1概述
　　
　　淮南洛河發(fā)電廠是華東電網的主力電廠之一，全廠裝有4臺300MW燃煤機組，通過2回500kV和7回220kV線路與華東電網相連。我院1994年底在該廠二期擴建工程中對全廠的監(jiān)控系統(tǒng)進行了網絡互聯(lián)的總體設計，把分別用于發(fā)電生產不同過程的，采用不同數據庫、不同硬件、不同操作系統(tǒng)的4臺機組的DAS／DCS系統(tǒng)、升壓站網控系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等進行了互聯(lián)。可集成的信息占全廠主要生產信息的91％，并可根據調度中心下發(fā)的實時計劃曲線，在總值長工作站上對機組的發(fā)電出力進行控制。網絡互聯(lián)設備于1998年初到達現(xiàn)場，開始進行逐個系統(tǒng)的互聯(lián)和調試，并先后投入試運行，1999年10月通過了整個互統(tǒng)的現(xiàn)場驗收。
　　
　　互聯(lián)網絡投運二年多來，洛河電廠的運行人員和管理人員可以在總值長工作站或MIS系統(tǒng)的任意一臺微機上方便地查看有關信息，取代了以往詢問方式，全廠主要的機爐、電信息綜合在一、二幅畫面上，其實時數據刷新快速，準確反映出全廠的發(fā)電量和發(fā)電曲線以及省調的超短期負荷預報值等信息，幫助總值長和有關運行人員及時進行調度，減輕了勞動強度，提高了生產效率，保證了機組的安全、經濟運行。全廠的負荷曲線合格率達到了90％以上，電壓合格率達到100％，使電力模擬市場考核中獲得的獎勵電量增加，懲罰電量減少。同時，利用有關電量數據開展班組間的勞動競賽，增強了運行人員的市場競爭意識。網控系統(tǒng)與MIS的互聯(lián)網絡自運行二年多來，可用率在95％以上，數據準確率在99％以上。
　　
　　2傳統(tǒng)的設計模式和存在問題
　　
　　國內火電廠自動化專業(yè)設計中目前存在的問題是：
　　
　?。?）廠內各實時監(jiān)控系統(tǒng)處于孤島運行狀態(tài)，總值長和電廠的管理、決策層詢問全廠的生產情況，一般通過進行，難以同時查詢全廠實時運行情況一旦發(fā)生事故，不能統(tǒng)觀全廠進行有效的指揮，給企業(yè)的現(xiàn)代化管理和提高運行的安全性帶來了障礙。
　　
　?。?）熱控、電氣、遠動等專業(yè)各自進行設計，使得SOE、PDR等功能交叉復蓋，信號被重復采集的情況屢有發(fā)生，由此造成傳感器（變送器）、數據采集等設備重復配置，CT、PT的二次側負荷加重，測量精度下降；同時，信號電纜長距離重復敷設，造成傳輸質量下降，投資費用增加。
　　
　?。?）各專業(yè)設計和采購的監(jiān)控系統(tǒng)采用的是制造廠的通信協(xié)議和接口設備，較難與其他計算機系統(tǒng)進行互聯(lián)。
　　
　?。?）各監(jiān)控系統(tǒng)間缺乏統(tǒng)一的時鐘管理，對事故分析造成困難，也使運行報表打印的數據缺乏一致性。
　　
　?。?）有的監(jiān)系統(tǒng)用系統(tǒng)主機與外部網絡進行通信，使通信對方的非法數據有可能直接進人監(jiān)控系統(tǒng)的主機和實時數據庫，對安全運行構成威脅。
　　
　?。?）電廠投入商業(yè)運營后，根據生產運行需要，再進行互統(tǒng)的二次開發(fā)工作。由于被連系統(tǒng)型號各異，通信規(guī)約不盡相同，且都在實時運行，給通信軟件的編程及互統(tǒng)的調試帶來很大困難。
　　
　　3互統(tǒng)設計思想和目標
　　
　　3．1、設計思想
　　
　　3．1．1、進行火電廠全廠計算機網絡互聯(lián)總體設計的功能要求出發(fā)，通過專業(yè)間的協(xié)調，編制全廠統(tǒng)一的實時I／O測點表，確定各監(jiān)控系統(tǒng)直接采集信息就地采集、上網傳送、全廠共享。減少傳感器和數據采集裝置的重復投資，減少CT、PT回路的功耗，減少大量電纜的長距離敷設，節(jié)省投資。
　　
　　（2）規(guī)定電廠各監(jiān)控系統(tǒng)外部接口標準、網絡通信協(xié)議和規(guī)約、時鐘同步方式及數據庫接口界面，使各監(jiān)控系統(tǒng)的裝置設計及選型實現(xiàn)標準化，從而使有關集成商在監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)、數據庫界面定義以及通信規(guī)約編程上按照標準或電力行業(yè)標準進行。
　　
　?。?）規(guī)范各監(jiān)控系統(tǒng)的功能，減少功能交叉覆蓋的現(xiàn)象，并通過各系統(tǒng)的互聯(lián)，做到功能及性能的擴展、負荷的均勻分擔以及資源的共享。
　　
　?。?）通過總體設計，為電網對電廠的控制由機組級進展到廠級提供集成平臺和技術保證。
　　
　　3．1．2、適應電力企業(yè)現(xiàn)代化管理發(fā)展的要求
　　
　?。?）實現(xiàn)火電廠現(xiàn)代化管理的基本條件全廠生產信息的綜合、集成和共享，有助于提高火電廠的安全運行和現(xiàn)代化管理水平。MIS系統(tǒng)中一個重要的生產管理子系統(tǒng)的數據來自于全廠電能生產過程的各種監(jiān)控系統(tǒng)。把各類實時數據集成起來，并迅速送人MIS，才能保證電廠的管理決策層能夠隨時查看全廠的生產情況，并在發(fā)生事故時及時有效地進行指揮。
　　
　?。?）發(fā)電側電力走向市場的需要
　　
　　隨著電力模擬市場走向成熟和發(fā)電側電力市場的興起，發(fā)電廠將成為獨立經營核算的企業(yè)實體。電廠的運行成本包括固定成本（管理成本和還貸費用）和可變成本中（運行費用和檢修費用），降低可變成本中包括煤耗的運行費用和減少機組的檢修費用，是電廠降低成本、控制開銷、獲取利潤的主要手段。通過全廠實時信息的集成，為進一步實現(xiàn)機組的經濟運行提供了平臺，可提高電廠的經濟性。
　　
　　3．2設計目標
　　
　?。?）加強火電廠各自動化專業(yè)之間設計協(xié)調和配合，做到功能總體設計，信息合理流程，采用計算機網絡技術，降低工程造價，提高大型火電廠綜合自動化水平和管理水平。
　　
　　（2）積極推廣和應用標準化，統(tǒng)一實時信息的命名和編碼，統(tǒng)一互統(tǒng)的軟硬件接口標準和規(guī)范，統(tǒng)一互統(tǒng)的各層網絡通信協(xié)議。
　　
　?。?）實現(xiàn)火電廠主要生產過程各類監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)，制定統(tǒng)一的全廠實時I／O測點信息表，規(guī)范全廠信息命名、定義和編號，建立全廠主要生產信息實時數據庫，并實時傳遞給MIS系統(tǒng)。
　　
　?。?）在總值長工作站上監(jiān)控全廠生產情況，進行全廠發(fā)電負荷的自動分配。
　　
　　4互統(tǒng)總體設計
　　
　　4．1互統(tǒng)結構設計
　　
　　采用企業(yè)級網絡交換設備，把電廠電能生產過程中主要的監(jiān)控系統(tǒng)有機地起來，互統(tǒng)框圖見圖1。　　
　　4．2互統(tǒng)概況及接人方式
　　
　?。?）#1機組是西安熱工研究所開發(fā)的的基于Inter86／310—95為主機的DAS系
　　
　　統(tǒng)，操作系統(tǒng)為DOS，采集的實時信息為1400點。該系統(tǒng)以串行口方式接入網控系
　　
　　統(tǒng)，通信規(guī)約為DL451—91。
　　
　?。?）#2機組DAS系統(tǒng)是由安徽電力試驗研究所開發(fā)的基于WindowsWorking
　　
　　Group的分布式微機系統(tǒng)，采集的信息量為1450點。該系統(tǒng)以局域網端口通過網絡中繼器，并經光電轉換連接到全廠網絡交換設備，通信規(guī)約為TCP／IP-kDL476—92。
　　
　?。?）#3、#4機組的DCS系統(tǒng)采用美國西屋公司的WDPF一Ⅱ系統(tǒng)，該系統(tǒng)由18個DPU裝置和8席SUNSPARC5工作站組成。每套DCS采集的I／O信息量為4200點。該系統(tǒng)有三條網絡，其中兩條為西屋公司協(xié)議的Westnet，一條為標準的10MB／sEthernet網，操作系統(tǒng)為S01aris3．2版。#3、#4機組DCS系統(tǒng)以以太網端口通過網絡中繼器，并經光電轉換接人全廠網絡交換設備，通信規(guī)約為TCP／IP+DL476—92。
　　
　?。?）MIS系統(tǒng)由北京新天地信息系統(tǒng)公司開發(fā)，該系統(tǒng)采用客戶機／服務器形式，服務器采用DECAS4000，操作系統(tǒng)采用Digi—talUNIX3．2版本，客戶機采用基于Win—dows操作系統(tǒng)的PC機，網絡協(xié)議為TCP／IP。MIS系統(tǒng)用以太網Hub端口，通過網絡中繼器和光纖接人全廠網絡交換設備，通信規(guī)約為CP／IP+DL476—92。
　　
　?。?）升壓站的網控系統(tǒng)采用南瑞電網公司的RD一800B型系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接采集包括RTU在內的升壓站的主要電氣設備的信息和#3，#4機組6kV廠用電各類泵和機的電度量，采集的信息量為500點。該系統(tǒng)配置兩臺SCADA工作站（兼作全廠實時數據服務器）和兩席值長工作站（其中一席為總值長工作站），工作站采用Alpha255／233，并配置了數據采集服務器和MWYC7微機終端采集裝置。
　　
　　網控系統(tǒng)在完成升壓站數據采集和監(jiān)視控制功能的同時，還承擔了全廠網絡互聯(lián)和全廠實時數據的集成以及實時數據庫的管理工作。全廠網絡交換設備采用DECHub900企業(yè)級以太網交換設備，直接承擔了全廠網絡的互聯(lián)。
　　
　?。?）遠動裝置采用與安徽省調主站相同型號的美國Valmet公司的MB88型裝置，具有四遙功能。該裝置通過Modem，分別以SV規(guī)約和u4F規(guī)約與安徽省調及華東總調的EMS主站通信，同時通過串行口接入網控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠動數據的當地共享。RTU與網控系統(tǒng)的通信規(guī)約也采用SV通信規(guī)約，以便于通過其實現(xiàn)全廠負荷的自動分配。
　　
　　（7）電能量計量終端YD一953由上海申貝科技發(fā)展公司提供，該裝置將涉及電力模擬市場考核中電廠關口的電量采集后，通過Modem撥號方式向省調傳送，同時接入網控系統(tǒng)實現(xiàn)電能量數據當地共享，與網控系統(tǒng)的通信規(guī)約采用DL451—91。
　　
　?。?）安徽省調96點發(fā)電計劃曲線和經過省調EMS系統(tǒng)超短期負荷預報軟件修正后的每15分鐘調整值，直接接入網控系統(tǒng)，采用的通信規(guī)約為DL451—91。
　　
　　4．3、互統(tǒng)主要技術參數
　　
　　4．3．1規(guī)模和容量
　　
　　（1）全廠實時數據庫規(guī)?？啥x57，300點，并可根據需要進行擴充。
　　
　?。?）網控系統(tǒng)傳輸至MIS系統(tǒng)的實時信息量為：模擬量2400點，狀態(tài)量770點，可
　　
　　擴。
　　
　　（3）局域網交換網段：6段，可擴。
　　
　　4．3．2實時性
　　
　?。?）網絡交換速率：10Mbps，可擴至100Mbps
　　
　?。?）網段間全速防火墻過濾速度：14880ppS（Ethernet包）
　　
　　（3）TCP層上任意兩個網段（DAS／DCS／網控系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)）128個字節(jié)的傳
　　
　　輸時延<＝15ms；
　　
　?。?）互統(tǒng)間測量值越限刷新周期<＝5s；
　　
　?。?）互統(tǒng)間狀態(tài)量變位刷新周期<＝4s;
　　
　?。?）網控系統(tǒng)時鐘與標準時鐘誤差<＝1ms;
　　
　　（7）互統(tǒng)間的時鐘誤差<＝1s;
　　
　　4．3．3支持和應用的各層標準通信協(xié)議
　　
　　IEEE802．3、IPX／SPX、TCP／IP、ATM、DL476——92、DL451——91
　　
　　4．3．4支持和應用的各種軟件標準
　　
　　（1）主要編程語言：C、C++、VB6．0、
　　
　?。?）數據庫及其管理系統(tǒng)：Sybase、Ora·
　　
　?。?）接口軟件：SOL、ODBC、DB--API
　　
　?。?）網管軟件：SNMP
　　
　　5互統(tǒng)主要技術特點
　　
　　（1）實現(xiàn)了電廠電能主要生產過程中不同操作系統(tǒng)、不同數據庫、不同硬件和軟件平臺的實時監(jiān)控系統(tǒng)（網控系統(tǒng)／DAS／DCS）及MIS系統(tǒng)的互聯(lián)，形成了廠級網絡。
　　
　?。?）可在總值長工作站上根據電網調度的實時發(fā)電計劃曲線，監(jiān)視廠內各臺機組的運行工況，進行各臺機組的發(fā)電負荷自動分配。對機組的控制通過RTU實現(xiàn)，為此，在總值長工作站上設置了軟件開關，保證了RTU受控于省調主站AGC的優(yōu)先權，見圖2。
　　
　?。?）總值長工作站具有友好的人機界面，可用多種顏色同時顯示多條發(fā)電曲線：計劃值、實際值、各臺機組的實際值等，也可以記錄各臺機組自動負荷分配的啟停時間及所發(fā)電量及參加電網AGC的啟停時間及所發(fā)電量，便于今后參加電力市場后實際記錄所提供的輔助服務。
　　
　　（4）電廠生產各個流程的主要實時信息高度集成，電廠的決策和管理層可以在MIS網上的任意一臺PC機上方便地調看全廠的生產過程信息。
　　
　　（5）廠級網絡上實時信息的傳輸達到實時性、可靠性、正確性和準確性的要求。網絡上傳輸的信息點可根據電廠運行的要求任意進行改變。
　　
　?。?）規(guī)范互統(tǒng)各層網絡通信協(xié)議，積極推廣和應用接口軟件和通信協(xié)議的標準化。如傳輸層網絡層遵循TCP／IP，應用層遵循DL476—92等。
　　
　?。?）充分利用網控系統(tǒng)的GPS資源，實現(xiàn)全廠互統(tǒng)的時鐘同步。
　　
　?。?）采用10MB／s以太網交換技術進行互統(tǒng)之間的網段交換，提高了網絡的吞吐容量和交換速度。
　　
　　·（9）充分考慮網絡安全隔離措施，設置網絡防火墻功能，各個網段的交換模塊提供端口級的安全性，具有支持源地址、目的地址和協(xié)議的過濾能力，防止非法用戶的訪問。
　　
　?。?0）在各監(jiān)控系統(tǒng)上設置通信工作站（網橋），保證各互統(tǒng)之間的安全隔離，避免互聯(lián)網絡對實時主機的直接訪問，防止不良數據進入實時監(jiān)控系統(tǒng)的數據庫和控制主機，見圖3。
　　
　?。?1）網控系統(tǒng)將集成后的全廠實時數據庫的數據以單向通信方式寫入MIS系統(tǒng)的
　　
　　通信工作站，再以Client／Server方式存入MIS系統(tǒng)Oracle數據庫，保證了廠內所有管理層的終端用戶可直接調用全廠有關實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行數據。
　　
　?。?2）為保證設置于網控系統(tǒng)上的全廠實時數據庫的安全可靠，系統(tǒng)提供了自診斷軟件，可對廠級網絡實施自診斷和監(jiān)視，并能以圖、表等直觀形式方映。當發(fā)生故障時能自動報警，并對運行設備的故障發(fā)生時間，恢復時間進行自動記錄。系統(tǒng)同進提供了Modem遠方撥號功能，在發(fā)生故障時由供貨廠商及時進行遠方診斷，縮短故障時間。　　
　?。?3）互聯(lián)網絡的傳輸介質采用光纜，避免被連的監(jiān)控系統(tǒng)之間因供電的UPS不同、接地方式不同引起的電壓差和升壓站強電磁場環(huán)境的干擾影響，保證數據傳輸的正確性。
　　
　　（14）在戶外敷設的光纖采用具有防護層的外套以防止外力破壞，網絡光纜采用主備方式敷設。放置在各種監(jiān)控系統(tǒng)機房中的網絡交換模塊和通信工作站，均由在線UPS供電。
　　
　　6結束語
　　
　?。?）火電廠各自動化設計專業(yè)及部門間良好的協(xié)調配合，是開展總體設計、實現(xiàn)全廠網絡互聯(lián)的基礎。
　　
　　（2）積極推廣和應用計算機硬件接口和通信協(xié)議的標準化，是實現(xiàn)不同監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)和集成的必要條件。
　　
　　（3）由于洛河電廠二期基建工期推遲等原因，本項目從提出設計到現(xiàn)場SET結束，歷經5年時間。但上文所述的多系統(tǒng)互聯(lián)模式，對改擴建的老電廠或機組臺數多的電廠仍具參考價值其網絡互聯(lián)的總體設計思想在新建火電廠廠級網絡設計中也可借鑒。
　　
　?。?）應積極跟蹤世界網絡技術的發(fā)展來進行火電廠網絡互聯(lián)的設計，但在采用有關網絡*技術的同時，尤其要注重對實時系統(tǒng)互聯(lián)安全性的可靠保證。
　　
　　（5）在全廠網絡互聯(lián)的基礎上，進一步開發(fā)適應火電廠現(xiàn)代化管理要求和發(fā)電側電力市場運營要求的功能，如電力市場買賣電量交易終端，完成電價申報，發(fā)電成本分析，機組經濟高度，遠程數據等功能。