电力系统发展的趋势[16]。在统一平台支撑下，WAMS和EMS的一体化将有利于WAMS和EMS应用功能的进一步扩展[17]。
5 结语
本文对调度集控系统在广州电网的应用进行了阐述，分析了广州电网调度集控一体化系统的优势和问题，提出了提高复杂调度集控系统安全性的新思路。
调度集控一体化系统 篇2
南京化工厂隶属于中国石油化工集团公司，始建于1947年，是全国大型有机化工和精细化工生产骨干企业，原化工部确定的我国化学工业16个生产基地之一，1995年进入国家经贸委确定的全国512家重点企业序列。工厂现有在岗职工2500余人，各类专业技术人员700人，总资产7亿元。
南京化工厂生产有机中间体、橡胶助剂和氯碱三大系列40个品种，产品自我配套能力强，精细化程度高，自成体系，优势互补。经过50多年来持续不断的技术改进和几轮技术改造，产品质量稳步提高，规模效益逐步显现，经济技术指标跨入国内外先进行列，产品于1997年通过ISO9001质量体系认证。工厂下设12个化工车间、4个辅助车间、3个专业公司、1个专业化污水处理厂，拥有35套生产装置，其中硝基苯、硝基氯苯、RT培司、间苯二酚、氯化苯、防老剂4020、防老剂4010NA及防老剂RD等装置的生产规模处于领先地位，产量可达420kt/a。工厂技术力量雄厚，科研生产和质量检测手段先进，其“兰花牌”商标为江苏省名牌商标。
近年来，南京化工厂紧跟时代步伐，依托中国石油化工集团公司，深入实施大企业、经济国际化、科技兴厂、名牌产品、人才战略，推进体制、机制、管理、技术、文化创新,优化产业结构，培育核心竞争力，提升传统产业，为实现跨越式发展奠定了坚实的基础。
在经济全球化的背景下，南京化工厂注重发展外向型经济，面向全球，加强对外合作，参与国际分工，与跨国公司建立了稳定的贸易合作关系。2001年，以中国加入世贸组织为契机，组建了全资子公司——南京九州化工进出口有限责任公司，按照国际惯例，独立开展业务，实施产品多元化进、出口，经营领域日益拓宽。
南京化工厂地处南京市北郊，长江之滨，风景秀丽的燕子矶畔，区位优势明显，交通便利快捷，拥有铁路专用线、自备机车、专用码头、轮驳船和完善的储运系统，产品市场覆盖全国31个省、市、自治区，并远销欧美、东南亚等20多个国家和地区。
二、生产调度工作对信息化的需求
生产调度工作是化工企业生产运行管理的一个重要环节，调度工作是一个实时性极强的工作，而调度工作又与生产的各种信息紧密相关。通过电话汇总全厂生产信息来组织指挥生产或依靠调度员深入生产一线来获得信息，往往由于语言表达不确切或信息滞后等原因造成对现场出现的各种复杂的情况不能及时的进行分析、判断和决策，尤其在生产过程中各种工艺参数都在变化，如电器开关跳闸、设备故障、工艺控制参数超标等等，依靠简单的调度手段，容易延缓处理时间。同时在调度工作中对重要的生产工艺参数以及生产过程中出现的故障都需要准确及时的记录并作为资料保存，为生产活动的分析提供依据。因此必须建立一个强有力的、科学化的调度指挥系统。
南京化工厂作为一个具有50多年历史的老企业，产品品种多、品种之间配套性强、且生产过程大多易燃、易爆、高温、高压、有毒，如何把生产调度人员从被动的紧张的局面中解脱出来，减少人为的不确定因素，加速各部门之间的信息传递，使生产运行管理工作最优化显得十分必要，长期以来，我厂一直坚持生产调度管理系统向着科学化、自动化、智能化方向发展。早在1991年我厂就建立了一套“生产调度计算机辅助监测专家系统”，对全厂各主要工艺参数以及开关量进行实时监测，并完成数据处理、图形显示、越限报警以及制作报表等功能。
随着企业生产规模的不断扩大，在厂领导的关心和支持下，在2000年初我们以新上一台CTC160程控调度机为契机，总结“计算机辅助监测专家系统”的成功经验，与调度机生产方——杭州指挥通讯设备有限公司经过多方探讨、协商、互相合作成功开发了一套具有现代化水平的生产调度管理系统——南京化工厂数据采集与调度机一体化系统。
三、系统构成及功能设置
⒈ 系统构成：本一体化系统由数据采集系统、调度机部分以及局域网三部分组成，系统结构图如下：
⑴ 数据采集系统。南化数据采集系统使用国外优秀的工控组态软件Citect和性能价格比较高的ADAM 4000系列数据采集模块，运行在WINDOWS NT4.0操作平台上，采集信号可以是传统上的模拟信号4—20mA或1—5V，也可以是数字信号。电信号经过采集器后，变成数字信号，并以RS-485总线形式，利用企业内部电话网传送到调度室数据采集服务器上。数据采集系统动态显示现场各采集点的数据（数据刷新≤1S，精度上与现场仪表数据相差≤0.5%），并且把采集数据进行各种处理，如生成各种报表：班报、日报、月报等，生成趋势曲线且曲线连续。调度人员通过计算机可以实时了解现场各种生产情况，一旦出现异常情况，调度人员可以第一时间获得信息并迅速进行协调、处理。从而使调度管理工作一改以往的被动调度到主动调度，大大提高了调度管理效率。
⑵ 调度机部分。数据采集系统成功地与CTC 160门数字程控调度机实现一体化，平时，通过调度机与各岗位进行通讯联络并利用计算机对电话内容进行录音，一旦出现越限报警，数采系统将发出声光报警并通过调度机使现场相关话机振铃，同时利用系统预先设计的自动语音播报系统告之相关工作人员各种异常信息，提醒工作人员对异常情况进行检查，并迅速采取相应的措施。
⑶ 局域网部分。通过建立小型局域网实现数据共享，我们在三位厂级领导办公室设置了三台计算机，通过局域网可以随时访问数据采集系统服务器上的数据、数据同步显示，为厂领导实时了解全厂生产情况并做出各种决策提供了更加及时准确的依据。
⒉ 数据采集系统主要功能设置
⑴ 采集站：针对工厂特点，我们设置了十二个数据采集站，其中8通道模拟输入模块13只，16通道开关输入模块12只。对全厂各主要生产装置的重要工艺参数以及开关量（共80个模拟量、123个开关量）进行采集，每个采集站动态显示现场各采集点的数据（每秒刷新一次），同时各采集站内分别设置了生产工艺流程图、工艺卡片以及生产装置实景图等三个菜单项，可方便的点击进入，供调度员进行观测、学习。其中工艺流程图采用模拟动态画面并契入采集到的工艺参数值实时动态显示。
⑵ 主测参数表：对不同车间、岗位采集到的影响全局的重要参数（公用工程系统的主要运行参数）进行汇总，集中监控。⑶ 趋势图：通过对各采集数据的处理可方便的生成趋势曲线，曲线连续且每2秒刷新一次，趋势图中的曲线可任意添加或删除，所有曲线都可以往前追溯一年之内的历史数据，调度人员可以通过查看曲线全程了解各种生产情况。
⑷ 全厂地貌：提供全厂地貌图并在对应位置标出全厂十五个高压配电间所在地点的图标，点击图标可方便的查阅各高压配电间的系统图，一旦供电系统出现故障可迅速的对系统图进行调阅。
⑸ 全厂供电：提供全厂10kV供电线路系统图，并标示出相应的开关位置。利用开关量模块采集器对相应的开关量信号进行采集并显示在供电线路系统图上，一旦10kV线路出现跳闸，数采系统将能立即监测到相应的跳闸开关，10kV供电线路系统图中对应的发生跳闸的开关将由正常运行时的绿色变成红色闪烁，并发出声光报警，同时数采系统将自动进入预先定义的专家决策系统，专家系统将准确的给出发生跳闸的线路、具体的影响范围以及紧急处理的预案，这样调度员将在第一时间获得相关信息，从而能在较短的时间内按预案要求进行紧急处置，最大限度的降低了因电器线路跳闸对生产产生的冲击。
⑹ 系统报警：分为硬件报警和采集点报警两种。系统实时监视各采集模块的状态，准确记录工艺参数出现越限报警时的数值、时间以及经过处理后恢复正常的时间，做到有案可查，为生产分析提供了可靠的依据。
⑺ 系统数据库：通过对采集数据的处理，生成各种报表（班报、日报、月报），可方便的进行打印并作为资料保存。
⑻ 用户注册：出于对系统安全方面的考虑，系统对于一些机密性的资料或重要的参数设置等，通过设置严格的等级权限来加以保护，共分为一般调度员、调度管理员、系统管理员三个等级。
⑼ 系统维护：通过用户注册密码确认后方可进入系统维护菜单项，对系统进行相关维护，如报警的设置与删除、参数值的修改、调整等，操作比较方便。
⒊ 专家决策系统和自动语音播报系统
作为整个软件的一部分，在数据采集与调度机一体化系统中，我们针对工厂实际情况，加入了专家决策系统和自动语音播报系统 ⑴ 专家决策系统：专家决策系统起着辅助决策和辅助咨询的作用，一旦通过采集点采集到的被测量值出现异常情况（为防止出现误报，要求连续5秒保持状态），系统将自动检索并进入用于事故处理的专家决策系统画面，调度员将能够迅速获得相关异常信息，并提供了紧急处理预案辅助调度员决策指挥。专家系统汇集了调度人员几十年工作中积累的丰富经验，该系统的建立使调度工作更加丰富、完善，从而成为深受调度工作人员欢迎的智能工具。
⑵ 自动语音播报系统：自动语音播报系统是实现调度机与数据采集系统一体化的重要部分。一旦出现越限报警等异常情况，系统将根据相关检索，找到对应的提示短语，通过调度机振铃，自动向相关岗位发出语音提示，提醒对方进行检查并采取紧急措施进行处理。该系统还有一个优点在于如出现大面积的供电线路跳闸等紧急情况，岗位上大量的电话同时打上来，通过自动语音播报系统利用调度电话可向相对次要的岗位进行简单语音说明情况，要求其采取应急处理措施、并注意安全。而调度员则可以集中精力对出现问题的部位以及影响到全局的岗位和牵涉到安全的地方进行紧急协调处理，避免滋生灾害的产生。
四、系统运行情况和效果评述
该系统从2000年开始在调度室投入运行至今，故障率较少、可靠性较高，达到了预期设计要求。深受调度工作人员欢迎，成为调度人员在工作中不可替代的一双眼睛。其优点主要体现在以下几个方面：
⑴ 信息的传递和处理迅速、准确、可靠，为正确的指挥生产和领导决策提供了可靠依据。调度员通过该系统可以迅速、准确的掌握全局或局部的生产情况，改被动调度为主动调度，增强了调度指挥的主动性和灵活性，大大的提高了调度指挥的快速性和准确性、从而极大的提高了工作效率。另外，通过网络的设置，厂领导和部门领导可以很直观的了解到最新的生产情况，从而为领导做出各种决策提供了更加及时准确的依据。
⑵ 将生产运行管理和安全监控熔为一体。通过对工艺运行参数的实时监测和越限报警设置，调度员也可以及时发现事故隐患，及时调整或采取防范措施，避免事故的发生和扩大。⑶ 系统的功能设置，有利于各种情况分析。系统提供的各种图形（如趋势图、状态图）、报警的设置与记录以及数据的存储等功能，为进行生产情况分析、事故分析提供了可靠依据。例如：外供电波动对我厂电解系统的安全稳定运行影响很大，以前和供电部门交涉总是出现扯皮现象，后来通过我厂提供的准确的外电网电压波动趋势图，对方才予以了足够重视，有效的避免了因为外电网波动对电解系统可能造成的冲击。
⑷ 经济效益显著。通过该系统对生产进行有效监控，保证了生产装置的安全、稳定、经济运行，为提高产品质量、降低消耗提供了可靠保障，取得了较为明显的经济效益。
调度集控一体化系统 篇3
1 实施继电保护故障分析系统所面临的几个问题
目前在很大程度上国内的继电保护故障分析系统仍然处在探索阶段，缺乏完整规范性的系统应用开发准则，系统的定位、作用以及各种应该实现的应用还没有被充分的认识，仍旧存在着一定程度的随意性，系统所发挥出的作用，还达不到应有的效果，主要问题有以下几个方面：
1)信息交换与数据汇集缺乏规范性
在设计系统的过程中，必须要确定与谁实现数据的交换，怎样交换以及交换什么，要考虑数据的安全性和完整性，还需要着重考虑，电网调度以及整定软件交互，变电站及监控系统交互，地调及检修系统交互等问题。但是，在客观上由于地域、工程以及用户都有着不同的要求，就造成了工程实施规范的标准化以及规范化困难。为了适应未来应用发展的需求，应该从应用的角度给予明确。
2)系统功能定位和构架设计模糊
系统建设问题和系统的功能配置问题，在故障分析系统的初期建设过程中，一般都是以保护专业的应用角度来进行考虑，对信息的处理及其来源，较少有从电网事故的处理提供相应支持的角度进行考虑，对故障分析系统信息的特征、系统应解决的问题、信息的来源、目前各种应用的相关性、信心的处理方式等并没有形成系统性的应用分析。
功能的扩展以及系统建设因为存在这种模糊性以及缺乏系统性，没有根据应用的类别实现分类传送，信息没有进行区别分类;目前采用调制解调器拨号上网方式的相对较多，缺乏信息传输的相应配套设施，往往由于传输环节存在问题造成电网发生事故，导致数据不能有效进行了传输;信息就如缺乏统一性，不规范;没有实现其他应用专业的有效关联，系统的主要作用定位于继电保护人员的事故动作情况分析，例如动作统计分析、整定分析等。
3)工程实施存在一定困难
相关的数据系统在工程实施过程中，需要从其他设备中才能获取。但是现场录波、保护的传输格式和数据接口因制造商而异，也就是说因为软件版本的不同同一型号的设备也会存在较大差异的信息输出格式和通信规约。需要大量的工程协调工作，才能实现不同设备之间的技术配合。
2 继电保护故障分析系统的安全防护重点
2.1 防止数据传输泄密
即使被截获也尽可能不被破译，同时尽量降低信息被截获的可能，这是在信息传送环节上的具体要求。
2.2 防止各种攻击手段
对攻击的防范需采用专业手段，对如，恶意程序或者是拒绝服务等一些常见的攻击方法进行有效防范。
2.3 防止非法访问
系统应该做到不允许越权访问，指允许合法用户从合法终端发起访问，同时访问可控是必须要做到的，其具体有三个方面的内容：
做到访问的用户可控;
做到访问的终端可控;
做到访问的权限可控;
4)防止数据伪造和篡改。
为了防止数据的伪造和篡改，系统应该提供数据鉴别技术。
在这里需要强调的是，安全自动装置、继电保护以及故障录波器的可靠、独立、安全运行，本系统的任何行为绝对不能构成影响。
3 安全防护的基本手段
安全协议、保密性、访问控制，继电保护故障分析系统可以从以上三个方面入手。可以采用如加装专用的安全隔离装置等技术手段。
3.1 反向专用安全隔离装置
我们知道，反向专用安全隔离装置的主要作用就在于传递数据，是唯一的一个数据传输途径，其可以将III安全区中的数据传递到I/II安全区。该装置集中接收从III安全区发送到I/II安全区的数据，并进行相关处理，如有效性检查，过滤内容以及验证签名等，然后在将这些经过处理后的数据转发给I/II安全区中的接受程序。以下为数据传输的相关流程：
1)需要进行发送的数据在发送给反向安全隔离装置之前，要先对III数据安全区中的数据发送端签名。
2)在接收到相应的数据信息之后，在进行签名验证的同时，反向专用安全隔离装置，对数据的相关内容以及有效性进行相关的过滤以及检查等处理。
3)数据通过进行处理之后，发送给I/II安全区内部的接收程序，有如下具体功能要求：
(1)应用数据的内容具有有效性检查的功能;
(2)非网络方式的安全数据传递在两个安全区之间可以实现;
(3)基于通信方向、传输协议、MAC、、传输端口、IP的访问控制和综合报文过滤;
(4)具有应用网关的功能，可以实现应用数据的接收及发送;
(5)具有以数字证书为基础的解签名以及数据签名的功能;
(6)防止穿透性TCP联接;
(7)支持NAT，隐藏MAC地址，虚拟主机IP地址，支持透明工作方式。
3.2 正向专用安全隔离装置
正向安全隔离装置具体功能如下：
1)禁止从安全III区到安全区I/II的TCP应答携带应用数据，应用层与表示层数据完全单向传输。
2)基于通信方向、传输协议、MAC、传输端口、IP的访问控制和综合过滤，支持NAT;
3)支持应用层特殊标记识别，具有可定制的应用层解析功能。
4)保证了安全隔离装置两个处理系统不同时连通，实现了两个安全区之间的非网络方式的安全的数据交换。
5)基于图形化的管理界面，证书的管理人员认证，维护管理方式方便、安全。
6)隐藏MAC地址，虚拟主机IP地址，工作方式透明。
7)只允许数据单向传输，隔离装置内外两个网卡自爱装置内部是非网络连接。将内外两个应用网关之间的TCP联接，分解成内外两个应用网关分别隔离装置内外两个网卡的两个TCP虚拟联接，禁止两个应用网关之间直接建立TCP联接。防止穿透性TCP联结。
4 结论
结合中国智能电网的建设目标，继电保护故障分析系统能够在发生事故后对故障电流进行仿真计算和事故回放，能够对电网定值进行计算和校核，对电网的运行状态能够实时进行分析，动态调整保护定值，能够促进继电保护管理真正实现智能化。
参考文献
[1]赵爽,任建文,周明.分层式电网故障诊断系统的设计与实现[J].电力系统自动化,2003(3).
调度集控一体化系统 篇4
关键词：集控中心调度系统,梯级水电站,位置选择比较,经济调度
0 引言
日鲁库、中古、汤古沟水电站工程位于九龙河流域四川省九龙县汤古乡境内,始于鸡丑山脚下,止于百尼电站取水口,平均海拔高程在3650m以上,省道(S215)贯穿3个电站首尾,交通便利,距成都约585km。3个电站都是以发电为单一开发目标,无防洪、航运、灌溉、漂木等综合利用要求。
3个水电站均为引水式电站,由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽3部分组成。主要建筑物有:底格拦栅坝、沉砂池、暗渠、引水隧洞、压力前池(调压井)、压力管道、发电厂房、尾水渠及升压站等。
四川省九龙县汤古电力开发有限公司将日鲁库、中古电站、汤古沟电站及110kV升压站实行统一管理。为减少各水电站运行值班人员的数量,提高电站运行管理水平,改善运行人员生活环境,在中古电站旁管理站内建设集控中心调度系统,由集控中心调度系统集中监控并接受甘孜州地调调度。
1 集控中心梯级调度系统
集控中心计算机监控系统与各梯级电站采用单模光纤以太网连接,集控中心的生产管理和运行人员可以通过该系统对整个梯级电站的主辅设备进行实时、准确、可靠的操作,有效地完成各电站所有被控对象的安全监控,以及整个梯级电站的经济调度;可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势。
集控中心计算机监控系统接受电网调度机构命令,实现对各梯级的集中监控功能。
集控中心计算机监控系统支持各种应用软件及功能的开发应用,支持第三方软件在系统上无缝集成和可靠运行,支持数据网络通信,并能方便地与其它系统通信。
集控中心计算机监控系统符合安全防护的规定,严格执行国家经贸委关于“电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定”的要求。
集控中心计算机监控系统高度可靠、冗余,其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行,系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均达到行业标准《水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578)》及《电力系统调度自动化设计技术规范(DL5003)》的规定。
集控中心计算机监控系统为分布开放系统,既便于功能和硬件的扩充,又能充分保护应用资源和投资。分布式数据库及软件模块化、结构化设计,使系统能适应功能的增加和规模的扩充,并能自诊断。
系统实时性好、抗干扰能力强。人机接口界面友好、操作方便。
远方中心计算机监控系统为容错设计,不因任何一台机器发生故障而引起系统误操作或降低系统性能。
计算机监控系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构和汉化系统。
系统支持在线及离线编程,远程编程维护。
该系统可广泛应用于大、中、小型梯级水电站、水电站群的联合调度和控制。
1.1 性能特点
依据梯级水电站群的水能资源,电网对各电站不同出线的电量需求,各电站水轮发电机组及主要设备的工作状况等都做出详细数据资料,在此基础上,统筹考虑电网需求、经济利益优化等因素,做出实时的发电出力安排,充分发挥上游水库对径流的调节作用,提高整个水电站群的能量效益。
1.2 主要功能
计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对梯级电站被控对象的安全监控;数据采集和处理;安全运行监视及事件报警;梯级控制与调节;梯级、站级自动发电控制(AGC);自动电压控制(AVC);远程控制、调节和省中调(梯调、网调)调度的控制、调节;运行参数统计记录与生产管理;全梯级发电与输送电量、损耗电量平衡分析;系统自诊断与冗余切换;软件开发与维护;梯级联合经济调度控制(EDC);网络信息安全防护。
1.3 特点
(1)开放式系统。
该调度系统实现了软件、硬件、数据及用户交互方式等各方面的标准化接口,在系统上考虑到了MIS网、负荷控制、模拟盘、卫星钟外接设备,能方便地与其它系统集成,成为一个贯穿于整个梯级电站的大系统。
(2)分布式系统。
该调度系统采用了符合现代开放式系统标准的可扩充、分布式体系结构来取代传统的集中式系统,SCADA工作可以在不同的机器上协调进行,有效地降低了网络中各工作站的负荷。将整个网络作为一个多CPU的计算机系统,通过任务管理器合理地分配网络计算资源,管理系统中各模块的协调运行,监视网络站点的各个进程和线程,动态挂接模块,纠正局部模块的异常运行状态,从而在整体上提高系统的运行效率和可靠性。
(3)智能通信处理装置。
为提高整个系统的安全性、可靠性,提高系统运行速度,采用了模块独立的通信处理装置。该装置采用智能化设计,提供高的运算精度和可靠性,接口界面友好,中心频率、波特率均可根据需要调节。
(4)采用WINDOWSNT网络操作系统。
采用了跨平台的WINDOWSNT网络操作系统,既可以在服务器和工作站(可采用CICS或RISC技术)上运行,又可以在微机平台上运行。这种设计方案保护了用户的投资,不受平台限制,满足开放式系统的基本要求。
(5)通用完备的数据库管理系统。
SCADA/EMS/DMS系统是多模块、网络分布的计算环境,要求系统的数据库能够提供开放、统一的数据访问,而且SCADA/EMS/DMS系统对输入数据的准确度又有较高的要求;随着系统所需数据量的急剧增加,数据库必须能够实现大容量的数据存储和高速访问。采用开放的数据库连接标准(ODBC),用户可任选ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等商用数据库,支持工业标准的SQL数据库查询语言,实现了网络范围内数据访问的透明性。
只要在数据库管理系统的系统基本参数中将系统中各种参数的容量加以修改,就可以轻松地扩充或减少系统的容量,且修改后,系统以前的参数自动调整,不须做任何修改。
(6)彻底的C/S(客户/服务器)体系结构。
C/S体系结构与NOVELL网络的资源共享模式有着本质的区别,在资源共享模式下,局域网中使用工作站的资源来运行所有的应用程序,服务器只是用来存放数据和程序,服务器的处理能力未能很好地发挥。在C/S模式下,任务是共同运行在客户和服务器上,这样用户得到的就不只是工作站的性能,而是工作站加服务器的性能。
在远动系统中,SQLSERVER运行于主、备后台机上,负责远动系统的数据存储及管理,如果配置高性能的后台机及相对便宜的工作站,通过客户/服务器两端功能的合理分布,在不增加总投资的情况下,可以提高远动计算机系统的总体性能。这种模式能减少在网络上传输的数据量,在远动实时数据量大的情况,可极大地减轻网络负担,有助于整个系统的稳定运行。
(7)安全机制。
系统提供了多级权限,对各级权限进行了严格的等级区分,各级用户有自己不同的权限,根据自己的权限进行相应的操作,保证了系统安全可靠地运行和参数数据库的安全。
(8)面向对象的技术。
该电力调度系统采用面向对象的思想和技术,使升级和集成更加自然和平滑,模块性更好,便于扩充和维护。
(9)多媒体技术。
该调度系统能处理字符、图像和声音等各种多媒体信息,使整个系统能以各种有声有色的信息同用户交互。
2 系统结构及硬件功能
2.1 系统结构
系统结构见图1。
2.2 硬件功能
2.2.1 网络设备
集控层配置3套接入交换机(交换机采用导轨式环网型,2个单模百兆光口,传输距离40km,8个电口),3套光口分别接入日鲁库电站、中古电站、汤古沟电站环网,3套光口均接入核心交换机,实现了集控中心与梯级电站的环形网络结构。集控中心的通信计算机同时接收梯级电站的实时数据,并且发送集控中心的控制要求。
2.2.2 SCADA/AGC/AVC服务器(双冗余配置)
SCADA服务器接收计算机通信服务器和其它服务器传送的数据,维持一个完整的实时数据库(监控系统数据库的SCADA部分)。服务器还完成开关量报警处理、模拟量越限检查、数据库数据的指定计算、实时数据传播到其服务器和工作站等任务。其它节点上的数据库分区,依赖于网络通信程序,保持各个节点上数据库的一致性。
2.2.3 历史数据服务器(双冗余配置)
每台服务器具备足够大的硬盘容量,以保证足够的保存时间。二台相同的历史数据服务器按热备用方式运行,存储相同的历史数据库。
2.2.4 操作员工作站
值班员工作站的功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过彩色液晶显示器可以对电站的生产、设备运行做实时监视,取得所需的各种信息。电站所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘实现。
2.2.5 工程师/培训工作站
工程师/培训工作站主要用于系统维护和管理人员修改系统参数、定值,增加和修改数据库、画面和报表,实现对全厂各设备的仿真操作以及对运行人员的培训,并完成保护信息管理工作站的功能。
2.2.6 ON-CALL、语音报警工作站
ON-CALL功能主要通过1台ON-CALL工作站完成。其主要完成语音/电话报警、电话查询、事故自动寻呼(ON-CALL)及手机短信报警等功能。
3 系统软件
3.1 操作系统
操作系统具备进程管理(包括批处理、分时及实时进程管理)、进程间的同步或异步通信、虚拟内存管理及内存保护、中断处理和I/O管理服务、事件驱动、多线程多队列管理、资源分配控制、文件管理、共享进程库支持、动态链接、应用编程接口等功能。
3.2 网络软件
网络软件支持灵活的结构、国际通用网络通信协议(ISO/OSI、TCP/IP、TASE.2等)、局域网通信、远程数据通信、异种网络互联等功能;能实现远程调用、终端服务、打印服务、窗口服务、图形服务、网络文件共享等应用;具有严密可靠的网络安全保护措施。
3.3 图形用户接口(GUI)
提供遵循X-Window和OSF/Motif标准的图形用户接口,并满足如下要求:所选择的GUI对每种平台保持不变的应用编程接口(API),以实现从一种平台到另一种平台迅速而方便的移植。
3.4 程序设计语言
程序设计语言(C/C++、Java等高级语言)是来自厂家的标准版本。
3.5 支持软件
支持软件包括网络通信系统、进程管理系统、人机交互系统和数据库管理系统等。
4 监控系统技术指标
4.1 容量指标
(1)系统可接入电站个数≥10个。
(2)数据库规模:数据库存放模拟量、数字量、控制量、调节量、虚拟量等,总容量不少于200000。
(3)参加AGC机组:30个对象。
(4)历史数据库的历史数据至少在线保存2年。
4.2 实时性指标
(1)以对SCADA数据库的访问速率作为实时数据库实时性能的度量标准,访问方法为对任意数据的读或写。SCADA数据库的访问速率≥50000次/s。
(2)从模拟量越限、状态量变位到相应告警动作发出的时间≤5s。
(3)对画面显示,其实时性指标为:调任何画面,其响应时间≤1s;全系统扫描时间≤10s;画面上实时数据采用变化刷新,周期为2～10s可调;时钟数据的刷新周期为1s。
(4)AGC的实时性:计算执行周期3～30s可调;每次计算时间≤3s。
4.3 系统时间精度
(1)系统时钟的精度:±1×10-6s。
(2)系统时间与标准时间误差:≤1ms/d(不累计)。
4.4 SOE时间分辨率
站间:≤10ms。
实时数据处理指标:遥测量死区最小整定值为额定值的0.5%～1%(可调);主站对遥信量、遥控量和遥调量处理的正确率为100%。
4.5 可维修性
可维修性参数平均修复时间0.5h,设备具有自诊断和故障寻找程序,按照现场可更换部件水平确定故障位置。
4.6 系统安全性
(1)操作安全性:对系统每一功能提供校核,发现有误时及时报警并撤消命令;当操作有误时,能自动和手动禁止,并报警;对任何自动和手动操作做存储记录和进行提示指导。
(2)通信安全性:系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障;集控中心监控系统与电站计算机监控系统级的通信包括控制信息时,对响应有效信息或没有响应有效信息有明确肯定的指示;当通信失败时,重复通信3次并发出报警信号;当个别通道超过重发极限时,发出报警。
(3)硬件、软件和固件设计安全:有电源故障保护和自动重新启动;能预置初始状态和重新预置;具有自检查能力,检出故障时能自动报警;设备故障能自动切除或切换并能自动报警;系统中任何单个元件的故障不会造成设备误动。
(4)系统部署病毒防护系统,保证病毒特征码及时、全面的更新。
5 位置选择比较
集控中心的选址对整个网络的配置有直接影响。
5.1 选址中古电站
将集控中心的位置选择在中古电站旁管理站内的原因是公司的整个行政管理部门都设置在中古电站旁管理站内。集控中心距离日鲁库电站和汤古沟电站较近,便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。但由于汤古沟电站是电网的接入点,所以汤古沟电站需要将数据重新发送至中古电站旁管理站内的集控中心进行汇总,这样在就需要增加一套由汤古沟电站转发数据的硬件设备,对投资有一定增加。
5.2 选址汤古沟电站
如将集控中心的位置选择在汤古沟电站,由于汤古沟电站作为电网接入点,所有的数据都要在汤古沟电站进行汇总,在网络层次上传输数据明确,对投资有一定降低。但由于公司行政管理部门都集中在中古电站旁管理站内,集控中心距离日鲁库电站较远,不便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。
6 结语
从便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控考虑,集控中心调度系统的位置宜选择在中古电站旁管理站内。
该水电站集控中心调度系统,不仅能实现远程集控、统一运营的新生产模式,还能通过建设集控自动化系统、流域水情自动测报系统和通信系统,实时、准确、可靠地完成对所属电站的安全监控,可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势,实现发电量最大化、发电收益最大化、蓄能最大化、调峰能力最大化、耗水量最小化等目标。
参考文献
[1]四川省凡永工程设计有限公司.四川省甘孜州九龙县日鲁库、中古、汤古沟水电站初步设计报告[R].成都:四川省凡永工程设计有限公司,2007
调度集控一体化系统 篇5
随着计算机网络和控制技术的不断完善,充分发挥电厂现有自动化装置的功能,实现数据信息资源的实时共享,有效提高电厂集控人员的劳动生产率和发电企业的综合自动化管理水平,已成为集控人员进行电厂辅网系统有用资源整合研究的重要内容。采用开放性、标准化的工业以太网作为核心的数据通信网络,将不同厂家的自动化控制系统相互连接为一体,构筑集信息集成、实时通信、集中控制等功能为一体的辅控网,不仅可以实现电厂辅助车间不同自动化控制系统间数据信息资源的实时共享,提高数据资源的利用效率,还可以将电厂现有辅助车间相对分散和独立的自动化控制系统通过高速可靠的工业以太网有机联系起来,实现现地控制层与集控中心信息管理层间的无缝连接。辅控运行人员直接在机组单元控制室通过集中监控系统,就能及时了解和掌握各辅机子系统的运行工况,便于根据集控系统采集的实时数据,制定安全可靠、节能经济的调度运行计划,有效提高了工作效率。电厂一体化辅控网将计算机网络和PLC等结合起来,将常规独立分散的“水网”、“煤网”、“灰网”等控制子系统,通过工业以太网连接成一个多功能综合控制网络,实现了现地与集控相互备用、远方操作及经济调度运行管理等功能,为电厂实际生产管理和运行经济指标分析等提供了丰富实时数据源,有效推动了发电企业能源整合利用和综合自动化管理水平[1]。
1 火电厂辅助车间集控系统应解决的问题
辅助车间控制系统是确保电厂安全稳定生产运行的重要系统之一,主要包括水处理系统、除灰系统、输煤系统及脱硫系统等分散在电厂各区域的辅助控制子系统。由于电厂的电能生产过程复杂,因此其辅助控制子系统存在位置分散、监控点多、数据交换量大等特点。
1.1 辅助车间位置分布较为分散
火电厂辅助车间的水处理系统、除灰系统、输煤系统及脱硫系统等遍布于全厂,相互间的空间位置距离较远,有的电厂火车卸煤沟距主控室就在1km以上,因此如何解决不同控制系统间数据信号远程传输过程中的信号衰减和信号干扰等问题,成为了辅助车间一体化集控系统需要研究的重要内容。
1.2 辅助车间控制系统I/O数据信息量大
大型火电厂的辅控网络系统需要采集的数据量庞大,所需的I/O端口数约为10 000个,因此在辅助车间集控系统结构优化过程中要确保数据的实时采集、远程传输、运算分析等功能的可靠实现。
1.3 辅助车间自动化控制系统类型各异
由于电厂辅助车间包括的辅机设备较多,相应各辅机设备所具有的辅助控制系统存在种类各异、通信协议技术平台不同等特点,各控制系统间物理数据接口也存在很大差异,因此要实现所有自动化控制系统的集中监控操作管理,就必须解决网络中不同系统可靠接入的通信协议转换问题。
2 电厂辅网一体化集控系统优化方案
2.1 辅网一体化集控系统优化原则
电厂中,辅助车间的各种自动化控制系统每天都会处理大量的数据信息,而这些数据信息不仅与电厂安全、节能、高效、稳定运行有关,还与电能运营生产有关的商业机密有关。另外,如何充分挖掘辅网系统中有用的数据信息资源,在确保各系统稳定可靠运行的基础上,有效提高集控人员工作效率和发电企业综合自动化管理水平,以适应电厂技术日益变化和满足企业管理快速更新等功能需求,这都要求辅助车间一体化集控系统要以数据高速传输、功能易于扩展、运行可靠性高、规范标准化、开发兼容性强、安全性好等作为网络结构体系优化的基本原则[2]。
2.2 辅网一体化集控系统组网方案
“PLC+上位机”分散设置的常规组网方案中,采取PLC控制系统直接配置双机热备冗余交换机的组网方式,即一个子系统配置一套双冗余交换机,这样会造成系统资源的浪费,增大系统综合投资成本。如对于监控燃油泵房子系统,所需监控的I/O数据点就几十个,采用双机热备冗余交换机组网方案,至少会浪费约90%的系统资源。因此,在辅助车间一体化集控系统优化过程中,为了充分利用系统间的数据信息资源,采用DCS/PLC为一体的远程I/O集控组网模式,依据自动控制系统的实际情况给辅助车间各子系统选定水点、煤点、灰点3个现地区域集中控制点,将各子系统中的远程I/O点通过相应的通信网络传输到3个现地区域集中控制点的DCS系统中,实现区域集中控制,然后通过公用交换机将DCS区域集控系统中的DPU(Distributed Processing Unit)分散处理单元连接到集控室的集控系统上位机网络中,即达到现地区域分散集控和集控室集中监控相互备用的控制目的,又充分利用了辅网集控系统中DCS区域集控系统有限DPU资源。采用DCS/PLC为一体的集控组网方案,不仅精简了系统逻辑组成结构,加快了DCS系统DPU资源的运行效率,当系统中的某些单元出现故障后,还可以将故障单元从系统中切除进行独立检修调试,而不影响其它单元的正常运行,减少了系统故障发生率和故障影响范围[2,3]。
2.3 辅网一体化集控系统优化方案
为了提高集控系统运行可靠性,在通信网络中采用冗余公用中心交换机与水点、煤点、灰点3个DCS区域集控站点的交换机(或集线器)进行有机连接,构成100Mb/s的快速工业以太网,同时客户机/服务器等也采用双网通信结构作为数据信息传递和远程调控命令传输的通道,这样可以大大提高集控系统通信网络运行的安全性、开放性、扩展性,也可以确保系统监控数据高速稳定传送[4]。以DCS/PLC一体化组网方案为基础的辅助车间集控系统主要包括过程控制网和集控实时监控网两层网络结构,其具体优化方案如图1所示。
从图1可知,辅网集控系统首先将分散在电厂不同位置的辅机子系统按水、煤、灰划分为水点、煤点、灰点3个DCS区域集中系统,不同子系统通过过程网与DCS区域集中系统中的DPU处理单元进行互联,形成3个独立的基本局域网络,这样即便DCS区域集中系统出现故障不能与集控室监控中心通过网络进行通信,也可以从集控系统中独立出来正常工作,从而大大提高了集控系统运行可靠性和操作灵活性。集控系统通过公用冗余交换机将DCS区域集控系统冗余交换机与集控实时监控网进行有机互联。在集控监控网上设置2台冗余主交换机,作为集控系统网络核心的交换机,按照双热机冗余配置设计。系统服务器1和2配置100M服务器专用以太网卡,分别与A、B主交换机进行有机互联,实现集控系统数据信息和远程操控命令的远程传送和解耦分析。通过物理和逻辑手段将电厂辅网集控系统按照子系统自动化控制系统功能进行区域集中划分后,使集控系统模块化,集中分散集控功能更加完善可靠,特定的数据流会在各自的网络系统中高效传送,相互间不会占用与之无关的其它网络通道,从而保证了集控系统中数据信息传送的实时性、高速性、可靠性。集控监控网设置了4台独立的监控上位机,包括3台操作员站和1台工程师站,工作站间相互独立运行,操作相互闭锁。集控人员在操作员站上可以对电厂辅助车间各系统进行实时监控,同时操作员站具有数据信息采集、数据信息分析、CRT画面显示、参数设置、越限报警、报表曲线生成打印及其它辅助操作功能。
3 实施应用中的注意事项
(1)在集控系统安装调试过程中,集控运行人员要动态跟踪辅助车间就地“水”、“煤”、“灰”等控制子系统的运行状态,以便在出现数据信息或控制命令丢失等不利情况时,能够快速进行现地操作,避免故障或事故的发生。
(2)在全面推行辅助车间集控运行前,应组织培训,提高集控运行人员操作技能水平。
(3)在集控系统试运行初期,要根据实际试运行过程中出现的问题,结合相应的操作技能规范,编制辅控运行操作规程制度,便于电厂正式转入全方位的集控运行时运行人员能够快速进入角色。
(4)在操作员站和工程师站上使用的软件应与DCS区域集中系统主机保持一致,便于在集控监控网出现问题后,集控人员可以方便快捷地在DCS区域集中系统主机上进行操作,否则可能造成集控人员误操作。
(5)辅网集控系统中操作员站、工程师站、DCS系统就地操作员站等应注意权限管理设置的协调性,既要保证各操作站监视、控制、保护、操作、报警等功能的正常使用,又要防止混乱授权引起不同工艺系统间操作误动、拒动等不利现象发生[5]。
4 结束语
将电厂辅助车间自动控制子系统全部纳入辅网一体化控制系统,进行集中监控管理,实现了在集控室进行集中监控操作等功能,提高了电厂辅网集控运行的综合自动化水平。辅网一体化集控系统实现了对“水”、“煤”、“灰”等DCS区域集中系统的集中实时监控管理,并能集中采集和保存各子系统的实时运行数据信息,以便集控人员进行集控监视、统一管理、远程操作。集DCS/PLC于一体的电厂辅网集控系统的实施,实现了全厂辅网一体化集中监视控制管理,通过与其它监控管理系统进行互联通信,进一步提高了电厂集控监视管理自动化水平和集控人员工作效率,有效提高了电厂在市场经济中的综合竞争力。
参考文献
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[3]孙耀杰,宿志田.火电厂辅助车间集中监控系统[J].中国电力教育(2010年管理论丛与技术研究专刊):417,418
[4]边智勇,冯燚超.新建火电厂辅助控制系统新模式——辅控一体化模式探讨[J].自动化博览,2010(4):72-74